北京“7.21”特大暴雨天气过程的数值模拟研究

采用NCEP 1°×1°全球再分析资料和WRF3.2中尺度数值模式,利用天气学分析、中尺度数值模拟和数值模拟输出产品诊断方法,对2012年7月21~22日发生在北京地区的特大暴雨天气过程的大尺度环流形势背景及其演变、暴雨中心上空各物理量的时空分布特征以及暴雨发生发展的动力学机制进行了研究。结果表明,暖湿空气在低层辐合形成强烈的上升运动,到高层辐散形成两侧的下沉次级环流,为暴雨的发生创造了必要的动力条件;在此次暴雨过程中,MCC内"列车效应"的产生和多个小型对流单体的形成,导致上升运动更为强烈,从而使得降水持续时间较长;等θse线高能舌从800 h Pa一直延伸至600 h Pa,触发和加剧不稳定的暖湿气团强烈地上升,为暴雨的发生输送了必要的水汽和位势不稳定能量。源源不断的西南气流在中低层强烈的辐合上升为此次暴雨提供了充足的水汽条件。     

成都市2009年“8.25”暴雨过程分析及数值模拟

利用常规观测资料及T213数值预报资料对2009年8月25日成都地区的一次区域性暴雨过程进行了分析。分析表明:这次暴雨过程发生的环流背景为副高东撤南压后,高原低值系统快速东移影响成都地区,其形成机制是副高外围的偏南气流结合河套地区南下的冷空气触发当地不稳定能量的爆发。并利用WRF模式对此次过程进行数值模拟,模拟结果分析表明,WRF模式能有效模拟暴雨的环流背景和天气形势,还可以较好地模拟出降水过程和持续时间,对降水中心的模拟基本可用。     

潜热在2013年5月26日青岛地区降水过程中的反馈作用

对2013年5月26—27日的青岛地区降水过程进行了数值模拟试验。结果表明,WRF中尺度模式能够较好地模拟此次暴雨天气,在暴雨过程中,受温带气旋缓慢移动的影响,造成了长时间的降水。其次,高低空急流的作用对暴雨发生发展起着重要作用;去除潜热“干”敏感试验验证了暴雨过程的正反馈作用。     

一次陕北暴雨过程的数值模拟与诊断研究

应用WRF中尺度模式对陕西省榆林市2006年9月20日21:00~21日11:00的一次暴雨过程进行数值模拟,通过降水实况和环流形势的对比,可以认为模拟的结果较好地复制了这次陕北大暴雨过程;应用模式输出的基本物理量分析了垂直速度和相对湿度,并计算分析了干位涡、湿位涡正压、斜压项以及扰动位涡,揭示了这次暴雨产生的机理。结果表明,湿度场和垂直上升运动的相互耦合是此次暴雨发生发展和维持的动力机制;在暴雨发展的峰值时,干位涡的大值中心对应着暴雨的大值中心,干位涡对暴雨的预报有很好的指示意义;MPV1高值与对流稳定的冷空气相联系,较小的MPV1正值或负值区域与对流不稳定或对流稳定度低的暖湿空气相联系;中低层正值位涡扰动的存在是暴雨发生发展的重要条件。     

一次暴雨过程的数值模拟和诊断分析

利用NCEP 1°×1°的6 h再分析格点资料和气象台站实测降水资料,采用WRF中尺度数值模式,对2008年7月23日发生在山东日照市的一次大暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析。结果表明,此次大暴雨是在副热带高压、高空槽、西南低涡和切变线的共同作用下发生的;低层强烈的水汽输送和水汽辐合使暴雨区大气湿层迅速增厚,为暴雨的形成提供有利条件,水汽通量辐合中心与暴雨的落区有很好的对应关系;低层辐合高层辐散的配置有利于对流发展和低层水汽向高空输送;强烈垂直上升运动为暴雨发生提供了动力条件;700 hPa的垂直螺旋度与相应时次1 h降水存在很好的相关;强降水时段,暴雨区上空形成了从低层一直延伸到对流层顶层的正垂直螺旋度柱,暴雨中心的降水峰值正好出现在正螺旋度中心出现时段,垂直螺旋度中心的大小及变化一定程度上代表了降水系统的强弱和变化。     

一次青藏高原短时强降水的数值模拟及成因分析

利用NCEP／NCAR提供的水平分辨率为1°×1°的格点资料和WRF模式对2011年8月发生在青藏高原的一次短时强降水进行了数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料对此次降水进行诊断分析。结果表明,WRF模式能够较好地模拟此次高原强降水,较成功地再现了造成降水的系统;降水发生前,35°N附近低层大气有一条东西走向的强气流辐合带生成并东移扩张,这条辐合带在17日16：00开始影响降水中心,使得降水中心低层出现短时的强辐合运动。加上充沛的水汽供应．导致短时强降水的爆发。     

2015年7月29—31日山东地区强降水过程的诊断分析与数值模拟

[目的]为深入探讨山东地区夏季强降水的原因和机理,给暴雨模拟及预报分析提供有价值的参考,[方法]利用常规观测资料和WRF模式对2015年7月29—31日山东地区一次典型强降水过程进行诊断分析和数值模拟。[结果]结果表明：(1)此次过程是由东移的西风槽和低层的切变、低涡共同作用造成的,系统的位置及移动路径与降雨区的位置及移动非常一致。(2)WRF模式能较好的模拟出此次过程的天气形势,雨带的位置和范围与实际情况基本一致。(3)分析850 hPa水汽通量和水汽通量散度垂直剖面,可见两个水汽来源,西南急流左侧有切变和低涡,强的低层辐合配合较大的水汽通量,存在强烈的水汽辐合,大量水汽持续辐合上升,为此次大暴雨提供了充足的水汽。[结论]此次过程是山东省汛期比较典型的强降水天气,高低空系统配置和不稳定条件非常有利于强对流天气的发展。WRF模式高时空分辨率的模拟结果弥补了常规观测资料和再分析资料时空分辨率方面的限制,有助于更好地分析和理解此次强降水过程。     

一次切变线暴雨过程的数值模拟及诊断分析

采用WRF中尺度模式对2008年6月长江中下游地区一次大暴雨过程进行数值模拟,并利用模式高分辨率资料进行初步诊断分析。结果表明：此次暴雨过程是在高、低空急流和低涡切变线的共同作用下发生的;西南低空急流不但是产生暴雨所需的水汽输送带,也是造成暴雨强对流所必需的位势不稳定能量的输送者。水汽分析表明,水汽通量散度辐合中心与强降水中心有较好的对应关系。能量分析表明,高能舌前部、能量锋区南缘靠近能量锋区处和低空急流左前方三者叠加的区域是暴雨的易发区;高、低空急流及低涡切变线是此次暴雨的动力触发机制,一方面,高层负涡度的辐散和中低层辐合相叠置,使气旋和中尺度低涡切变线进一步加强;另一方面,低层不稳定能量的释放使降水得以维持和加强。     

2016年7月19-20日济南暴雨过程分析

利用常规观测资料,从环流形势、物理量场和雷达资料等方面,对2016年7月19-20日发生在济南地区的暴雨天气过程进行综合分析,并对其数值预报进行了检验.结果表明,这是一次由低涡、切变线、低空急流和黄淮气旋共同作用产生的暴雨.暴雨过程发生在气旋暖区,为层状云和积状云混合云降水,降雨范围大、效率高;对流性的特征仅表现为短时强降水,雨量分布相对于单纯的积云降雨更均匀.数值模式对此次过程的强降雨时段的预报普遍较好,但由于预报的气旋路径较实况更偏东,造成降雨量级上大多偏大.     

辽宁东部地形对降水影响的数值试验

利用WRF模式和中国气象数据网降水资料对辽宁东部地区一次暴雨天气个例进行地形敏感性试验,分析模式对辽宁东部暴雨模拟与实况的差异,并分析地形的存在对辽宁东部强降水分布特征的影响。结果表明,WRF模式控制性试验能较好地模拟出强降水的雨带分布和降水量级,对强降水中心范围和落区模拟能力仍需增强;地形对此次强降水的整体雨量和雨带分布影响不大,但对强降水中心的数量和落区有显著影响。     

秦巴山区东部一次区域性暴雨过程分析

利用常规探空资料、NECP再分析资料、卫星红外云图资料等,通过天气学分析及动力诊断分析对2009年7月10～11日安康、商洛一次大范围暴雨过程进行机理分析。结果表明,此次过程发生在"两槽一脊"的环流背景下,高原上低槽东移,副高维持在长江地区以及低层多低涡活动等是产生暴雨的主要环流形势;低层"人"型切变有利于水汽在暴雨区堆积,水汽通量在700 hPa表现好但聚集程度微弱,850 hPa雨区附近水汽剧烈辐合,弥补了水汽输送较弱的不足;高层辐合较弱,但850 hPa强辐合层产生的上升运动十分有利于将水汽输送到高层;暴雨落区附近K指数维持在36℃以上,大值出现时间比强降水发生时间提前,提前时间与80℃θse高能轴出现时间有关;TBB云图表明雨区上空锋面云系中不断有对流单体生成与消失,配合上有利的水汽和动力条件,从而产生暴雨。     

西安地区一次大雾天气过程的数值模拟研究

利用非静力平衡中尺度模式WRFV3.2、NCEP 1°×1°再分析资料和常规观测资料,对2002年12月12～13日西安地区一次持续大雾天气进行阶段性数值模拟研究。结果表明,利用WRFV3.2模式能较好地模拟出大雾的范围、强度和生消过程,但模拟白天雾的强度较弱。这次大雾是平流辐射雾过程,在夜间的辐射降温和弱冷空气的入侵共同作用下,西安地区形成冷气垫,造成逆温产生,逆温的存在为大雾的产生和维持发展提供了有利的层结条件;地面湿度大,逆温层结稳定又有效地抑制了水汽向高空传输和能量交换,为大雾产生提供了充沛的水汽条件;在大雾产生和维持期间,微风有利于近地面的湍流交换,使辐射冷却作用扩散到适当高度,也可使水汽垂直输送到一定高度,有利于雾的产生和发展。而白天太阳短波辐射造成的逆温层抬升是引起大雾减弱和日变化明显的主要原因。     

铜仁市2012年一次秋季大暴雨天气过程成因分析

应用常规观测资料、地面加密自动站资料、NCEP1°×1°的格点再分析资料对2012年10月21 ～ 22日铜仁市出现的大暴雨天气过程的主要影响系统、各物理量场的特征进行了分析,对WRF模式的降水预报进行检验.结果表明,造成这次大暴雨天气的主要影响系统是500 hPa低槽、700 hPa切变、850 hPa低涡切变以及地面冷锋、地面辐合线;暴雨的形成、加强、减弱与暴雨上空水汽通量辐合区的演变关系密切,暴雨发生前中低层有较强的西南或偏南暖湿气流向暴雨区输送水汽;暴雨区有强烈上升运动速度,上升运动从850 hPa一直延伸至150 hPa附近,最大上升气流位于700 hPa附近,低层辐合、高层辐散的垂直动力场结构,使整层产生了有组织的上升运动,为大暴雨的发生提供了动力条件;上、下层负、正垂直螺旋度耦合的结构对暴雨的发生和维持是十分有利的;对流层低层θse随高度减小,850hPa铜仁位于θse高值区,在贵州东部和南部有一个θse大值（高能）中心（θse≥68℃）,反映了暴雨期间低层大气的不稳定性,而中层大气处于中性,这种大气层结有利于产生对流性强降水;WRF模式的降水预报对于此次强降水过程具有重要的指示意义,近24h的降水落区与实况相比吻合较好,但降水量级预报略偏小.     

湘中一次特大暴雨的中尺度特征分析

利用NCEP/NCAR、TBB和WRF中小尺度数值预报模式资料,对2009年7月1～2日湖南湘中持续性暴雨过程期间的中尺度对流系统的形成机理进行了分析。结果表明,特大暴雨的形成过程中伴随着强烈的中小尺度对流运动,局部的降水量达到了强对流风暴量级;锋面上中小尺度对流系统向南面运动,是产生这次大暴雨过程的主要影响系统,回波带中具有中尺度天气系统并沿着切变线自北向南滚动更迭,是造成此次大暴雨的直接原因;长时间的辐合对这次暴雨落区的形成具有重要作用,是产生大暴雨的动力条件;持续的暖平流、垂直风切变对暴雨的发生发展和维持具有重要作用。     

2016年7月25日抚顺暴雨过程分析

利用常规资料、自动站观测资料以及数值预报产品,对2016年7月25日抚顺暴雨过程进行分析。结果表明,暴雨发生在偏西气流的纬向环流形势下,500hPa贝加尔湖冷空气东南移是造成此次抚顺暴雨的主要影响系统。冷空气是由贝加尔湖脊向东南方向移动导致;850hPa上,辽西地区有切变线东移,对抚顺地区降水产生直接影响,此次暴雨过程存在强盛的西南风低空急流建立,急流中心风速可达22m/s;200hPa存在强盛的高空急流,抚顺处于高空急流轴右侧,有急流的分流区。     

灌南县“903”区域性大暴雨过程诊断分析

采用天气学、物理量诊断等方法,从天气形势、物理量变化入手,分析形成灌南县"903"区域性大暴雨过程的主要原因。结果表明,此次发生在灌南地区的大暴雨是在高空槽东移、西太平洋副高西伸、台风倒槽北上和低层切变配合的环流背景下所产生的。暴雨期间水汽辐合一直维持,为暴雨产生提供了有力的条件。低空辐合、高空辐散和层结不稳定导致垂直运动发展并维持,促成了大暴雨天气过程。灌南发生大暴雨天气过程均与副高的变化有关,要加强对副高变化动态监测,提高大暴雨的监测预警水平和服务能力。     

暴雨灾害评估方法研究进展

在系统论述暴雨灾害评估体系结构的基础上,比较和分析了目前国内研究和应用较多的几类暴雨灾害评估理论和方法,如灰色关联法、概率统计法和主成分分析法,并以实际应用为例总结出它们各自的主要评估原理和优缺点。结果表明,灰色关联法对数据要求较低且计算量小,是比较简便易行的灾情评估方法;概率统计法以历史重现率来描述暴雨灾害等级是比较合理的方法;主成分分析法可以将多种致灾因子按权重简化成一个综合指标来描述暴雨灾害强度,比较方便直观。     

不同对流参数化方案对暴雨过程影响的模拟试验

利用WRF中尺度数值预报模式,选用2种对流参数化方案Kain-Fritsch（new Eta）和Betts-Miller-Janjic,分别对2008年8月24～26日上海地区的暴雨过程进行了模拟试验。结果表明,应用WRFV3.1中尺度模式模拟暴雨过程采用网格嵌套技术时,细网格对降水的中心极值模拟效果更好。Kain-Frisch方案可能针对雨区分布效果较好,但对雨区落区存在偏差。Betts-Miller-Janjic方案对降水落区和分布都有较好的体现。