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。     

一次江西特大暴雨过程的数值模拟

[目的]探讨特大暴雨的形成机制,并揭示特大暴雨的成因。[方法]采用常规报文资料作为初始场,运用改进的中尺度REM模式,对2010年6月16～20日一次江西特大暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析,研究了改进的中尺度模式对此次暴雨过程的降水模拟能力,探讨特大暴雨的形成机制,揭示特大暴雨的成因。[结果]这次特大暴雨是一次典型的梅雨暴雨,500 hPa东亚大槽槽后、700 hPa华北低涡后冷平流与强盛稳定的副高西北侧西南气流汇合,导致梅雨锋在江南北部维持;梅雨锋的稳定和西南暖湿气流的异常强盛,使暴雨的水汽、动力、热力条件十分充足,非常有利于触发中尺度对流系统强烈发展;强盛水汽输送及辐合上升运动、中层弱冷空气活动、高层强辐散等多种因素的共同影响导致了特大暴雨发生;改进的中尺度模式对降水场模拟结果与实况基本相似,模式对暴雨的位置、强度、中心均有较好的模拟;物理量分布和局地中心对暴雨预报有明显的指示意义。[结论]该研究为提高暴雨预报能力提供参考。     

2007年一次江淮暴雨的诊断分析及数值模拟研究

用Ncep实况资料对2007年7月7—9日的天气形势和实测的6h降水进行诊断分析,用WRF模式对发生在2007年7月8—9日的一次江淮降水进行数值模拟,并利用此次模拟的3h次的输出结果从动力学和热力学方面对此次暴雨作诊断分析。结果表明：造成8日江淮大暴雨的直接的影响系统是850hPa的切变线及切变线上的低涡;强降雨中心出现的位置跟低层辐合高层辐散出现的位置和最大垂直速度上升区有很好的一致性;锋面南方存在深厚的位势不稳定区域,一旦有抬升运动产生,便很容易激发出强烈的对流运动．从而产生强降水。     

广东一次暴雨的数值模拟及诊断研究

运用中尺度数值模式MM5对2009年6月17～18日广东一次暴雨天气过程进行了数值模拟,结合天气形势和卫星云图对此次过程进行了分析。结果表明,500hPa南支槽、850hPa切变线是造成此次强降水天气过程的两大系统,他们的有利配置是这次强降水预报的着眼点。高层西风急流在此次暴雨过程中起到了至关重要的作用。200hPa高空急流强辐散＂抽吸作用＂,中低层切变线南压,使得低层暖湿气流沿切变线向上爬升,从而产生强烈的上升运动,为强降水天气的发生发展提供有利的背景条件。850hPa水平螺旋度中心与影响系统的发展、移动有很好的对应关系,水平螺旋度的分布与强降水落区有一定的联系。     

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。     

安徽一次暴雨过程的数值模拟与诊断分析

利用1°×1°的GFS分析场数据和中尺度数值模式WRF,对2014年5月31日~6月1日发生在安徽阜阳的一次暴雨天气过程进行数值模拟和诊断分析。结果表明,WRF模式能够近似地模拟此次降雨过程;高低空急流耦合是此次暴雨过程发生和维持的主要影响机制;暴雨中心上空垂直螺旋度呈现高层负、低层正的分布,这也是触发暴雨的重要机制;降水开始前,大气呈现上湿下干的湿度分布,这种大气层结很不稳定,易导致降雨的发生。     

一次飑线过程的数值模拟及诊断分析

利用常规资料、气象卫星、多普勒天气雷达、NCEP/NCAR再分析资料以及中尺度数值模式WRF,对2013年8月10日凌晨发生在青岛近海上空一次飑线大风过程进行了数值模拟和诊断分析。结果表明:此次飑线过程与低空急流的水汽输送、高空急流入口区右侧的强辐散抽吸以及850 h Pa切变线的触发等因素共同影响形成。分析飑线的垂直结构,发现高空存在强烈辐散,低空存在强烈辐合,对流层中高层较干的下沉气流,是导致海面强阵风形成的主要原因。对假相当位温、k指数等物理量进行诊断分析发现,出现海难事故海区强对流发生前大气层结不稳定。利用WRF模式成功地模拟了此次飑线过程,表明可利用区域中尺度数值预报模式分析强对流天气系统的结构和时空变化特征。     

一次低温天气过程的数值模拟与诊断

利用WRF模式对2009年1月23～25日出现的覆盖沪宁高速公路的一次低温天气过程进行了数值模拟。结果表明,江苏处于西北气流的风场中,北方冷空气源源不断地输送至此,使江苏大幅度降温;苏南大部分地区存在较强的冷平流,沪宁高速公路沿线均被冷平流控制,温度平流为低温的形成、发展及维持提供了一个相对稳定的热力背景;对流层低层几乎没有垂直运动,绝热冷却项不是造成此次低温天气的主要原因;模拟区域内高低层水汽含量较低,且近地层风速较小,上下层空气热量交换不显著,此形势有利于夜间辐射降温;研究地段内的向下长波辐射较弱,地面吸收的热量少,使江苏维持低温天气。     

滇东北一次飑线过程数值模拟及诊断分析

采用数值模拟方法对2007年6月14日滇东北一次飑线过程进行诊断分析。结果表明：对流层低层中尺度涡旋是飑线形成和维持的主要原因。冷空气入侵导致对流层中层形成较强的南北风切变,南北气流的汇合造成大气上冷下暖的不稳定结构,为强对流天气的发生发展提供了较好的动力和热力条件。飑线前沿存在强烈的气流辐散辐合,从而导致剧烈的局地上升和下沉运动,并形成局地垂直环流,是冰雹和大风产生的直接原因。飑线前沿气旋性和反气旋性涡度发展旺盛,且强烈发展的正负涡度区和气流的垂直运动相配合。     

鲁西南一次暴雨过程分析及数值模拟

采用美国MM5v37非静力中尺度模式对菏泽市2009年7月12～14日的暴雨天气过程进行数值模拟,利用模式输出的时空分辨率较高的资料,对此次降水的水汽条件、温度条件、不稳定条件、风场等进行分析。结果表明,中低层水汽的辐合作用是暴雨天气发生的必不可少的条件;高空强辐散、低空强辐合及对应的强上升运动是造成此次暴雨的动力学机制;低空西南气流对这次暴雨的产生和发展起着重要的作用。MM5对这次暴雨过程有较强的模拟能力,细网格输出的物理量能较好地揭示这次暴雨产生的机制。对次级环流分析的模拟表明,高低空急流的稳定维持使高低空急流产生2个独立的次级环流,在高空激流出口区、间接环流的北侧形成上升气流,有利于降水天气的发生发展。模拟出的暴雨降水中心位置基本与实况吻合。     

1次江淮大暴雨中尺度系统的数值模拟与诊断分析

利用MM5中尺度暴雨模式较成功地模拟了2007年7月7～9日发生在江淮流域的暴雨过程,结合地面加密和常规观测资料对暴雨中尺度天气系统进行了较为详细的分析。结果表明:梅雨带上强烈发展并东移的多个中β尺度对流系统是造成这次江淮暴雨最直接的影响系统;在切变线附近正涡度平流的作用下,对流层中低层降压产生变压风辐合造成上升运动,低层暖湿气流抬升促使对流不稳定能量暴发形成局地对流产生暴雨。     

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。     

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。     

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。     

内蒙古中西部地区一次强沙尘暴的垂直螺旋度诊断分析

利用常规观测资料和2.5°×2.5°NCEP资料对2010年3月19日发生在内蒙古中西部地区的一次强沙尘暴天气的垂直螺旋度进行了诊断分析。结果表明,沙尘暴发生期间,螺旋度分布呈现出明显的＂上负下正＂分层结构,这种分层结构出现的时间与强沙尘暴出现的时间基本一致,且随着正螺旋度区域范围扩大、高度抬高,沙尘暴发展愈强烈;高层螺旋度负值的演变与沙尘暴的出现有一定的对应关系,该诊断分析对于沙尘暴预报有一定指示意义。     

柴达木盆地暴雨过程的数值模拟

利用WRF模式,采用两重嵌套的设计方案模拟柴达木盆地地区的2007 ～2010年期间发生的3次重大降水过程,将柴达木盆地地区2007年6月17 ～20日、2008年7月29～30日、2010年5月30 ～31日3次降雨过程的模拟结果进行综合分析.结果表明,柴达木盆地地区各站24h降雨量的模拟值和观测值相比,东部降雨量模拟值偏多,西部降雨量模拟值接近或偏少,芒涯、冷湖、小灶火、格尔木四站24h降雨量平均分别略多0.5、1.7、0.7、1.2mm,大柴旦24h降雨量平均偏少1.2mm,诺木洪、德令哈、都兰、乌兰、天峻各站24h降雨量分别偏多3.0、2.5、2.7、3.0、3.5mm.