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。     

2009年湖北入梅首场暴雨的垂直螺旋度分析

利用湖北省自动雨量站资料和NCEP1°×1°全球再分析资料,对湖北省2009年6月28～30日发生的暴雨天气过程进行垂直螺旋度分析。结果表明,整层强的垂直上升运动稳定维持情况下,垂直螺旋度时空演变特征能很好地反映强降水出现时段及其落区范围的大小;间隔6h的700hPa垂直螺旋度梯度大值区和∑θse（500＋700＋850）水平能量锋区叠加区的的分布对6h强降水的落区有很好的指示意义;大降水中心出现的区域有低层正与高层负垂直螺旋度的配置,在低层正垂直螺旋度略高于高层负值时,更有利于大暴雨中心产生。     

2013年鲁西南地区一次暴雨天气过程分析

利用常规天气图资料、观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料对2013年5月25~27日鲁西南暴雨天气过程进行分析,结果表明,强降水发生在高空急流轴右后方低空急流轴的左前方以及江淮气旋顶端;充沛的水汽条件、相对湿度从地面到300 h Pa均达到饱和,低层辐合高层辐散导致强烈的上升运动触发了强降水;高低空急流的耦合和地面气旋配合较好;大气散度、涡度和垂直速度中心与暴雨落区有较好的对应关系;此次暴雨主要是由层状混合性云系造成的。     

热低压填塞导致暴雨过程物理量垂直结构分析

利用FNL(NCEP/NCAR)1°×1°经纬度网格再分析资料,通过4个时次跟踪分析了一次典型西南热低压填塞产生暴雨天气过程的物理量场垂直结构特征,结果表明,西南热低压在填塞过程中,700 hPa以上无明显冷空气扰动,地面有冷空气入侵,由于大气的斜压和非地转的共同强迫作用下,暖空气沿静止锋锋面爬升至800~600 hPa形成一个较强的辐合上升,垂直上升速度强中心达-2.1×10-3hPa/s,同时在550~200 hPa存在一个较强辐散下沉,垂直下沉速度强中心达0.9×10-3hPa/s,形成强盛的抽吸效应,构成叠加在基本气流上的次级环流,导致强烈上升运动;大气中高层比低层先增湿;暴雨落区就出现在水汽短时强辐合区;大气中高层先结束水汽辐合输送转为水汽辐散,暴雨结束,大气趋于稳定,热低压填塞。     

2016年8月16—18日巴彦淖尔市局地大暴雨诊断分析

利用MICAPS常规气象资料及多普勒雷达资料对2016年8月16—18日巴彦淖尔市南部大暴雨过程进行分析。结果表明,此次暴雨天气是200 h Pa高空急流入口区右侧辐散、700 h Pa低空急流出口区左侧辐合、500 h Pa副热带高压外围短波槽东移和700 h Pa暖湿切变共同作用下产生,高层辐散、低层辐合垂直叠置与700 h Pa暖式切变区和地面河套气旋顶部暖切变区交绥,是造成此次暴雨的主要原因。暴雨出现在高空急流入口区右侧、低空急流出口区左侧,各物理量发展演变与暴雨均有较好对应。     

2010年安丘一次大暴雨过程的TBB亮温和垂直螺旋度分析

为了深入了解鲁中山区等地夏季暴雨发生机制,进一步提高预报准确率,利用FY-2E卫星 TBB资料和 NCEP/NCAR1°×1°的6 h再分析资料,对潍坊安丘市2010年7月18日一次大暴雨过程进行天气动力学诊断和TBB云图分析。结果表明,此次安丘大暴雨是由副热带高压、高空槽和地面气旋等系统共同影响产生; TBB低值强云团随云带沿低空急流方向移动,且与水汽及能量输送带密切关联,暴雨发生在 TBB亮温低值区的北侧,不稳定能量在安丘地区上空得到释放;垂直螺旋度正值中心的变化对地面气旋中心的变化有很好的指示意义。     

鞍山地区一次暴雨过程的垂直螺旋度分析

利用鞍山地区常规观测资料和NCEP格点资料,对2012年7月10—11日鞍山地区发生的暴雨过程进行垂直螺旋度诊断分析。结果表明:垂直螺旋度对于暴雨以上量级的强降水的指示作用比散度、涡度和垂直速度等物理量更为敏感。当垂直螺旋度正值中心和面积增大时,降水强度和覆盖范围也会随之加大。而中低层正垂直螺旋度,高层负螺旋度的分布形势,有利于强降水的产生和加强。当有强降水产生时,降水易出现在垂直螺旋度正值中心的前方。     

一次西南低涡引发南充持续大暴雨的诊断分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、风云卫星资料以及地面常规气象观测资料,对2015年8月16~18日发生在南充的一次区域性大暴雨进行分析,探讨强降水发生发展的机制。结果表明,此次暴雨过程主要分为2个阶段:第1阶段为低空切变线及前期不稳定能量释放引发强对流天气;第2阶段为西南低涡影响,影响时间较长。此次西南低涡生成属于高原切变类,低涡首先出现在500 h Pa切变线南侧下层的850 h Pa,后垂直发展到700 h Pa,深厚阶段正涡度柱伸展至400 h Pa,呈自下而上的近垂直结构。在西南低涡维持下的中尺度对流系统云团是这次暴雨产生的重要系统。南充低层辐合高层辐散,加之低层辐合中心与西南低涡伴随的低空急流耦合发展,有利于上升运动的发展和维持,为暴雨提供了有利的动力作用。南充受西太平洋副高西侧持续的西南低空急流带来孟加拉湾的充沛水汽,且中低层南充一直处在水汽辐合上升区域,有利于水汽的垂直输送。     

登陆强台风“凤凰”暴雨成因分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°6 h再分析资料、NCEP/NCAR地表潜热通量一日4次再分析资料以及TBB资料等,对2008年第8号强台风＂凤凰＂登陆引起的暴雨进行了深入的机理分析。结果表明,充沛的水汽以及层结不稳定为暴雨的发生提供了有利的水汽和热力条件;高层有明显的辐散,低层有明显的辐合,且从低层到高层伴随着很强的垂直上升运动,为暴雨的发生提供了有利的动力条件;螺旋度的大值中心的演变基本反映了台风中心的移动方向,而强降水一般发生在正螺旋大值中心的右侧,且梯度大的一侧比梯度小的一侧降水强度更大;非地转湿Q矢量辐合中心对应未来12 h强降水的发生区,对判断台风在陆上的运动、维持也有一定的意义;地表潜热通量在此次暴雨过程的各个时段均为正值,其向上输送和强弱变化对台风强度的维持有一定的指示意义。     

2016年5月19—20日北流市大暴雨天气成因分析

本文分析了2016年5月19—20日北流市大暴雨天气成因以及天气预报中心对相关物理场的模拟与实况的误差。结果表明,影响2016年5月19—20日北流市暴雨过程的系统有200 h Pa高空辐散、高空槽东移、低层切变辐合以及地面倒槽发展;在北流市此次暴雨过程发生前,暖平流抬升,凝结的高度不高,低层表现为偏东风,热力明显的不稳定。850 h Pa水汽量比较大,湿度高,水汽条件良好。850 h Pa的垂直速度大,北流市处于正涡度区内,动力抬升充足;天气预报中心模拟出的风场和高度场与实况基本一致,对暴雨预报具有非常重要的指导作用。     

2018年吉林省受台风“安比”影响暴雨过程分析

本文利用了NECP再分析资料(1°×1°),对2018年7月24—25日吉林省西部罕见的受台风"安比"影响的暴雨天气进行分析。结果表明,此次暴雨过程分2阶段,第一阶段降水由偏西路径的台风在地面的倒槽,配合低空切变产生;第二阶段台风并入高空槽,形成低压中心,配合地面暖切变产生降水;水汽主要是偏南急流带来的渤海水汽。辐合辐散、上升运动区和垂直螺旋度大值区与吉林省西部暴雨区的对应关系良好,可作为较好的指标为暴雨落区预报提供参考。     

2017年10月8—10日大连地区暴雨天气过程诊断分析

利用常规资料、区域自动站观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了2017年10月8—10日大连地区出现的暴雨、大风和强降温天气过程。结果表明,地面倒槽、副热带高压、切变线和高空冷涡影响大连地区出现了暴雨、大风、强降温的天气系统。降水时段有暖锋降水和冷锋降水2个阶段。副热高压偏强、切变线稳定少动使暴雨持续时间较长。高空急流和低空急流的建立为降水提供了水汽输送和动力条件。本次降水水汽通量中低层较大,700 h Pa最大。水汽通量散度中低层为辐合,高层为辐散。降水时段有较大的比湿场,为降水的产生提供丰富的水汽条件。强涡度柱与低层辐合高层辐散的形势是产生暴雨的动力条件。冷空气的侵入,降温剧烈。由于冷空气侵入锋生过程明显,出现大风天气。此次降水多个模式预报较准确,东北9 km WRF模式预报最好,T639预报量级偏小。     

广东清远2007年6月连续性暴雨过程螺旋度分析

本文对2007年6月清远发生的连续性暴雨过程进行螺旋度诊断分析,结果表明:垂直螺旋度呈上负下正、正负螺旋度中心基本重合的耦合配置,对暴雨的产生十分有利,螺旋度中心的移动与强降水落区有很好的一致关系;水平螺旋度中心的变化有利于判断影响系统未来的发展移向等变化,水平螺旋度大的地区有利于出现强降水,水平螺旋度的强度变化对未来的暴雨落区有一定的指示作用。     

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.     

抚顺地区地面气温与850 hPa温差分析

利用抚顺市章党气象站2007—2011年的逐日最高气温和最低气温观测资料、同期逐日8:00和20:00 EC 850 h Pa温度和相对湿度(包括700 h Pa相对湿度)分析场资料以及850 h Pa垂直速度和温度平流场格点资料,根据温度变化方程分析垂直速度、温度平流和相对湿度对最低和最高气温与850 h Pa温度差的影响。结果表明,日最低和最高气温与850 h Pa温度差、850 h Pa垂直速度和温度平流三者的极值不同时出现,即最大的温度差绝对值伴随着较小的垂直速度和较小的温度平流,最强垂直运动伴随着较小的温度差绝对值和较弱的温度平流,最强温度平流伴随着较小的温度差绝对值和较弱的垂直运动。日间的最强暖平流和上升运动大于夜间的最强暖平流和上升运动;夜间的最强冷平流和下沉运动大于日间的最强冷平流和下沉运动。温度差、垂直速度和温度平流极值所伴随的日间降水次数和降水量均大于夜间。     

一次大冰雹天气过程的物理量垂直结构分析

利用FNL(NCEP/NCAR)1°×1°经纬度网格再分析资料,通过4个时次跟踪分析了2013年4月27日发生在贵州省西南部的一次大冰雹天气过程,揭示了冰雹形成、发展、成熟、消散和大气物理量垂直结构特征.结果表明,冰雹形成前3～8h,高、低空存在较强的风向、风速垂直切变,构成了叠加在基本气流上的次级环流,为不稳定能量的暴发提供了很强的外部抬升力;大气中低层出现较强的水汽短时强辐合区,水汽通量辐合中心位于700hPa附近,水汽通量值达-2.5×10-6g/(cm2· hPa·s);假相当位温及温度垂直剖面图上随高度增加均存在递减锋区,说明大气层斜压不稳定增强,为冰雹发生区提供大量不稳定能量;-20℃层高度与0℃层间厚度适宜,有利于生成大雹;大气中高层先结束水汽辐合输送转为水汽辐散,冰雹天气过程结束.     

河北省一次暴雨过程的Q矢量及湿位涡诊断分析

利用NCEP/NCAR FNL 1°×1°时间分辨率为6 h再分析资料对河北省2016年7月19—20日暴雨过程的准地转Q矢量与湿位涡进行诊断分析。结果表明,在非地转气流的作用下冷暖空气汇集于河北南部,此处亦是Q矢量锋生区。Q矢量辐合区与暴雨区基本重合,强度变化基本一致,但辐合中心与暴雨中心并不重合;非地转气流的辐合辐散对垂直运动起着明显的作用,低层辐合形成上升气流,上升支两侧的下沉气流又在低层向38°N汇聚,增强了低层辐合。对流不稳定与条件性对称不稳定均起到了明显作用,暴雨区基本位于对流稳定区与对流不稳定区的过渡带内。     

2014年湖北深秋大范围暴雨天气过程分析

利用NCEP再分析资料、常规观测资料、雷达卫星数据,对2014年10月27~30日湖北省出现的一次罕见的深秋季节大范围暴雨天气过程进行了分析。结果表明,这次过程平均小时雨强约2~5 mm,合适的雨强配合较长的持续时间最终导致暴雨的发生;过程期间湖北上空500 h Pa呈西低东高的形势,副高较历史同期偏强、位置偏北,阻挡小槽东移,导致降水持续较长时间;这种形势也导致低空急流发展强劲,为暴雨区输送充沛的水汽,暴雨站数最多的28日湖北上空南风急流也最强,分别为700 h Pa 22 m/s、850 h Pa 16 m/s、925h Pa 12 m/s。850和925 h Pa南风急流还受到北侧东风急流的阻挡,利于低空形成较强的水汽辐合。高空分流场与高空急流入口区南侧2种辐散作用叠加,导致较强的高空辐散,与低空辐合相配合出现了深厚的上升运动,这对于形成合适的雨强也起到了重要作用。中空西南水汽通道将孟湾水汽输送至暴雨区,低空偏南水汽通道将南海水汽输送到暴雨区;过程期间湿层深厚,200 h Pa至地面均为饱和湿层,湖北中东部暴雨区可降水量为40 mm以上,大暴雨区的可降水量约为45 mm以上;最强降水日的露点值700 h Pa 4℃、850 h Pa 10℃、925 h Pa 11℃。过程期间云团和回波具有"列车效应",但强度不及夏季的中尺度系统;回波组合反射率一般为35~40 d Bz,10 d Bz回波顶高在8~9 km,回波具有低质心特点。     

株洲市2011年6月15日暴雨过程分析

从自组织辐合水汽流的成因出发,对株洲市2011年6月15日暴雨产生的过程进行精确到点的分析,发现其前期的一些具有物理意义的特征,这些特征为该地暴雨的精细化预报提供了有业务价值的思路和方法。在暴雨发生前12～36 h,对流层中下部存在南北力子偶,且株洲站附近存在准饱和区;对流层底层水汽通量散度对暴雨预报具有高度敏感性,其分界线位于850 hPa附近,850 hPa以下的水汽通量散度具有较强的暴雨可预见度,而850 hPa以上的水汽通量散度则不具备这种功能;暴雨中最强降水发生前24～6 h,位于850hPa以下的对流层底层水汽通量散度在株洲站及其上游附近存在明显增强的(-6～-20单位)水汽通量辐合中心区;如果上述水汽通量辐合中心区突然消失,则意味着最强降水即将发生,也意味着自组织辐合水汽流已经发展到成熟期,其即将向上发射。涡度、散度、垂直速度、假相当位温等要素场都有上述类似特征,但敏感度不及水汽通量散度;TBB与强降水呈负相关,且滞后约2 h,虽然TBB对这次暴雨过程不具有预报特征,但它表明了此次暴雨过程具有原发性特征,这对暴雨的本质研究有益;仰角越小的速度回波对暴雨越敏感,0.5°仰角的速度回波对暴雨还具有2 h左右的提前反映,这对暴雨短临预报具有指示意义。     

陇东南地区一次区域性大暴雨发生机制分析

采用地面、高空实况观测和卫星云图资料,对2013年6月19日甘肃陇东南区域性大暴雨的大尺度环流背景和中尺度对流系统的机制进行了分析,然后利用湿位涡理论对此次大暴雨发生的机制进行了研究。结果表明:此次大暴雨过程中,甘肃陇东南处于副热带高压系统西侧偏南暖湿气流中,700 h Pa有16 m/s低空急流,在陇东南与东移南压的西北冷空气形成切变线,是造成陇东南这次区域性大暴雨的主要影响系统。低层的正涡度中心范围内产生了-30.9×10-3 h Pa/s强上升运动,与之对应的强降水落区有-20.6×10-5 g/(cm~2·h Pa·s)的水汽通量散度的大值区,在暴雨区上空形成充沛水汽辐合和深厚的湿度层结,700 h Pa比湿达10 g/kg以上,以及层结不稳定等因素为此次大暴雨提供了动力、水汽和能量条件。此次暴雨的触发机制是低层中尺度切变线的发展、偏南急流的增强以及低层辐合高层辐散的大气抽吸作用[1-4]。19日20:00至20日2:00,多个中尺度对流云团沿700 h Pa切变线发展北移,最终与高原上冷锋云系合并成大范围降水云系,表明此次区域性大暴雨过程中存在着明显的中小系统,是此次大雨过程中降水强度大、雨量大的原因。