一次西南低涡特大暴雨过程的中尺度特征分析

针对西南低涡诱发的2007年7月9日川南特大暴雨个例,采用Barnes带通滤波和非平衡动力强迫的中尺度特征分析方法,对特大暴雨过程中西南低涡内的中尺度系统活动特征进行分析。结果得出:特大暴雨过程中西南低涡内存在着一个向西南倾斜的、深厚的中-β尺度低涡,具有低层辐合、高层辐散的暴雨典型垂直结构。在特大暴雨天气过程中对流层中低层中尺度辐合和高层中尺度辐散呈现出一种先逐渐加强然后逐渐减弱的演变规律,并且特大暴雨区逐渐向中尺度低涡中心靠近。在特大暴雨发生的初始阶段,西南低涡内的大气运动已处于较强的非平衡状态,且越临近特大暴雨发生,低层U<0的非平衡性越强,促进了西南低涡内中-β尺度低涡的发展,而在特大暴雨最强时刻,大气运动即由U<0的非平衡态转为U≈0的准平衡态。

低空急流在副高西北侧连续性暴雨中的触发作用

利用NCEP1°×1°再分析资料、常规高空及地面资料,对2008年9月22—26日四川盆地西北部连续性暴雨的形成机制进行探讨。结果表明:此次暴雨产生在副高异常强盛和强台风黑格比登陆西进的环流背景下,过程期间500hPa无低值系统影响,暴雨的主要触发系统是副高和台风外围持续强劲的东南风低空急流,持续的东南风低空急流为暴雨区输送了源源不断的水汽和不稳定能量,急流最大风速出口区辐合及地形抬升为暴雨形成提供了辐合上升的动力条件,过程期间暴雨区位于一个稳定正环流的上升支中。另外,冷空气在此次过程中也起到了重要的作用。

四川盆地大雾成因剖析

为了构建“四川盆地大雾天气客观化预报系统”,采用天气学与统计学相结合的方法对四川盆地大雾天气的成因进行了剖析。分析表明,四川盆地多雾同四川盆地的地理环境所形成的近地层空气湿度大密切相关。形成四川盆地大雾天气的有利条件为:近地层层结稳定、近地层风力弱、近地层准饱和,大雾预报最为重要的是判断未来是否有降雨产生和辐射冷却强度。

川北两次特大暴雨天气过程成因的对比分析

采用天气动力学和动力诊断相结合的分析方法 ,通过对四川盆地北部两次小范围特大暴雨 (2 0 0 1年 9月 18日绵阳特大暴雨与 2 0 0 2年 6月 7日遂宁特大暴雨 )发生时的环流背景、主要影响系统、要素场特征等进行对比分析 ,找出了两次过程的相似和不同之处 。

移出与未移出高原的两类低涡环流特征的对比分析

利用NECP再分析资料,采用对比分析方法,对2000-2004年汛期(6-9月)的高原低涡活动过程进行普查,并对移出高原低涡与未移出高原低涡在其生成时刻的环流特征场,以及移出高原低涡的移出高原时刻与未移出高原低涡的强盛时刻的环流特征场进行对比分析。分析表明:500 hPa上,移出高原低涡背景环流中巴尔喀什湖低槽、东亚大槽比未移出高原低涡深,蒙古高压脊更强,背景环流经向度大,而且副热带高压比未移出高原低涡西伸明显;暖平流对高原低涡的生成很重要,而涡后新疆冷平流有利于高原低涡移出高原主体;青藏高原上的正涡度平流有利于高原低涡的生成和加深,河套地区正涡度平流带的存在有利于高原低涡的移出。在200 hPa上,南亚高压的存在有利于高原低涡的生成,移出高原低涡上空的南亚高压强度要强于未移出高原低涡;青藏高原东北部、四川盆地到陕西一带位于高空急流入口区南侧时有利于高原低涡东移。找出高原低涡移出与未移出高原主体的环流场、温度平流场、涡度平流场的异同特征,为高原低涡能否东移出高原主体提供科学依据。

西南低涡生成过程中形成“7.8达州大暴雨”的机理分析

本文利用高空实况资料和地面自动站资料对2005年“7.8”四川盆地东北部致洪大暴雨天气过程中西南低涡活动特征进行了中尺度诊断分析,分析发现大暴雨出现在西南低涡控制下的地面辐合线北侧,西南低涡右前方低空急流左侧的强上升运动中心和强水汽辐合中心对中尺度大暴雨的产生作用明显。

“95.8”川西大暴雨成因分析

通过对“９５．８”大暴雨过程的全面技术总结，揭示了多种尺度系统间相互作用对产生大暴雨过程的贡献，并指出了云团的发生及其发展源于北方冷空气和南方低空急流持续影响所形成的两个中间尺度垂直环流。

2008年初低温雨雪冰冻灾害期间青藏高原低值系统持续活跃机制分析

运用Neep再分析资料和常规观测资料，针对2008年1月11～24日四川盆地长时间持续的低温雨雪天气，分析巴湖低涡长时间稳定的机制，以及巴湖低涡在稳定的同时怎么使得青藏高原低值系统持续活跃，分析发现巴湖低涡维持阶段其后部的乌拉尔山高压长时间稳定的同时，前侧深厚的北风气流使得高纬对流层高层的高位涡向对流层中层的巴湖地区输送，从而促使巴湖低涡稳定并维持。在巴湖低涡稳定期间，巴湖低涡-带维持正涡度，并不断的向青藏高原东部输送正涡度平流和冷平流，使得青藏高原上空低值系统持续活跃。

长江三峡大江截流期四川盆地短期天气预报业务系统

本系统针对冬半年四川盆地内出现的降水天气过程，将模糊数学、天气动力学、计算机技术和预报员经验有机地结合起来，形成了一种贴近于预报员思维方法的模糊匹配方式，建立了一套短期天气预报系统．在1996年10月至1997年4月业务试运行中，系统稳定，预报准确率高，效果良好。

T_(213)数值预报产品在强暴雨预报系统中的应用

本文针对发生在青藏高原东侧四川盆地内的强暴雨,进行了预报系统开发方面的研究,研究指出以T213数值预报产品为资料样本,以天气动力学理论和强暴雨预报经验为基础,利用强暴雨预报经验对T213数值预报产品进行解释应用,在检验的基础上构筑预报因子系列,依据于大量历史个例的总结,采用回归方法与判别方法相结合的方式,就能在较短样本资料的情况下,建立起实用效果理想的强暴雨预报系统。

一次高原低涡东移引发四川盆地暴雨的机制分析

利用T213L19资料以及地面和高空观测资料,对2008年7月20～25日一次高原低涡东移引发四川盆地暴雨的机制进行了分析,结果表明:降水的发生、发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡高低层正负区叠加的配置是低涡暴雨发展的有利形势,MPV1负值中心和MPV2正值中心及其包围的密集区是暴雨产生的警戒区。中低层z-螺旋度水平分布对降水落区和强降水中心的分布有较好的指示性,z-螺旋度垂直分布能反映暴雨发生时大气的动力特征,雨区上空高层负涡度、辐散与低层正涡度、辐合相配合,是触发暴雨的动力机制;相对螺旋度与降水落区及降水中心亦配合较好,并与未来6h的降水落区和强度分布存在较好的正相关,这对降水落区及强度分布的预报有一定参考价值,强降水中心通常出现在相对螺旋度梯度的高值一侧。

AREM数值模式对2005年汛期四川的降水预报

应用中国科学院大气物理研究所的AREM模式,对2005年汛期四川进行了实时降水预报。结果表明(1)AREM预报性能略好于成都区域中心业务运行模式ETA模式,对大雨和暴雨的TS评分,AREM略高于T213预报。(2)从梯度评分看,高度、温度、涡度等要素均为可预报,而地面温度、整层水汽含量和整层水汽通量散度可预报性较低。(3)AREM对5次区域性暴雨有较好的反映,但与实况还存在一定的差异,AREM降水强度预报较实况偏弱。

边界层参数化方案对不同性质降水模拟的影响

利用MM5模式的4种边界层方案(ETA方案、MRF方案、Blackadar方案、Gayno-Seman方案),对2008年9月22～27日发生在四川盆地先是对流性,后来是稳定性的暴雨过程进行了该4种不同边界层方案的数值模拟比较试验。整体而言,ETA方案对雨带的预报能力较差,但对对流性降水有一定的预报能力;MRF方案对雨带(特别是稳定性降水)的预报能力相对最强;Blackadar方案对后24h强降水最具能力,且对对流性和稳定性降水的预报能力没有太大差别;Gayno-Seman方案对后24 h强降水预报能力较差。边界层对物理量场的影响随时间增大。在预报积分的前10 h以内,各方案的涡度、相对湿度、垂直速度等物理量预报几乎无异;积分10～24 h,它们的量值间出现差异;24 h后,不同方案的预报不仅量值上有差异,甚至变化趋势都不尽相同。高度场受边界层的影响最小,受边界层方案影响最大的是U场,V场受边界层的影响呈高度和时间的分段函数,湿度场受到的影响有明显的时间滞后性特征。对于温度场而言,600 hPa似乎是温度场受边界层影响的一个拐点,边界层影响在通过600 hPa后改变了影响规律。

“9.18”川西北暴雨过程的数值预报与试验

利用成都区域中心ETA坐标模式 ,对 2 0 0 1年 9月 18～ 2 1日发生在四川盆地西北部的暴雨过程作数值预报试验 ,显示出对大暴雨过程的预报能力。模式预报对此降水过程雨区的移动、稳定、减弱趋势有较好的反应 ,但降水强度预报偏弱 ,且落区有偏差。数值试验揭示了降水前期对流层中、低层的西南、东南气流对降水的重要作用 。

近年来影响我国东部洪涝的高原东移涡环流场特征分析

利用NECP再分析资料,对1998—2004年间5次影响我国东部地区严重暴雨的高原东移涡过程的对流层中上层环流场特征进行了分析,指出了影响高原低涡东移出高原的四种天气系统类型:北槽南涡型、切变线、切变流场及西风槽前部;揭示了高原低涡东移出高原与500 hPa上的冷空气、副热带高压位置、200 hPa上的南亚高压及西风急流之间的关系;获取了高原低涡东移出高原的强信号,为高原东移涡暴雨预报提供了科学依据。

一次大暴雨过程中高原低涡与西南低涡相互作用机制探讨

对2007年7月16—19日高原低涡东移形成的川渝地区大范围大暴雨过程,利用自动气象站雨量资料、常规观测资料、FY-2C TBB云图资料和T213分析场资料,采用天气动力学和中尺度诊断方法,分析了大暴雨的形成机制。结果表明:此次大范围大暴雨过程是高原低涡诱发西南低涡发展从而形成耦合系统造成的,其垂直上升运动气柱和涡柱的耦合发展与维持是低涡发生发展并产生持续性强降水的动力机制,对流层下部深厚不稳定层结的形成和维持是低涡发展并形成持续对流性降水的热力层结条件。

高原涡与西南涡相互作用暴雨天气过程的诊断分析

利用动力诊断方法,对2008年7月20~22日高原低涡与低层西南低涡相互作用引发西南低涡强烈发展和四川大面积特大暴雨天气发生机理进行了诊断分析。分析表明：高原涡与西南涡涡心之间的纬向距离在5个纬度的时候,两者上升气流都在500 hPa以下,当两者继续东移,在经向上耦合的时候,二者同时得到发展,西南涡中心的上升气流达到300 hPa,而高原涡中心的上升气流突破200 hPa;西南涡在低层出现初期,在一定程度上制约了高原涡的发展,随着两者在经向方向发生耦合,上下涡度平流不同造成垂直差动,将激发500 hPa以下的上升运动与气旋性涡度加强,使得500 hPa与700 hPa涡心正涡度值的增大近1倍。并且涡前的正涡度变率使得高原涡发展并东移,待垂直耦合后,高原涡与盆地涡相互强迫作用促使气流上升运动加强也是导致高原低涡与西南低涡共同发展的一种机制。

基于FY-2C卫星资料估算四川地面降水方法研究

应用2006年6月6日00时(北京时)至7日06时四川地区的自动站降水资料和FY-2C静止卫星红外亮温资料,共3854对样本,分析发现1小时内的最低红外亮温和红外亮温增量两因子能很好地表征地面1小时累计降水量,且能有效地进行四川地面1小时降水估算,并由此建立了估算降水方法。通过对2006年8月27日13—19时,2006年8月28日04—16时两个时段估算降水结果的初步检验来看,其均方根差都小于2.0mm,随着最低亮温的增加,其均方根差也越小。由此可见,基于FY-2C静止卫星1小时内最低红外亮温和亮温增量来估算四川地面1小时降水是可行的,且效果较好。

2007年7月川东北连续3场大暴雨过程的诊断分析

利用常规观测资料及NCEP 1°×1°6 h再分析资料,对2007年7月上旬四川东北部连续出现的3场大暴雨过程的环流形势及动力结构、水汽输送和热力不稳定条件进行了诊断分析。结果表明:(1)前2场区域性大暴雨出现在副热带高压和巴尔喀什湖冷涡两个长波系统稳定少动的阻塞环流形势下,第3场局地性大暴雨发生在环流调整过程中,副热带高压快速东撤导致对流云团在东移过程中迅速减弱消亡;(2)暴雨的水汽主要来自南海,低空偏南风急流的维持为连续暴雨提供了源源不断的水汽输送和持续的能量供应,3场暴雨的中心均出现在位于低空急流出口区左侧水汽辐合中心的巴中地区;(3)造成严重洪涝灾害的前2场区域性大暴雨过程期间,从地面到高层形成了"辐合—辐散—辐合—辐散"接力式上下大气运动的动力结构,大气层结处于高能和对流不稳定状态,且有冷空气触发,大暴雨发生在能量锋区偏向暖区一侧。

AREM模式对“05.7”四川大暴雨的敏感性试验

利用AREM中尺度数值模式,对2005年7月8日四川盆地大暴雨天气过程进行了数值模拟,比较分析了AREM模式提供的不同降水方案、地表通量方案、地表辐射参数化方案对此次降水过程的模拟,以及对该过程中西南低涡活动特征的模拟。试验结果表明:各方案较好地反映了四川盆地西南部强降水,对其东北部的强降水模拟存在较大偏差;各方案模拟的涡度场和流场分布决定了降水区域分布;采用降水的显式云微物理过程和大尺度饱和凝结过程模拟的降水强度、低涡强度和低空急流有一定差异,后者模拟的偏强,与实况更接近;不同地表通量过程和地表辐射过程对降水、低涡和低空急流的模拟无明显差异。