基于LOD四叉树算法的中尺度云团三维流场可视化模拟分析

中尺度环流在复杂的天气环境下时常被大尺度环流掩盖,不能及时获取中尺度云团的时空密度,影响了中尺度云团三维流场可视化模拟效果,为了提升可视化模拟性能,提出基于四叉树算法(levels of detail,LOD)的中尺度云团三维流场可视化模拟分析方法。分析了中尺度云团三维相对流场,从中获取了中尺度云团三维流场运动规律,并基于二维直方图取得中尺度云团三维流场特征;将粒子源与四叉树结构相结合,构成四叉树粒子系统,把取得的特征映射到系统内,利用该系统中的粒子完成中尺度云团三维流场的渲染绘制,从而实现中尺度云团三维流场的可视化模拟。实验结果表明,绘制帧率对比测试、可视化模拟速率对比测试和可视化模拟效果对比测试结果清晰度较高,可视化程度较高,实用性强、可靠性高。

新疆北部冬季暖区大降雪过程中尺度云团特征分析

利用1997-2006年深秋到冬季新疆阿勒泰地区出现的17次暖区大降雪天气过程的卫星云图资料、常规观测资料和地面降雪量资料,并选取其中3次典型的暖区大降雪过程,对暖区大降雪天气过程的中尺度云团演变特征进行了详细分析,进一步揭示暖区大降雪天气的成因。结果表明:500 hPa极涡是造成新疆北部阿勒泰地区暖区大降雪过程的天气尺度影响系统,极涡中心南部或东南部分裂出的中尺度短波是造成暖区大降雪天气的直接影响系统;TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度系统云团是造成暖区大降雪天气的主要系统。暖区大降雪的TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度系统云团是在绕极涡移动的高空锋区短波槽前和暖平流输送区形成,并位于极涡中心南部或东南部的低层到高层强锋区中,在随着天气尺度云系移动的同时,绕极涡中心逆时针旋转,移速缓慢或稳定少动,移动中逐渐加强或合并,其多表现为椭圆形或圆形,暖区大降雪发生在TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度云团边缘TBB等值线梯度最大处。中-β和中-α尺度云团面积越大、生命史越长,造成的暖区大降雪范围就越大、强度也越强;TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度云团在阿勒泰地区上空维持数小时可造成阿勒泰地区暖区大降雪天气。

一次中尺度云团发展时的湿有效能量收支分析

１９９０年８月１日１７∶２２一次伴有暴雨的中尺度云团影响到北京，对其进行了湿有效能量的收支分析。结果表明：（１）中尺度云团在发展期间释放了大量的能量；（２）由于垂直输送和潜热释放对减少了的能量可进行补充，从而使云团维持了较长的时间；（３）地面变压项虽然对能量补充不利，但其量级很小无大影响；（４）水平输送项。

500hPa反气旋环流下滇中暴雨中尺度云团分析

利用GMS5水汽图像,结合红外云图、micaps资料,对发生于2001年8月13日20时至14日20时500hPa反气旋环流天气背景下的滇中暴雨中尺度云团分析。结果表明:有明显中尺度结构、在红外云图和水汽图像上都白亮的区域是产生强降水的区域;由中尺度强对流系统(MCS)发展成为中尺度对流复合体(MCC),MCC的发展和维持,是直接造成此次暴雨的中尺度系统。物理机制上,高能高湿的潜在不稳定能量的聚集、垂直风切变的存在,是利于暴雨中尺度对流云团发展的有利环境条件,暴雨落区正好集中于(θe陡立密集区;温度平流和非地转湿Q矢量与湿Q矢量散度的进一步分析表明:次级环流导致扰动的不稳定发展,使低层水汽辐合抬升,引起中尺度对流云团发展和加强,是MCC生成的主要机制。

新疆北部一次暖区暴雪过程锋面结构及中尺度云团分析

通过对2014年1月29-30日北疆北部地区出现强降雪过程中常规资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料及卫星红外云图的分析研究。结果表明:(1)500 h Pa极锋锋区偏西急流与中纬度西南急流交汇,锋区在巴尔喀什湖附近加强并东移进入北疆偏北地区,为此次暴雪天气的发生提供有利的环流形势;高低空急流耦合明显,在地形强迫和锋面抬升下垂直上升运动再次得到增强,是暴雪发生的有利动力抬升条件;(2)中低层暖锋锋生,锋区随高度向东北倾斜,暖湿气团强盛并沿底层冷楔爬坡,推动冷气团向北移动,暴雪区位于暖锋锋区前沿处;(3)巴湖附近带状云系中不断有中尺度云团生成、合并和消亡,暴雪区与中尺度云团边缘TBB等值线梯度大值区有较好的对应关系。

1998年8月10日嫩江流域大暴雨天气过程的中尺度云团分析

本文对１９９８年夏季发生在嫩江流域大洪灾中的一次大暴雨天气过程从区域地面图的流场、物理量场、卫星云图等方面进行了分析，其结果表明：大暴雨不仅降雨的时空公布具有明显的中尺度特征，而且在大暴雨过程中始终伴有明显的中尺度系统，如中尺度切变、中尺度云团和中尺度雨团，它们与物理条件的有利配置是产生大暴雨的直接原因。另外，大兴安岭山脉对中尺度切变的形成和维持起到了重要作用。

一次梅雨锋上的中尺度云团分析

本文对1993年6月29日夜里到30日白天一次影响浙中北地区的梅雨锋上的中尺度云团,通过增强显示的GMS红外云图与杭州713数字化雷达回波资料,揭示了MCC的生消过程。并对MCC源地附近的高空进行了物理量诊断分析。得到了一些初步的结论,对以后的业务预报工作有一定的参考作用。

2003年7月3日梅雨锋切变线上的β-中尺度暴雨云团分析

利用多种气象卫星遥感资料及加工产品,对2003年7月3日产生在皖北的暴雨过程进行了中尺度分析。分析表明:在切变线云带上有11个β-中尺度对流云团发展,水平范围约100 km,生命史约5 h;其背景场是整个对流云区内具有高湿、正涡度和上升运动的特征,它们促使切变线内高湿斜压不稳定能量释放,促使β-中尺度云团发展,产生很强的降水,云团的水凝物廓线上部的可降水冰和云冰含量很高,最大值达0.8 g/kg,最大高度达18 km,云顶亮温低于-80℃。

中尺度对流云团在吉林省产生暴雨天气的环流特征分析

中尺度对流云团在吉林省产生暴雨天气的环流特征分析高锋（吉林省气象局，长春１３００６２）ｌ引言中尺度对流云团是形成各种突发性、灾害性天气系统之一，它具有生消快“’，维持时间短，降水强度大等特点，在天气预报中很难提前作出降水落区、降水强度及起始时间的预报...

MCC和中尺度暴雨云团发生发展环境场对比分析

利用常规观测、地面加密观测、卫星云图以及tBB等资料,对比分析2007年8月8—9日中尺度对流复合体(M CC)与2006年6月2—3日一般暴雨云团之间发生发展环境场的差异。结果表明:暴雨云团发生在对流层低层切变线中,高层急流入口区的右侧;M CC的发生,低层除了有中尺度低涡外,还有台风的影响。M CC对高温高湿能量的需求比中尺度暴雨云团更高,要求高能舌范围更广、更深厚,对流不稳定区范围更大。M CC发生在高层南亚高压北侧的反气旋环流与低涡耦合的强烈上升运动区,中尺度暴雨云团则发生在急流入口区的右侧与低层切变线耦合产生的次级环流上升运动区。

“96.8”河北特大暴雨成因的中尺度分析

该文用卫星云图和常规气象资料，分析了１９９６年８月３～５日河北省的特大暴雨过程．分析认为：这次特大暴雨出现在东亚强经向环流形势下的副高西北部边缘特定的有利地区，主要受两个中尺度云团的直接影响．该云团的形成和发展。

“温比亚”引发河南特大暴雨的中尺度系统特征分析

利用常规气象观测、区域自动站加密观测、中央气象台台风定位报、FY-2F卫星逐时TBB、多普勒雷达探测及NCEP 1°×1°逐6 h再分析等资料,分析了2018年18号台风“温比亚”引发河南特大暴雨过程的中尺度系统特征,结果表明:此次特大暴雨过程是台风低压环流与中纬度西风槽、副热带高压、高低空急流等天气系统共同作用的结果;925-850 hPa高度上冷空气从台风西北方侵入台风系统与暖湿空气形成能量锋,有利暖湿空气抬升;400-500 hPa高度上冷空气从西北侵入台风环流,形成上干冷、下暖湿的不稳定层结;400 hPa附近的高位涡中心下传至近地面,激发中尺度系统发展,是引发极端降水的重要机制;在台风中心东北侧低空东南风急流轴上形成的强回波带及垂直积分液态水含量高值带维持时间长,中尺度对流系统形成“列车效应”;强降水落区位于水汽通量辐合高值区与能量锋重叠的地区,集中于倒槽底部的地面辐合线附近;导致强降水的云团有1个中α云团和4个中β云团,其中中α云团对降水的贡献最大。

“05728”小兴安岭致洪暴雨中尺度分析

为了加强对黑龙江省暴雨中尺度系统的认识,有利于暴雨灾害的预报和防御,对2005年7月28-29日发生在小兴安岭的暴洪中尺度系统,从大尺度环流形势、环流演变特征、云图和雷达回波上观测到的中尺度云团的发生发展、水汽来源、产生的热力和动力条件等几方面进行了比较深入的分析。分析表明:暴雨中尺度系统是在高空槽和新生东北低涡的环境中诱发出来的;卫星和雷达图像也观测到了中-β尺度和中-α尺度的中尺度对流复合体(M esoscale Convective comp lex,MCC)的发生发展;中尺度系统的水汽通道主要有两支:西南气流和偏东气流;中层冷空气的推动、风场垂直和水平切变及地形强迫抬升是这次暴洪过程中尺度系统的动力因子和触发条件。

“2001.7”青海东部一次大到暴雨成因的中尺度分析

该文用卫星云图和常规气象资料,分析了2001年7月8～9日青海东部的大到暴雨过程。分析认为:这次大到暴雨出现在亚欧强经向环流形势下的副高西北边缘特定的有利条地区,主要受两个中尺度云团直接影响。该云团的形成和发展,是西南暖湿气流与北近地面层弱冷空气相互作用的结果。

上海2004年7月12日飑线系统中尺度分析研究

利用上海地基单多普勒雷达观测资料反演2004年7月12日17—19时(北京时,下同)上海市一次飑线过程的水平风场结构,并用自动站观测的风场资料、卫星云图以及根据雷达回波和时间的连续性和径向速度的特征是否吻合等方面进行综合检验,结果表明反演风场可对飑线进行详尽分析提供可靠的高分辨率资料。在综合多种观测资料的基础上,对这次飑线过程的中尺度系统进行分析,结果表明:(1)这次过程是前倾冷锋前暖区3个主要的β中尺度对流单体和新生的小单体共同作用所致,这3个主要的β中尺度对流单体不是通常个例表现的线状排列,而是冷锋前的两个单体与相对方向的一个单体共同作用,在气团的边缘形成强烈风切变;(2)200多公里长的飑线是由具有独立结构的较小的对流系统串成。在飑线前部存在中尺度的气旋流场,飑线北部末端存在一个气旋流场,南部末端存在一个反气旋流场。而每个单独的弓状回波有自己独立的结构,包括弓状回波后部很强的辐散气流和飑前低压。文中给出了水平风场和回波的结构示意图;(3)在飑线出现以前,低空存在有利于不稳定天气产生的顺时针垂直风切变,而高层则是逆时针垂直风切变。此外,低层入侵的浅薄冷空气为飑线过程提供形成低层不稳定的又一有利因素;(4)飑线中对流单体的移动方向与低层风场方向存在夹角,与锋面云带整体向东移动的趋势也不同,但与1.5 km以上到4.5 km左右的西南气流方向相同,即整体向东北方向移动。这种特征可以对系统短时间移动方向的预报提供帮助。

一次秋季台风倒槽大暴雨过程诊断及中尺度分析

利用FNL再分析资料,结合加密自动站、多普勒雷达、卫星资料和数值模式预报产品,对2018年9月16—17日长三角地区一次典型的秋季台风倒槽大暴雨进行了分析。结果表明:大暴雨是在远距离台风倒槽、低空急流和高空槽共同影响下,由冷暖空气持续交汇激发的4个中尺度对流云团活动造成。第一阶段长江口区强暴雨发生在3号云团快速增强期间,暴雨出现在云团北侧TBB梯度大值区中,雨强随云顶温度降低快速增强;4号云团缓慢东移造成第二阶段暴雨,降水累积效应使长江口区降水量进一步加大。东北风(偏北风)与东南风(偏东风)形成的地面中尺度辐合线是暴雨的关键触发机制,气旋性辐合中心的形成对雨团增幅具有重要作用。多普勒雷达径向速度场上中气旋的形成提前于强暴雨增幅约30 min,具有良好的先兆性和预报预警意义。(超)低空急流持续的水汽和能量输送、高低空急流耦合及冷空气侵入形成的倾斜上升支和垂直环流圈、上干冷下暖湿的对流不稳定层结有利于中尺度暴雨云团的形成和维持。表征冷暖空气结合的地面辐合线位置是暴雨落区预报的关键,对于秋季台风倒槽暴雨,要特别重视冷空气对暴雨的触发和增幅作用,基于实况资料监测及时订正模式预报结论。

20120705河南省区域性暴雨中尺度特征分析

为研究区域性大暴雨的特征与机理,利用NCEP资料、常规探空资料、卫星云图、雷达及区域站观测资料对2012年7月5日河南省区域性大暴雨过程进行了诊断分析.结果表明:在低槽及副热带高压影响下,低空切变线、低空急流与地面中尺度辐合线相互作用产生了此次区域暴雨过程.冷空气的移动、对流层深厚的西南急流、中尺度辐合以及切变的形成和发展,对强降水有很好的指示作用.700 h Pa等压面上正垂直螺旋度中心的移向和强度变化与降水落区及趋势变化有很好的对应关系,对区域强降水的落区有一定的指示意义.研究结果为改进区域大暴雨预报提供了有益的信息.

陕西北部一次暴雨过程的中尺度对流系统分析

利用FY-2卫星云图和物理量对2006-07-02发生在陕西北部的区域性暴雨天气过程分析发现:暴雨天气过程主要是3个时段的中尺度对流系统(MCS)在暴雨区上空反复出现造成的。第一时段的降水出现在850hPaθse能量锋区右侧,第二、三时段降水出现在850hPa能量大值区中心附近。中尺度对流系统发生具有一定的时间间隔。暴雨期间,高空西风急流和低空西南急流耦合产生的次级环流促进了暴雨区上空强烈的垂直上升运动,为中尺度对流系统反复发生、发展提供了有利条件。

安顺地区一次暴雨过程的中尺度分析

运用1h间隔的红外卫星云图，分析了1997年9月18日安顺地区一次暴雨过程的中尺度云团发生、发展的演变特征，揭示了暴雨形成和发生的某些基本特点。

一次暴雨天气过程的环流特征及中尺度分析

一次暴雨天气过程的环流特征及中尺度分析马延标（陕西省气象台西安·７１００１５）１９９５年７月２４日０８时至２５日０８时，我省关中、陕南普降大到暴雨，使长期干旱得到缓解。这次降水有两个强中心，即关中东部黄土高原南侧的旱源地区和商洛地区。关中东部的暴雨主...