2016年7月山西一次大暴雨天气过程的多尺度系统相互作用分析

利用常规气象观测资料、加密自动站资料以及卫星云图、雷达回波等产品,对2016年7月18—20日山西一次大暴雨天气过程的多尺度天气系统及其相互作用特征进行分析。结果表明:(1)500 h Pa与地面图上东高西低的环流形势稳定维持,中尺度低涡切变线造成强烈的辐合上升运动,低空急流向山西源源不断地输送水汽,造成山西持续出现大暴雨天气。(2)卫星云图及雷达回波显示,此次过程由槽前斜压叶状云系发展成的涡旋云系造成,对应的雷达回波为积状云与层状云的混合性回波,层状云中不断有对流单体发展、合并、加强、消亡,整个过程可分为2个阶段:第1阶段以带状回波为主,其上多对流回波,出现了雷暴和短时强降水;第2阶段回波强度减小,对流性质减弱,但回波存在不断生消和停滞少动等特点,造成长时间稳定性降水。(3)天气尺度系统的稳定维持是中尺度系统稳定存在、持续发展加强的主要原因,主要表现在对中尺度低涡的阻挡作用和对低涡维持所需冷空气的持续供应;其中中-α尺度低涡则制约更小尺度系统即中-β尺度或中-γ尺度辐合系统的形成和维持,而这些小尺度系统是此次暴雨大暴雨天气的直接制造者。

一次热带海洋对流云微物理过程的数值模拟

为了理解微物理过程以及次生对流云对热带对流云团发展演变过程的影响,利用二维云分辨模式对2006年1月20日靠近澳大利亚西北部的印度尼西亚暖池附近的一次对流云降水过程进行数值模拟,分析了对流云发展演变不同阶段各种微物理过程的特征,尤其对次生对流的形成以及并合过程进行了深入分析。结果表明:本个例所研究的热带对流云团具有发展速度快、云顶高度高等特点,冰相过程是降水形成的主要决定因素,主对流云消散阶段的下沉气流是次生对流生成的前提条件,加上温度场和湿度场的配合就能生成次生对流;次生对流不仅促进其他次生对流的形成,还能延长主对流云的生命史。

孤立云团造成的一次强对流天气分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、卫星和雷达拼图产品等,结合WRF中尺度数值模拟,对2013年5月22日发生在山西省中南部的强对流天气进行了分析。结果表明:此次强对流天气过程中,河套地区正涡度平流的持续输送是500 h Pa切断涡旋形成、维持和发展的重要原因;低层冷平流沿其前方输入,后部有更强的暖平流输入,使涡旋不断加深发展,在其附近激发孤立对流云团,孤立云团上空存在高层辐散、低层辐合的垂直结构,使得其上空上升运动持续加强,孤立对流云团得以维持和发展,其间形成的γ-中尺度和α-中尺度强对流云团是造成强对流天气的直接原因,而地面海上高压后部水汽的持续加强和高空脊前干空气南侵,产生明显干锋生作用,是强对流的重要触发机制。雷达组合反射率因子拼图显示,此次强对流过程是由单体回波发展合并加强造成的,这些单体回波的演变经历了"单体—加强合并—带状回波—弓形回波—减弱消亡"的过程;整个过程分为2个阶段,其回波面积、强度、移动速度不同,造成强对流天气特征差异明显。此次强对流天气存在3种类型,其温湿廓线结构及环境参数特征存在明显差异,可作为判断强对流天气类型的指标。

“0713”山西短时强降水天气的潜势及触发条件分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2G卫星逐时TBB资料、多普勒雷达及自动站资料,对2018年7月13日夜间出现在山西东南部的短时强降水天气进行了潜势及触发特征分析。结果表明:副高外围的强劲西南气流为本次短时强降水过程提供了充沛的水汽条件;“上干冷下暖湿”的层结结构与“高层冷平流、低层暖平流”的温度差动平流提供了强对流发生发展所需的能量条件;上升运动的形成和维持有利于不稳定能量的释放和增强。地面β中尺度辐合线发展为β中尺度涡旋,激发β中尺度对流云团的合并与加强;大于等于35 dBZ的β中尺度带状回波中镶嵌的γ中尺度对流单体,在500 hPa西南气流的引导下,形成高度组织化的多单体线状回波缓慢移动是形成局地短历时强降水的直接原因。

“7.28”山西中部强对流天气的中尺度分析

利用常规观测资料、中尺度加密气象站资料以及卫星和雷达产品等资料,对2016年7月28日出现在山西中部的一次强对流天气进行综合分析。结果表明:此次强对流天气发生在低涡低槽后部西北气流控制的环流背景条件下;低层切变线、地面辐合线和干线是此次强对流天气的主要触发因素;较低层冷空气的渗透,使得大气层结不稳定度加大,促使垂直上升运动加强,为强对流天气的发展提供了有利条件。强对流发生前,850 h Pa存在明显的逆温层,有利于低层能量积累。对流层高低层湿位涡的正负垂直叠置,使大气对称不稳定性增强,强对流天气发生在湿位涡等值线前沿的湿位涡舌附近、冷暖空气交汇的区域。卫星云图上出现的椭圆形雹暴云团,是造成冰雹大风天气的主要中尺度系统。雷达回波强度图上出现的旁瓣回波和三体散射长钉是典型的冰雹特征,且较降雹时间提前约15~20 min,雷暴大风发生在弓形回波头部、强回波中心断裂处,强回波快速减弱对雷暴大风的发生具有指示意义;径向速度图上出现中等强度的中气旋以及中层明显的径向辐合有利于雷暴大风出现;回波顶高和垂直累积液态水含量(VIL)的跃增表明出现大冰雹的可能,VIL的快速降低也意味着出现雷暴大风的潜势较大。

蒙古气旋引发的一次山西沙尘天气分析

利用常规气象观测资料和NECP再分析资料,对2013-03-09出现在山西的沙尘天气进行了分析。结果表明:1前期降水偏少、气温偏高是此次沙尘天气发生的有利背景,蒙古气旋、冷锋、副冷锋是此次沙尘天气的主要影响系统。2地面3 h变压的正的大值区和强的阵风发生区域有很好的对应关系。3500 h Pa的水平螺旋度正值对地面气旋的移动有指示意义;沙尘天气出现在500 h Pa水平螺旋度正值范围偏西、偏西南区域。4300 h Pa以上的高空急流为双急流型,急流中心风速相对较小、垂直运动相对较弱以及混合层高度相对较低是没有发生大范围沙尘暴的主要原因。

2014年山西春播期暴雨天气过程分析

为了准确预报山西春播期暴雨天气,更好地为农服务,笔者根据天气学理论,利用常规探测资料、数值预报、多普勒雷达和FY-2E红外卫星等资料,对2014年5月9—11日的暴雨天气过程进行综合分析。结果表明:500 hPa"北涡南槽"和华北"东高西低"形势是此次暴雨的有利环流背景,低空切变线和850 hPa东南风急流是主要影响系统。中低层切变线激发的中低云系直接导致强降水的发生。地面辐合线提前1~2 h出现,对进行强降水的短时临近预报有明显的参考意义。东西两路冷空气的对峙,地面辐合线的停滞;高低空急流耦合,形成高空辐散、低空辐合的垂直结构,使得上升运动持续加强;前期地面最高温度持续升高、低层暖湿平流的持续输送,均是强降水长时间持续的重要原因。

山西多次暴雨过程微物理方案敏感性试验

为了能够使中尺度数值模式更精确预报暴雨天气过程,为提高暴雨短期预报业务能力,利用常规地面和高空观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2011年山西汛期的5次暴雨个例分别进行分析和多次数值模拟试验研究。结果表明:2011年山西5次暴雨过程形势各异,总体看来分为2种类型:冷云降水和暖云降水。冷云降水微物理参数化方案采用WSM6方案和Thompson方案模拟效果较好;暖云降水微物理参数化方案采用Kessler暖雨方案模拟效果较好。

山西“6．13”致灾强对流天气成因及预警提前量分析

为了提高灾害性天气的预报能力，提炼强对流天气的预报着眼点，本文利用常规气象观测、加密自动站、卫星和雷达等资料，对2016年6月13日发生在山西的一次致灾混合性强对流天气过程进行了分析。分析发现：此次过程发生在①“上千冷、下暖湿”的高低空环境配置下，水汽和不稳定能量比较充足，0℃层和-20℃层高度适宜，0—6km垂直风切变较大，对流在地面辐合线和低空切变线上触发，并迅速发展成为飑线。②飑线出流偏北风与环境偏南风形成了辐合线，在辐合线上不断有新的对流触发生成，引导风暴快速发展并移动。③此次过程中，冰雹由孤立对流单体造成，基本不可预警，雷雨大风由飑线造成，有2—6小时的预警提前量。