陕西一次持续性强对流天气过程的成因分析

利用常规资料、地面加密资料、TBB和NCEP再分析等资料,对2006年6月23—25日陕西一次持续性的强对流天气过程进行了天气动力学诊断和中尺度特征分析。结果表明:(1)这次持续性的强对流天气发生在蒙古冷涡的大尺度环流背景下,从冷涡底部分裂的下滑冷槽是强对流天气的影响系统;中高层冷槽和低层暖温度脊、湿舌的上下叠置,有利于对流不稳定的建立和发展。(2)对流层低层850 hPa附近的逆温层所形成的干暖盖,更有利于深厚对流活动的发生;大气温度直减率越大越有利于雷暴大风的发生,对流有效位能(CAPE)和垂直风切变的大小与对流性天气的强弱有很好的对应关系。(3)23和24日的强对流天气是由生命史达6小时左右的β中尺度雹暴云团造成,而25日的剧烈天气是由生命史达10小时左右的α中尺度飑线云团造成。(4)地面辐合线或干线是触发强对流天气的因子之一,对流单体一般生成于地面辐合线附近,在地面辐合线与干线结合处易于对流单体或云团的新生和发展。

中尺度数值预报模式(MM5)在海面风场预报中的应用

本文简要介绍了在工作站上运行有限区域海面风场数值预报业务化系统的情况。该系统以MM5V3作为主要框架,选定了积云对流和边界层参数化方案,准备了三种侧边界方案,以确保有限区域海面风场数值预报业务化的运行。半年多的准业务运行表明,系统运行稳定,海面风场预报效果较好,除能直接给有关业务单位参考外,还提供给有关海洋数值预报模式使用。

江苏一次大暴雨过程的诊断与中尺度分析

利用FY-2E卫星TBB资料、加密自动气象站资料、多普勒雷达产品、NECP格点资料,对2010年7月12—13日发生在江苏沿江地区的一次大暴雨过程进行了诊断和中尺度分析。结果表明:此次大暴雨过程是在有利的大尺度环流形势稳定维持下发生的,强度大、中尺度特征非常明显;高空辐散低空辐合的有利配置和垂直螺旋度是此次暴雨过程的动力机制;非地转风和垂直环流圈的上升支气流触发了不稳定能量释放,激发了暴雨过程;正反环流圈不断地加强和补充暴雨所需的水汽和能量,使暴雨得以维持;10个中尺度雨团的频繁活动直接造成了此次暴雨。其中,起重要作用的是合并而成的A、B雨团,雨团的合并使雨区扩大、雨势更强、生命史更长;3个β-MCS是造成此次暴雨的中尺度对流系统,与雨团发展直接相联系的是≤-62℃,甚至≤-72℃的冷云盖。1号β-MCS影响时段内,由多个对流单体回波合并形成的块状对流回波。3号β-MCS影响时段内,对流单体回波合并后形成一条东西向带状回波,在径向速度场上则出现了逆风区特征。地面中尺度辐合系统与雨团的发生发展关系十分密切,且对雨团的发生发展具有一定的预示作用。

浙江“6．10”飑线过程中尺度分析

利用雷达和地面加密观测资料对严重影响浙江省的一次飑线过程进行了中尺度分析,结果表明:在飑线的雷达回波出现前几小时,浙江西部的天目山和安徽黄山地区形成地面中尺度的地形汇合线和地面中小尺度的涡旋环流,地面的分析呈一种不连续的状况且易变化,飑线的发生发展一方面与低层的中尺度气流汇合线有密切关系,另一方面,也明显反映出老雷暴的外冲气流与前方的系统气流组成中尺度汇合线和辐合有关;这种地面中尺度汇合线上辐合强度十分明显,其垂直分布中,辐合主要发生在850hPa以下,由于高空槽线的前倾,位于飑线上空的对流层中低层是一辐散区.利用卫星云顶温度资料,可以发现主云区(TBB小值中心区域)与地面强风的辐散区对应,在辐散的前方出现7级以上的地面大风,可以达到强度为30m/s以上的偏北极值风,分析表明,云顶温度值随着飑线发展和地面大风的增强而有所减弱、TBB低温度区范围逐渐减小,但主云区范围扩大,这与飑线的发展和雷达回波图上扇形拉开相对应.从短时监测的资料分析,飑线发展过程中,雷达主回波前方的新生的回波单体对飑线发展和持续十分有利,而它的新生与边界层的辐合线相联系,因此,充分利用中尺度地面观测资料有助于飑线的发展研究.

“080527”湖北老河口短时暴雨的中尺度天气成因分析

以2008年5月27日发生在湖北老河口短时暴雨为例,利用NCEP再分析资料,开展中尺度天气系统诊断分析。结果表明:干线、500 hPa冷温度槽、冷切尾部辐合区和中低层湿区及地面风场辐合线等中尺度天气系统的活动与暴雨发生、发展密切相关。干空气自北向南、自上而下侵入湿区,具有典型的湖北干侵入暴雨特征。干侵入使干冷空气与暖湿空气汇合上升,同时激发冷切尾部辐合区中的正涡度柱沿假相当位温锋区向上发展,配合地面中尺度辐合线,增强对流上升运动。500 hPa冷温度槽活动及干侵入造成垂直方向上对流不稳定,冷式切变线尾部由于冷暖平流、干湿平流交汇构成水平方向不稳定区,不稳定区受露点锋生扰动,从而触发强对流天气。中低层深厚湿区的维持和水汽辐合为中尺度暴雨提供了水汽来源。

强对流天气发生前期地面风场特征

根据对华东地区9次强对流天气的地面风场分析发现,强对流的发生发展与锋前暖区的中尺度辐合线有密切关系,与地面中尺度辐合线相伴的扰动辐合值为-0.8×10^(-4)·s^(-1)左右.当有移动的天气系统与其相遇时,交点附近扰动辐合值迅速增大,促使对流迅猛发展且移速加快.辐合线的形成与大尺度背景和特定地形有关.移动的中尺度辐合线与变压风有关而静正辐合线常与露点锋相伴.

多源数据融合在强对流天气中地面风场的识别应用

利用多普勒天气雷达探测数据、常规观测资料和ERA5再分析资料,综合分析了2019年7月6日发生在江苏省的一次强对流天气过程的天气形势和雷达回波强度演变特征,并进行了多源数据融合的试验。试验通过VAP技术将雷达径向速度数据反演为矢量风场,并利用典型相关分析的方法(CCA)对雷达径向速度资料反演的风场、再分析资料的风场和气象自动站资料的风场进行数据融合。通过风场融合试验,获得了强对流系统更加丰富准确的地面风场信息,与雷达探测的特征对应,消除了反演风场的量级误差,填补了被过滤的风场信息,恢复了气流的旋转特征。强对流天气过程中,江苏省地区受高空冷涡影响,在高空冷槽、高空急流、低层切变线和地面辐合线的配置条件下,形成了上干冷、下暖湿的层结不稳定结构。通过融合风场的识别:强对流天气系统发展阶段,地面有气旋性辐合流场,包含中γ尺度气旋和辐合线,与反气旋和辐散相伴。气旋性气流对应着雷达回波中的入流缺口,辐合线位于风暴前沿(移动方向)。强对流天气系统强盛阶段,地面流场转变为强辐合弱旋转,灾害性天气发生。

云南省一次切变冷锋型暴雨过程的中尺度对流系统分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料和多种加密观测资料,对2013年初夏云南省一次典型冷锋切变型暴雨天气过程进行诊断和中尺度分析,结果表明:青藏高原和川西高原西北气流引导冷空气和切变线南下影响云南省,地面冷锋与切变线位置基本一致,冷暖空气交汇于切变线和冷锋附近,产生强降水。天气尺度系统的有效合理配置及相互作用,为中尺度对流系统的发展提供了有利的环流背景。CAPE高能区和等Δθ_(se)_((500-800))线密集区的分布与对流系统的发生、发展有一定对应关系。暴雨发生的局地性和突发性等中小尺度特征与地面中尺度辐合系统密切相关。地面锋面及叠加在其上的加密地面风场辐合区的位置和移动可以作为短时强降水短临预报的重要参考依据。地面强降水强度和落区与对流云团的TBB等值线梯度大小以及梯度大值区的位置相关。地闪频数的发生发展,可以作为对流云团发生发展的判据之一。受多方面因素影响,低纬高原不同暴雨点的地闪频数峰值出现时间与强降水峰值时间的关系复杂。大风区、第二类γ中尺度辐合区的存在和"列车效应"是造成局地短时强降水的直接原因。边界层急流为此次强降水过程提供了重要的动力强迫和水汽输送。

台风“玛莉亚”(201808)内核和外围螺旋雨带强降水成因初探

为了提高华东地区台风暴雨的预报水平,利用ECMWF再分析资料(0.75×0.75)、FY-2E卫星TBB资料、雷达资料、全国自动站逐小时降水资料等资料对台风"玛莉亚"强降水时段的降水特征进行分析并对其成因进行初步探讨,结果表明:台风"玛莉亚"降水主要集中在台风内核及外围螺旋雨带上,东南低空急流和持续的水汽输送为台风降水提供了良好的动力和水汽条件;主体内核附近零散对流回波组织成块影响降水,其剖面与山脉起伏具有一致性,同时具有质心较低,降水效率高的特点;海上的β中尺度线状对流沿台风切线方向移动,不断经过温州地区造成降水,对流单体质心较低且向前倾斜,易产生以短时强降水为主的强对流性天气;台风内核降水集中在福州和建宁地区,福州地区充沛的水汽配合地面辐合线和山脉抬升触发强降水发生;建宁地区,山脉抬升、中尺度切变线配合密集温度梯触发强降水。外围螺旋雨带的强降水主要位于温州地区,地面辐合线是降水的主要触发机制,同时对降水具有较好的指示作用。通过对"玛莉亚"的分析为华东地区台风暴雨的预报提供了有利的参考依据。

基于多普勒雷达数据的强辐合场识别方法

为了将对雷雨大风具有较强指示性的中层径向辐合(MARC)自动识别出来,利用"径向矩形映射"将放射状分布的雷达数据转变为格点数据;同时完成窗映射和等腰三角形检测模板的映射,从而在快速定位辐合点的基础上得到描述辐合点辐合强度及位置的参向量;以单仰角最强辐合点确定剖线,获得显示MARC的较佳剖面,得到MARC的深度信息.提出从辐合点生成辐合带,再借辐合带走向订正辐合强度的思想和算法,有效克服单仰角上MARC的低估甚至漏检的问题.测试结果表明,融入订正策略的从辐合点到辐合线再到辐合场的识别方法和量化参量,使通过检出的MARC对实际伴有强辐合现象的雷雨大风的报准率达到94.87%,,平均提前量为20.6,min,空报率低于6%,.

湖南娄底“6·20—21”强降水的中尺度特征分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和FY-2G的逐小时TBB资料,从卫星云图、环流背景、切变线的中尺度系统的演变以及产生的物理条件对娄底2015年6月20—21日强降水天气过程进行研究。结果表明:该次强降水天气过程主要是由中尺度对流系统活动造成的;强降水与地面风场辐合有很好的对应关系,强降水中心出现在辐合中心附近,但强降水发生要滞后于地面风场辐合形成。高空低槽发展、高低空急流的配合,西南低涡东出加强,是该次强降水天气发生的有利环流背景场,低空急流发展最旺盛时期对应着降水最旺盛时期,此外,中尺度对流系统持续长时间的影响是在有利的动力、热力和水汽条件下形成的。