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。

华北一次暖区暴雨雷暴触发及传播机制研究

2016年7月24日午后河北中东部至天津南部出现了一次短历时暴雨过程,暴雨中心位于天津南部,模式客观预报和预报员主观预报均存在偏差。利用常规地面高空观测资料、卫星云图、多普勒雷达探测资料和同化了雷达和地面加密资料的VDRAS资料等,对导致此次强降水过程形成原因进行分析,特别是对本次暴雨最为关键的问题——雷暴触发和传播机制进行了深入细致的分析,结果表明:(1)本次暴雨过程发生在副热带高压加强北上过程中,从传统流型识别的角度看不利于副热带高压西北侧的高空槽东移影响华北东南部,这是一次发生在副热带高压588 dagpm线控制下的暖区暴雨,是非典型流型下的短历时暴雨,预报难度大;(2)邢台探空较北京探空距离暴雨区更远,但对于副热带高压西北侧西南气流影响下的暖区暴雨,位于暴雨区西南的邢台探空更具参考价值,邢台站24日11时的订正探空显示:大气层结极不稳定、低层水汽异常充沛且湿层深厚,CAPE值达3874 J·kg^(-1),对流抑制仅为22 J·kg^(-1),8 g·kg^(-1)比湿达600 hPa,地面露点出现接近30℃的极端高值;(3)850 hPa暖式切变线附近,两条地面辐合线合并和中尺度锋生是触发中尺度对流系统的重要因素,卫星云图上亦可见两条云带合并,其合并使得边界层辐合加强,因而积云在辐合区发展,暖切变线附近上午有小积云发展,随着辐合加强形成东西向排列中尺度对流系统;(4)雷暴触发后,其移动和传播是预报的难点,因其决定了对流降水持续时间,本例中受辐合线和风暴阵风出流共同作用,切变线西段有新的雷暴触发,加之切变线南侧南北向的云街与切变线相遇,使得雷暴在向西传播的同时向南发展,即传播方向为西偏南,在环境西南气流的作用下,对流单体向东偏北方向移动,即平流方向东偏北,平流与传播方向相反,因而形成"列车效应",另外,南北向云街表明切变线南侧逆温层之下有偏南暖湿气流补充,加之对流风暴阵风的出流再次触发雷暴使得对流风暴持续。

T639模式对新疆北部暖区强降雪过程的预报效果检验

利用T639模式降水产品资料,对2009—2014年11月至次年3月新疆北部阿勒泰地区15次暖区强降雪过程中的预报效果进行了分析与检验。结果表明:T639模式对阿勒泰地区暴雪的预报性能好于大雪,其中12—24 h预报准确率最高,而60 h预报准确率随时效延长而降低,漏报率随时效延长无明显的变化规律,空报率在60 h时效内随时效延长而明显升高,且明显高于漏报率;相对于暖区强降雪发生频率较低的站,暖区强降雪发生频率较高的站其大(暴)雪预报准确率较高;T639模式在暖区强降雪预报中存在明显的系统性偏大,48 h预报时效内T639模式降水预报产品在该区暖区强降雪中具有一定的参考价值;T639模式降水产品对短波低槽型暖区强降雪的预报能力较差,而对低涡型暖区强降雪的预报能力较好;造成该模式降水产品在阿勒泰地区预报效果不同的重要原因是其对水汽通量散度和垂直速度的预报存在误差。

福建春季西南急流暖湿强迫背景下的强对流天气流型配置及环境条件分析

根据2002—2013年福建26次春季强对流天气过程中12例由西南急流暖湿强迫产生的强对流天气的高低空环流配置,利用常规高空、地面观测资料以及NCEP再分析资料,运用中尺度对流天气的天气图分析技术建立福建春季西南风低空急流暖湿强迫背景下的强对流天气流型的识别方法,并统计静力稳定度、水汽、抬升和垂直风切变条件及相应物理量要素,初步揭示了福建省春季西南急流暖湿强迫背景下的强对流天气过程的特征和规律。此类强对流天气是由对流层中、高层干冷空气位于低层强烈发展的暖湿平流之上形成显著条件不稳定层结,逆温、干暖盖、中低层有利的水汽条件,上干下湿的温湿廓线以及低空辐合、高空辐散为强对流天气的发生提供了有利的环境条件,强对流天气系统由地面的锋面、辐合线、热低压、925 hPa辐合线以及西南急流脉动等中尺度天气系统触发,对流生成后在西南风急流引导下移入有利于对流发展的不稳定区域使得对流持续发展,强垂直风切变配合较大的对流有效位能有利于对流风暴持续发展。

强西南急流背景下湘桂边界两次预报失败的暖区暴雨个例分析

利用常规观测资料、FY-2G卫星黑体亮温(TBB)资料、多普勒天气雷达资料以及ERA-Interim再分析资料,对2016年5月5日(以下简称“16·5”过程)和2018年4月23日(以下简称“18·4”过程)两次强西南急流背景下的暖区暴雨预报失败案例进行对比分析。结果表明:两次暖区暴雨过程的水汽分别来源于925 hPa西南急流和显著西南风,“16·5”过程的水汽辐合强度及范围较“18·4”过程更强、更广,导致暴雨出现的范围更广;超低空急流断裂处的辐合区叠加在湘桂边界南岭山脉特殊地形上,动力抬升触发及维持作用更加明显。大气层结稳定度对暖区暴雨的发生具有重要指示作用,“16·5”过程大气不稳定度更大导致了更强的暖区暴雨;两次暖区暴雨的湿层厚度较锋面暴雨浅薄,中低层的显著湿区导致了暴雨或大暴雨的出现;“16·5”暖区暴雨发生过程中能量长时间的维持,是西南低空急流暖湿输送导致高温、高湿、高能的对流不稳定层结反复重建的结果,最终导致强降水持续,进而导致了更大的总降水量。“18·4”过程冷锋前100 km外相对较弱的水汽辐合区,是暖区暴雨的一个重要预报指标;两次过程中高空槽的经向度是决定暖区暴雨范围大小的重要因子。地形在两次暖区暴雨过程中的降水增幅作用明显,降水中心主要出现在山谷或盆地的迎风坡位置;两次暖区暴雨与边界层的动力辐合、水汽供应关系密切,边界层辐合抬升和地形的作用明显,短期预报需重点关注边界层辐合区及特殊地形位置,对数值预报进行适当订正。雷达风廓线资料揭示了两次暖区暴雨过程西南风厚度的差异对降水强度的影响;垂直风切变的增强、环境风偏弱特征在这两次过程中分别提供了强降水持续维持的信息,对暴雨的预报预警的升级有一定的指示作用。

双偏振雷达产品在福建强对流天气过程中的应用分析

利用高空地面资料和厦门双偏振雷达资料对2016年12月21—22日福建东南部沿海出现的一次冰雹、短时强降水强对流天气过程进行分析。结果表明,21日午后的冰雹天气是在暖区内西南气流暖湿强迫背景下产生的,21日夜里的强降水天气则是斜压锋生类强对流天气。利用双偏振雷达产品可分析出冰雹的相态演变:明显的冰雹特征(Z_(DR)≤0、回波强度≥55 dBz)首先出现在0℃层附近,后向上向下发展,高层出现三体散射现象,但由于干湿球0℃层高度相当,融化层厚度厚,午后地面温度超过20℃,冰雹在下降过程中Z_(DR)、K_(DP)由负值转正值,表明冰雹逐渐融化成大雨滴或外包水膜的冰雹;三体散射回波强度15～20 dBz区域,对应的Z_(DR)出现由负极值到正极值的突变区,CC<0. 7,呈现非气象回波的特征。短时强降水对应Z_(DR)、K_(DP)随反射率因子的增大而增大,CC>0. 97,说明强降雨是由大量粒子较大的雨滴造成的。