1998年湖北大暴雨的中-β尺度对流系统数值模拟和可视化研究

用中尺度模式对 1998 7 2 0湖北大暴雨过程进行了数值试验 ,较好地再现了中 β尺度暴雨系统的发展过程。利用大型可视化软件制作的中 β尺度对流系统的虚拟图像直观地展现了中 β尺度MCS群发生发展的生命史过程、水物质分布的特点及其三维流场特征。

1998年7月20～21日武汉地区梅雨锋上突发性中-β系统的发生发展分析

1998年 7月 2 1日鄂东南地区出现特大暴雨 ,其中武汉市出现 1h降水量超过 88mm的突发性大暴雨 (简称“98.7”大暴雨 )。通过诊断分析发现 :武汉地区的“98.7”突发性大暴雨是中 β尺度系统强烈发展引起的 ;在暴雨发生前武汉附近整个对流层大气积聚了大量的水汽 ,整个层结接近饱和 ,并且蕴涵着大量对流有效位能 (CAPE) ;中 β尺度系统形成后停滞少动数小时 ,使中 β系统区域积累大量的可降水 ,引起“98.7”突发性强暴雨。

一次强梅雨暴雨过程的数值模拟和伴随的中尺度系统分析

利用PSU/NCAR的中尺度非静力数值预报模式MM5,采用高分辨率套网格方案和适当的物理过程,对2002年7月22日08时到23日08时的一次强梅雨暴雨过程和伴随的中-β尺度系统进行了数值模拟,模拟结果很好地描述了本次暴雨降水的时空分布及相伴随的中-β尺度系统的发生发展过程。试验结果表明,梅雨切变线上出现的一串中-β尺度系统是此次暴雨的直接影响系统;高空中尺度辐散系统的存在和变化方式对中-β系统的发展有重要的影响;中低层中尺度涡旋的形成会导致尺度更小的强冷暖平流的出现,从而进一步激励中尺度系统自身的斜压发展;降水潜热对暴雨的发展和维持也有重要的反馈作用。

低纬高原地区一次罕见大暴雨的中尺度数值模拟

利用MM5V3中尺度数值模式，对2003年6月16日20：00～17日08：00云南楚雄等地大暴雨的中-β尺度系统的发生、发展进行了数值模拟。模拟结果表明：强降水中心与实况基本吻合，但模拟降水量比实况偏弱；中-β尺度系统发展的初期低层质量辐合先于高层辐散增强，而减弱阶段也是低层辐合减弱先于高层辐散减弱，也就是说低层散度场的变化引起高层的变化；中-β尺度系统的发展、增强、减弱过程，主要靠低层的正涡度制造；低纬度地区水汽分布差异较高纬度地区小，水汽的辐合主要取决于风场辐合，而平流输送则决定暴雨的持续时间；高原地形对空气的上升运动和水汽辐合有一定影响，特别是在背风坡，上升运动均有所减弱，水汽呈弱的辐散。

梅雨锋上中尺度涡旋与高低层流型演变的关系

利用PSU/NCAR中尺度非静力数值预报模式MM5,对2002年7月22日08时到23日08时的一次强梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟研究,模拟结果很好地描述了暴雨的时空分布及相伴随的中-β尺度系统的发生发展过程。进一步分析得出中-β尺度系统的发生发展条件及各生命史阶段高低层流型特征及其配置情况。

弱天气系统强迫下一次突发性大暴雨成因分析

2021年7月18日西安东北部、渭南南部等地出现突发性暴雨、大暴雨及局地特大暴雨天气,全球模式和多个中尺度模式漏报,为了深入认识此类暴雨天气发生发展机制,提高其预报准确率,本文利用高空、地面观测、ERA5再分析、FY-2G云顶亮温TBB、临潼激光雷达风矢量、泾河雷达及微波辐射计等数据对此次大暴雨发生的环流形势、环境场条件、中尺度对流系统发展演变及触发机制进行分析。结果表明:(1)此次大暴雨天气是在弱天气系统强迫下发生的,大暴雨区位于500 hPa大陆高压边缘,850 hPa和700 hPa无切变线和暖平流、无较大风速输送水汽,地面无冷锋或暖锋。(2)大暴雨发生前环境场有着有利的抬升、充沛的水汽和不稳定能量等条件。地面弱降水造成低的大气抬升凝结高度和云底高度,有利于中尺度对流系统的生成及提高降水效率;低层偏东风风速增大并维持较大风速为大暴雨区输送充沛水汽及能量,大气有一定的对流有效位能,中低层弱上升运动使得暴雨区有着较厚的湿层和较大的整层可降水量。(3)突发性大暴雨由准静止孤立的中-β尺度对流系统造成,中-β尺度对流系统由多个中-γ或中-β尺度对流单体组成。对流单体最先在骊山附近生成,结构松散,组织性差,单体反射率因子有较低的质心及高效率暖云降水特征。(4)地面弱冷空气造成的地面辐合线与骊山地形抬升、灞河谷地狭管效应共同作用触发对流单体,产生强降水,形成地面冷池。冷池出流形成地面辐合线主要在泾河东侧高温、高湿、高能区触发多个新的对流单体。大暴雨区中-β尺度对流系统后向传播,其中多个中-γ或中-β尺度尺度对流单体自东北向西南方向缓慢移动,形成“列车效应”,经过泾河造成大暴雨天气。(5)对于弱天气系统强迫下的暴雨预报,需要增强对其形成机制的认识及新型观测资料的使用,密切关注前期弱降水对近地面增湿和抬升凝结高度的影响,增大的低层风对暴雨区水汽和不稳定能量的输送,地面弱冷空气及地形的触发作用,结合多家中尺度数值模式预报的极值,综合考虑突发性大暴雨的可能性。

副高西北侧一次区域性大暴雨天气过程分析

应用常规气象观测资料、FNL再分析资料和FY-2C气象卫星资料,对2006-08-28发生在陕西中北部的区域性大暴雨天气进行综合分析。结果表明:副热带高压西伸北抬和贝湖冷涡分裂南下冷空气交汇对峙,为大暴雨形成提供了有利的大尺度环流背景,低涡切变、低空急流和地面冷锋是暴雨产生的主要影响系统。暴雨的水汽输送通道始于南海,沿副高外围气流到达暴雨区上空,雨区上空中低空存在着强水汽通量辐合中心。中层干冷空气从北方侵入暖气团,在雨区上空形成强对流不稳定区。涡度、散度、垂直速度等物理量的垂直分布有利于暴雨产生,散度在垂直方向上具有多层分布特征。暴雨发生在冷锋前部暖区中,共有4个中-β尺度对流系统生成发展,影响了暴雨区。

“0185”上海特大暴雨成因分析

20 0 1年 8月 5～ 6日上海市发生特大暴雨 ,其中黄浦区和徐家汇区出现了 50年以来最大日雨量。利用加密卫星云图资料、上海南汇WSR 88D多普勒雷达资料和加密观测等资料对“0 1 85”特大暴雨过程作了天气动力学诊断分析发现 :本次特大暴雨是中 β尺度系统强烈发展引起的 ;初步揭示了深厚的湿中性层结和对称不稳定是导致中 β尺度系统发展的激发机制 ,是特大暴雨形成的主要因素。

2010年8月4～6日本溪暴雨天气过程成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料以及FY-2E气象卫星云图、加密自动站资料等非常规气象观测资料,采用天气动力学诊断分析,对2010年8月4~6日发生在本溪地区的暴雨天气的成因进行分析。结果表明,副热带高压西伸北抬和贝湖冷涡南下冷空气交汇对峙,为暴雨形成提供了有利的大尺度环流背景,地面冷锋和强盛的低空急流是暴雨产生的主要影响系统。暴雨区处于大气不稳定能量大值区中,其西北侧存在明显的能量锋区。涡度、散度、垂直速度等物理量的垂直分布有利于暴雨产生。卫星云图能较好地监测中-β尺度对流系统的生成及发展,同时中尺度对流系统的发展及移向与雨团的移动和自动雨量站的雨量有较好的对应关系。