多源观测资料在六盘山西侧一次强对流暴雨中的应用

利用常规气象探测、ERA5逐1 h再分析、区域气象站、X波段双偏振、C波段多普勒及风廓线雷达等多源资料,对2022年7月15日六盘山西侧发生的一次被业务常用数值模式和预报员主观预报均漏报了的强对流暴雨进行综合分析。结果表明:此次暴雨发生在西太平洋副热带高压西北侧,主要落区为低层暖式切变线南侧及低空急流左前侧。在六盘山地形作用下,中尺度地面辐合线、中尺度西南急流和中尺度涡旋可能是此次暴雨的重要触发、维持和增强系统。暴雨由两条中尺度回波带造成,其上对流单体呈后向传播,存在明显的列车效应。地面5 min降水量明显增强前1~2 h,有低空急流加强、垂直风切变增加、急流中风速向下脉动和干侵入等现象,对暴雨预报预警有很好的参考意义。50 dBz以上强度回波面积、垂直积分液态水含量、回波顶高、大范围的差分传播相移(K_(DP))和差分反射率因子(Z_(DR))的大值区对强降水落区有较好的指示意义,K_(DP)能较好反映强降水强度。最大K_(DP)和Z_(DR)均较最强5 min降水提前10 min出现,Z_(DR)弧和Z_(DR)柱也较最强5 min降水提前10~20 min出现。最强降水时段,K_(DP)达3.0~4.0°·km^(-1),对应Z_(DR)为3.0~3.3 dB,相关系数为0.90~0.95,说明雨滴直径大且数浓度大,增加了降水的极端性。

云南一次强对流暴雨天气学成因分析

为提高暴雨预报准确率,减少暴雨致灾损失,基于地面常规气象观测资料、卫星云图反演的云顶亮温(Black Body Temperature,TBB)资料及美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)再分析资料,对2017年8月云南一次强对流暴雨成因进行分析。结果表明:500 hPa低槽东移、700 hPa切变线南压、地面冷锋西推是此次降水过程发生的天气背景;中-β、中-α尺度对流系统(Mesoscale Convective System,MCS)是产生强对流暴雨的直接系统,强降雨主要出现在TBB梯度大值区;MCS与700 hPa切变线关系最为密切,切变线位于滇中以东地区,MCS呈椭圆状,沿切变线附近及后部发展,切变线靠近哀牢山或翻越后,MCS呈西北—东南向带状分布,沿切变线前部发展;切变线翻越哀牢山前,白天移动较快,主要产生雷暴天气,夜间移动缓慢,降雨较强;强对流暴雨需重点关注水汽通量辐合大值区、800 hPa与500 hPa温差大于20℃区域;强降雨时段,整层大气均为上升运动,强降雨区维持低层辐合、中高层辐散的动力抽吸机制。

云南强对流暴雨的闪电和雷达回波特征及相关性

利用闪电监测资料和多普勒天气雷达探测资料,对2007年汛期强对流暴雨的闪电和雷达回波特征及相关性进行分析,结果表明:云南大多数暴雨属于强对流性暴雨,而且以负闪电为主,负闪电占总闪电的90%以上;暴雨日降水量与日闪电数相关小,强的降水不一定有强的闪电活动,但大的日闪频数一般对应的暴雨日降水量大;伴随有闪电活动的强对流暴雨逐时降水量与逐时闪电频数演变曲线具有峰型特征和趋势一致,闪电先于降水之前开始,降水量峰值与闪电频数峰值同相或者落后1～2小时,而正闪频数峰值与降水量峰值同相或者落后;径向速度不均匀风场结构存在利于对流回波的发展和闪电的发生,强对流暴雨的闪电活动与强回波区有较好的对应关系,闪电一般发生在反射率因子≥30 dBz和回波顶≥9 km的区域。

一次云南强对流暴雨的中尺度特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料及常规观测资料与雷达、卫星等非常规观测资料,综合分析了2014年6月6日云南暴雨过程的天气成因及中尺度对流系统特征。结果表明:500hPa前倾槽、700hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的天气尺度影响系统;高能高湿的对流不稳定层结、明显的垂直风向切变是强对流天气形成的有利条件;在Q矢量散度辐合区内多个β中尺度对流系统(MCS)发生发展,短时强降水主要出现在MCS移动方前沿对流活跃的云顶亮温(TBB)等值线密集区,雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关;多普勒雷达及地闪资料显示多个γ中尺度对流系统是强对流暴雨产生的直接影响系统,雷暴易发生于回波强度在35~45dBz、回波顶高超过10km的区域,中尺度辐合线、第二类γ中尺度辐合区附近负地闪密集区与短时强降水、雷暴天气有很好的对应关系。

北京一次对流暴雨过程的干冷空气活动及作用

利用常规观测资料、1°×1°NCEP再分析资料、微波辐射计及风廓线雷达等加密观测资料,针对2011年6月23日北京地区发生的一次强对流暴雨过程,对高低层干冷空气活动及其作用进行了分析。结果表明:北京地区高低层配置符合干侵入三维模型,中层以上的干区与水汽图像的暗区相吻合,同时配合有自高纬向低纬传播的高位涡带,北京地区干侵入特征明显。微波辐射计与风廓线雷达观测能够实时追踪干冷空气造成的温度、湿度和风场变化,6 km高度以上的温度和湿度变化最为显著,两者下降到最低点的时间与强对流的触发时间有较好的一致性,高层干冷空气对强降水有一定激发作用。干侵入降低了大气稳定度,造成高层θse低值中心垂直位于低层θse高值中心之上,探空曲线呈典型的喇叭形开口结构。回流干冷空气与气旋前部暖湿气流形成准静止锋,850 h Pa以下低层温度锋区显著,为对流的发展加强提供了热动力条件,回流冷空气形成的东部高压有利于雷暴系统在北京地区滞留,延长了降水时间。

偏东气流诱发川西高原东侧两次对流暴雨过程的对比分析

利用区域自动站加密观测资料、NCEP/CFSR 0.5°×0.5°再分析资料以及0.01°×0.01°全球地形资料等,对2013年夏季发生在川西高原东侧两次对流暴雨天气过程中偏东气流的作用和特征进行了对比分析,重点研究两次过程中中低层偏东气流的活动特征、风场的垂直结构和温湿特征及其在对流暴雨中的作用等。结果表明:(1)7月3日过程高原东侧偏东风活动在850 hPa以下,持续时间约20 h,风速平均为2 m·s^(-1);8月6日过程偏东风活动在700 hPa以下,持续时间也能达到20 h,风速约为4 m·s^(-1);两次过程均是在天气尺度的西风槽东移与地形的共同作用下,诱生了高原东侧对流层中低层偏东气流,偏东气流形成时间比对流降水发生时间早约12 h。(2)两次过程偏东气流具有高相当位温属性,在其上方存在干冷空气活动,形成了有利的对流不稳定层结。相比较而言,后一次过程偏东气流出现的高度和风速明显增强后,与偏西风形成了更大的低层垂直风切变,暖湿能量局地集中特征更为显著,对于水汽和能量持续输送能力更强,因而引发的对流降水强度明显更大。(3)前一次过程盆地内起伏波动的偏东风与辐合中心及气旋性涡度中心配置关系较差,只是当偏东风受强迫抬升后,在地形附近激发出对流,并使降水主要位于地形附近;后一次过程盆地内平直的偏东风与辐合中心及涡度中心配置关系较好,尺度相当,因此激发出的对流强度和范围有明显增大,强降水沿地形向盆地西部发展。

“6.23”北京对流暴雨中尺度环境时空演变特征及影响因子分析

综合使用北京14时加密探空、常规观测资料、高时空分辨率资料等，针对2011年6月23日北京对流暴雨过程，采用基于构成要素的方法（“配料法”），分析了暴雨发生前2～12 h北京中尺度环境的时空演变特征并探讨了变化原因，重点讨论了北京周围地区物理过程如何使得北京午后局地的中尺度环境更有利于对流暴雨的产生。结果表明：（1）在低层湿度平流（偏南水汽输送加强）和温度平流（出现温度直减率大值区和逆温）的共同作用下，北京午后的水汽在逆温层之下的低层积聚。（2）由于热力条件呈现出不均匀分布的特征，午后北京山前和城区具有最有利的水汽条件和不稳定条件。（3）早晨生成于河北西北地区的对流系统在东南移动过程中加强，16时强阵风出流下山后与北京平原地区的偏南气流形成强烈辐合抬升，最强辐合恰好位于山前水汽和不稳定条件最有利地区。同时午后北京地区的垂直风切变加强，因此对流系统下山后增强，致洪对流暴雨发生。（4）河北西北部的平流过程对北京的午后探空特征影响显著，张家口早晨的探空特征对北京午后探空的变化具有很好的指示意义。

华北一次强对流暴雨的湿位涡诊断分析

应用常规地面观测资料、区域加密站降水资料、NCEP再分析资料(水平分辨率为1°×1°,时间间隔为6 h),对2009年6月8日发生在华北的一次强对流暴雨过程的湿位涡场进行了诊断分析。结果表明:湿位涡的分布对强对流暴雨的发生、落区有较强的指示性作用,MPV1"正负值区垂直叠加"的配置是强对流暴雨发生、发展的有利形势。暴雨出现在850 hPa上MPV、MPV1、MPV2正负值过渡带附近,是对流不稳定与斜压不稳定相结合的地区。θse等值线接近垂直的地区有利于垂直涡度的增长,亦有利于强降水发生。

冀中南一次强对流暴雨的数值模拟

利用NCEP 1°×1°再分析资料和常规资料对2009年5月发生在河北中南部的强对流暴雨天气过程进行了数值模拟。低空700 hPa流场的中尺度扰动和涡度场的加强说明:发生在河北中南部的短时强对流暴雨与东北回流密切相关,低空东北风的辐合,使地转平衡遭到破坏,从而引发水平辐合和辐散及铅直运动,在地转适应过程中,700 hPa中尺度环流偶在河北中南部形成并加强,对应的正负涡度对也出现并增大,使辐合上升运动增强,强对流暴雨出现在辐合场和辐散场之间区域。高空急流中心右前侧辐合导致气流下沉,向南的一支引起低空北风加大。加强的东北回流与低空较强偏南气流在河北南部相遇,耦合上升。可见,垂直环流的形成及东北回流的加强是此次强对流暴雨产生的重要原因。

阿克苏北部绿洲强对流暴雨与冰雹红外云图特征对比分析

利用GMS—5静止气象卫星逐时红外云图数值资料,分析了阿克苏北部绿洲1998～2001年5～8月各10次强对流暴雨和冰雹过程的红外云图特征,表明强对流暴雨与冰雹中尺度云团在尺度、形状、强度、发生、成熟时间和生命史方面具有显著的异同,这些指标对它们的监测、预警具有重要意义。

一次青藏高原东北侧边坡强对流暴雨的中尺度对流系统演变特征

2018年7月22日20:00(北京时,下同)至23日08:00在青藏高原东北侧边坡的临夏北部、兰州西部等地区出现了罕见的大暴雨,最大降水量达176.8 mm,小时最大降水量61.6 mm。利用FY-4A卫星、多普勒雷达、区域自动站及再分析资料,重点分析引发强对流暴雨中尺度对流系统(MCS)的发生发展特征及其触发机制。结果表明:(1)强对流暴雨是在西太平洋副热带高压边缘暖湿气流配合纬向多波动气流带动冷空气东移的有利配置下发生的,高温高湿的环境为强对流暴雨的发生创造了有利条件。(2)先后形成并发展的2个MCS造成临夏北部、兰州西部出现强对流暴雨,孤立的对流云团加强合并发展为第一阶段的MCS,向西南方向传播的MCS与从甘南高原向东北方向移动的云团在大暴雨区逐渐合并为第二阶段的MCS。大于10 mm·(10min)^(-1)的强降水出现在上风向云团边缘,强降水与对流云团的发展程度有密切关系。(3)强对流暴雨期间,第一阶段的强回波有后向传播特征,强对流单体对大暴雨区的影响频次高,显著的“列车效应”自南向北移动造成持续6 h以上的间断性强降水。(4)边界层的中尺度风速脉动、地面辐合线及特殊地形等是触发MCS发生、发展的主要因子,地面中尺度辐合线的形成、维持及移动,与强降水的位置有很好的对应关系。

南宁市强对流暴雨降水特征及成因初探

对1955～2000年发生在南宁市的强对流暴雨的降水特征作了较系统的分析,得出5～8月是强对流暴雨多发期,以单个雨团影响最为普遍,易发生在水汽和不稳定层结垂直分布极不均匀的环境场中。

阿克苏北部绿洲强对流暴雨与冰雹对比分析

阿克苏北部绿洲是强对流天气的高发区,虽然强对流暴雨和冰雹均为强对流天气,研究表明它们均发生在副热带锋区上,而影响系统、物理量特征均有显著不同:(1)暴雨的影响系统主要以西方路径的锋区小槽和中亚低槽为多,北支槽最少,冷空气弱且湿;冰雹以锋区小槽和北支槽为主,中亚低槽为少,冷空气相对强且干;(2)强对流暴雨的高空急流比冰雹弱,且存在一支低空偏东急流,冰雹不存在;(3)均位于湿舌区,但暴雨区湿度从低层到中层比雹区大,暴雨区850～500hPa均有明显的水汽输送,尤其低空急流输送充沛的水汽。雹区水汽输送较弱,且以天山山区向雹区的局地水汽输送为主。二者均有强的水汽辐合,暴雨区的水汽辐合比雹区强;(4)均有强的上升运动,冰雹850hPa的上升运动比暴雨强,700hPa二者相当,500hPa暴雨比冰雹略强。(5)均有强的不稳定性,暴雨的不稳定性强于冰雹。

吉林省“7.28”强对流暴雨过程地闪活动特征分析

利用2010年7月27日21时至7月28日20时发生在吉林省中东部强暴雨期间的地闪、风云卫星TBB、多普勒天气雷达和地面加密降水资料,采用统计对比方法,分析地闪活动特征及其与强对流系统和强降水的关系。结果表明:此次暴雨过程中负闪占总闪的95.7%,负闪频数和总闪频数的逐时演变完全一致且呈现两峰两谷趋势,正闪峰值与总闪、负闪峰值出现时间基本同步。正负闪6min演变均表现为多峰波动,负闪的波峰提前于正闪波峰6min左右。地闪发生在长春雷达组合反射率大于35d Bz的区域和TBB等值线密集区;正闪主要出现在云顶黑体亮温大值区前部。逐时地闪峰值与逐时降水峰值变化趋势基本一致,地闪峰值提前于降水峰值4h出现,强对流上升阶段降水强中心未出现在地闪密集区,对流性暴雨下降阶段和中间阶段降水强中心位于地闪密集区。

南宁市强对流暴雨天气雷达回波类型分析

将南宁市强对流暴雨天气的雷达回波分成四种类型,对利用雷达回波特征制作强对流暴雨天气预报提供帮助。

低纬高原一次强对流暴雨M_βCSs结构特征及成因的数值模拟分析

应用1°×1°NCEP全球再分析资料,采用非静力中尺度数值模式MM5(V3.6)对2003年6月发生在低纬高原地区一次特大暴雨过程进行数值模拟。分析表明:500hPa流场两高辐合形成的鞍型场是MβCSs发生的有利的环流条件;700hPa孟加拉湾气旋和中心位于湖北的反气旋外围偏南气流提供了有利的水汽条件;500hPaβ中尺度扰动和700hPa气流辐合是MβCSs产生的直接影响系统;低层暖湿高层干冷的配置、剧烈的垂直上升运动,低层辐合中高层辐散、高低空急流的耦合、高能高湿的不稳定能量、地形的抬升作用有利于诱发中尺度对流系统;本次强降水过程MβCSs的生命史较短,较强不稳定能量的迅速释放是本次降水突发性强、强度大、历史短的主要原因。

6.04广西强对流暴雨中尺度特征分析

利用现有业务使用的常规观测资料、雷达资料等非常规观测资料,分析了2018年6月4日广西暴雨天气成因及中尺度对流系统特征.结果表明:500hPa华北槽、850hPa和925hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的天气尺度影响系统:高能高湿的对流不稳定层结、弱的风速垂直切变条件下,地面辐合线、冷锋触发对流形成强降水;多普勒雷达资料显示多个γ中尺度辐合区、中尺度辐合线是强对流暴雨产生的直接影响系统,具有强回波高度低、降水效率高的特征.

一次强对流暴雨的湿位涡特征

应用常规地面观测资料、区域加密站降水资料、NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°,间隔6 h),分析2009年6月8日发生在华北的一次强对流暴雨过程的湿位涡分布特征。结果表明:湿位涡(VMP)的分布对强对流暴雨的发生、落区有较强的指示作用,湿位涡正压项(VMP1)正负值区(上正下负)垂直叠加的配置有利于强对流暴雨的发生、发展。暴雨出现在850 hPa上VMP、VMP1、VMP2(湿位涡斜压项)正负值过渡带附近,是对流不稳定和斜压不稳定相结合的地区。θse的等值线接近垂直的地区非常有利于垂直涡度的增长,有利于强降水发生。