MCC和一般暴雨云团发生发展的物理条件差异

利用NCEP/NCAR 1°× 1°再分析资料和GMS红外辐射亮温 (TBB)资料 ,研究了 2 0 0 2年 6月 2 2日的中尺度对流复合体 (MCC)和 7月 2 3日的一般暴雨云团两者之间发生发展的环境场差异。结果表明 ,MCC发生在较弱的斜压环境里 ,对流层低层有明显的天气系统如切变线、中尺度低涡 ,中层可以没有低压槽参与 ,高层则出现在反气旋环流里。普通暴雨云团低层的影响天气系统和MCC类似 ,但中层往往和槽线相联系 ,高层则出现在急流入口区右侧。MCC对高温高湿能量的需求比一般暴雨云团更高 ,如要求高能舌范围更广、更深厚 ,对流不稳定区范围更大。MCC的动力强迫主要在低层 ,和较大的θse梯度联系密切 。

2003年7月3日梅雨锋切变线上的β-中尺度暴雨云团分析

利用多种气象卫星遥感资料及加工产品,对2003年7月3日产生在皖北的暴雨过程进行了中尺度分析。分析表明:在切变线云带上有11个β-中尺度对流云团发展,水平范围约100 km,生命史约5 h;其背景场是整个对流云区内具有高湿、正涡度和上升运动的特征,它们促使切变线内高湿斜压不稳定能量释放,促使β-中尺度云团发展,产生很强的降水,云团的水凝物廓线上部的可降水冰和云冰含量很高,最大值达0.8 g/kg,最大高度达18 km,云顶亮温低于-80℃。

“0811”暴雨过程中MCC与一般暴雨云团的对比分析

利用T639 1°×1°分析场、FY-2红外云图、红外辐射亮温(TBB)、闪电定位和气柱水汽总量等资料,对2010年8月11日发生在山西南部暴雨过程(即"0811"暴雨过程)中的中尺度对流复合体(MCC)和其北部的一般暴雨云团进行了对比分析,结果表明,(1)山西北部暴雨带主要由6个β中尺度对流云团生成、发展及合并造成;山西南部区域性暴雨则由MCC的生成、发展、东移所引发。(2)山西北部的暴雨云团在850hPa暖切变线南部生成和发展,并在地面切变线附近合并;山西南部的MCC由3个β中尺度对流云团发生、发展及合并形成,该对流云团在700hPa次天气尺度切变线上触发生成;MCC发展、成熟阶段,α中尺度云团沿925hPa暖切变线东移;减弱阶段,随西太平洋副热带高压的南退而南压。(3)在西太平洋副热带高压西进北抬的背景下,同一次暴雨过程中,MCC发生在5 880gpm边缘弱的斜压环境中,高层则出现在高压北侧的反气旋环流中;一般暴雨云团发生在5 840gpm边缘较强的斜压环境中,高层则出现在急流入口区的右侧。(4)MCC作为大型的中尺度对流系统,不但对低层高温高湿能量的需求比一般暴雨云团更多,而且在垂直方向上,要求湿层、高能舌及暖温结构更深厚。(5)山西南部MCC影响区和5 880gpm线边缘为负地闪覆盖区,正地闪主要出现在其北部一般暴雨云团影响区和5 840gpm线附近。与MCC相比,一般暴雨云团影响下,局地闪电开始及闪电峰值的出现较降水的开始及降水峰值的出现有更多的提前量。(6)山西北部暴雨云团出现在气柱水汽总量梯度的大值区及水汽锋上;山西南部MCC则出现在水汽锋南侧气柱水汽总量的大值区。气柱水汽总量对"0811"暴雨过程有36h的提前量,对暴雨的落区有很好的指示意义。

大气运动非平衡强迫与“98·7”暴雨云团的中尺度特征

文中对 1 998年 7月 2 1日发生在武汉附近地区的突发性特大暴雨过程之激发机制与中尺度环境场特征进行诊断 ,结果显示 :(1 )引发本次突发性特大暴雨的 β中尺度对流云团 ,其环境物理场比较特殊 ,在暴雨最强时刻 ,对流层高低层没有独立的负、正涡度大值中心区与之对应 ,辐合层并不十分深厚 (低于 5 0 0hPa) ,且气流散合强度(1 0 -4s-1 )较旋转强度 (1 0 -5s-1 )大一个量级 (D ζ)。 (2 )在暴雨临发生前 ,对流层低层中尺度辐合增长较正涡度增长大一个量级 (Dt ζt) ;到暴雨最强时刻 ,尽管气流辐合已达到 1 0 -4s-1 量级 ,但涡度变化尚未适应到散度变化的水平。散度变化超前涡度变化与高空资料时间分辨率不足是暴雨最强时刻观测到D ζ的主要原因。 (3)在暴雨发生前 1 0余小时 ,大气运动已处于较强的非平衡状态 ,且越临近暴雨发生 ,U <0的非平衡性越强 ;而在暴雨最强时刻 (7月 2 1日 0 8时 ) ,大气运动即由U <0的非平衡态转为U≈ 0的准平衡态。 (4 )对流层低层大气运动非平衡动力强迫与 2 0

“8.13”黄淮北部暴雨云团的组织结构和触发机制

利用FY-2E卫星资料、多普勒雷达监测及4Dvar反演资料、区域自动站和常规观测资料、NCEP分析资料,对2010年8月13日黄淮北部暴雨云团的组织结构、发展演变及形成机制进行研究。结果表明:暴雨云团形成发展于低涡切变形势下,低涡切变线、西南急流及边界层扩散南下弱冷空气是主要影响系统;高的对流不稳定能量、强的低层垂直风切变和持续发展的水汽条件是主要环境特征。不同区域云团的形成机制有差别,发展北上的西南急流促使MβCS旺盛发展。随着低涡发展,MβCS发展合并形成圆形MαCS,强暖湿气流强迫、弱冷空气扩散及地面辐合线是圆形MαCS形成发展的重要机制。γ或β中尺度气旋及辐合线在对流初生阶段起动力触发作用,辐合加强及辐合区的向后延伸导致对流云团的自身发展和后向发展;成熟阶段对流单体后部的强出流促使对流单体分裂,气旋式环流外围西南和偏南气流合并造成对流单体合并。MαCS成熟和衰亡期雷达上出现的线状对流系统具有明显强降水特征。

暴雨云团的卫星监测和研究进展

该文对卫星监测、分析和研究暴雨云团的国内外若干研究结果和进展给予了简要综述。主要涉及卫星遥感监测和分析暴雨云团的适宜尺度,中尺度对流复合体,东亚梅雨锋暴雨云团的监测和分析,卫星资料同化和数值模拟及问题与展望等方面的内容。

基于FY2C卫星的暴雨云团自动预警方法

提出一种基于卫星数据的暴雨云团追踪预警方法,采用聚类法在卫星红外云图上识别出有效的暴雨云团,利用组合最优化方法实现暴雨云团的追踪,通过线性拟合法给出30min、60min、90min的短时预警。实验结果表明,该方法能有效应用于暴雨云团的临近预报。

一次特大暴雨过程中涡旋暴雨云团的演变特征分析

利用MODIS卫星、多普勒天气雷达和地面观测资料,对2013年6月30日四川遂宁一次特大暴雨天气过程中涡旋暴雨云团的演变特征进行了详细分析。主要结论是:(1)涡旋暴雨云团与其北侧的积云云团呈前倾结构,说明暴雨云团经历了先由弱积云发展为深对流云、再到云毡的逐步发展成熟过程;(2)涡旋暴雨云团从南到北围绕低涡中心东侧最多时有6条降水云带,其中南部的降水云带碰并增长带(-1^-10℃层)厚度大于凝结增长带(3^-1℃层)厚度,北部降水云带刚好相反,表明南部以碰并增长过程为优势物理过程,利于较快拓宽云滴谱,使得云滴迅速长大形成雨滴降落下来;(3)涡旋暴雨云团中最强降水云带位于其南部的资阳至遂宁一带,分析雷达回波垂直剖面图发现有8个对流单体分布在云带中,且不断有新生单体移向遂宁,并从南至北依次增强,形成"列车效应",其成熟阶段-10℃高度以下碰并增长很充分,厚度为6 km左右,-10℃高度以上存在一个深厚的冰相增长带,厚度5~8 km,发展到成熟阶段碰并增长和冰相过程均为优势微物理过程,云中碰并增长和冰化增长过程向下传递明显,这些特点利于快速形成降水,导致当日10—17时遂宁站连续出现强降水。

暴雨云团演变过程的模式识别

对卫星云图进行预处理后，提取了暴雨云团演变过程的灰度、纹理、形态、中心矩等特征．用统计与句法相结合的方法进行了识别，提高了识别的自动化程度，与人工识别吻合较好．

长江中游暴雨云团成因分类和暴雨预报

本文选择了1980年以来长江中游地区22次暴雨和强对流天气过程的云图照片进行云团生成和云系演变过程的特征分析,概括出3类暴雨云团,发现影响AB区的暴雨云团大多数来自该区西南部偏南气流中的积云发展区,并初步建立了AB区暴雨监测预报程序。

MCC和中尺度暴雨云团发生发展环境场对比分析

利用常规观测、地面加密观测、卫星云图以及tBB等资料,对比分析2007年8月8—9日中尺度对流复合体(M CC)与2006年6月2—3日一般暴雨云团之间发生发展环境场的差异。结果表明:暴雨云团发生在对流层低层切变线中,高层急流入口区的右侧;M CC的发生,低层除了有中尺度低涡外,还有台风的影响。M CC对高温高湿能量的需求比中尺度暴雨云团更高,要求高能舌范围更广、更深厚,对流不稳定区范围更大。M CC发生在高层南亚高压北侧的反气旋环流与低涡耦合的强烈上升运动区,中尺度暴雨云团则发生在急流入口区的右侧与低层切变线耦合产生的次级环流上升运动区。

一次暴雨过程中MCC与一般暴雨云团的对比分析

分析结果表明：①山西北部的暴雨云团在850hPa暖切变线南部生成、发展，并在地面切变线附近合并；山西南部的MCC由3个B中尺度对流云团发生、发展、合并形成，β中尺度对流云团在700hPa次天气尺度切变线上触发生成；MCC发展、成熟阶段，α中尺度云团沿925hPa暖切变线东移；减弱阶段，随副高的南压而南压。②副高西进北抬背景下，同一次暴雨过程中，MCC发生在5880gpm边缘弱的斜压环境里，高层则出现在高压北侧的反气旋环流中；一般暴雨云团发生在5840gpm边缘较强的斜压环境里，高层则出现在急流人口区的右侧。③MCC作为大型的中尺度对流系统，不但对低层高温高湿能量的需求比一般暴雨云团更多，而且在垂直方向上，要求湿层、高能舌、暖温结构更深厚。④南部MCC影响区及5880gpm线边缘为负地闪覆盖区，正地闪主要出现在北部一般暴雨云团影响区及5840gpm线附近。一般暴雨云团影响下比MCC影响下，局地闪电开始及闪电峰值的出现较降水的开始及降水峰值的出现有更多的提前量。⑤山西北部暴雨云团出现在气柱水汽总量梯度的大值区及水汽锋上；山西南部MCC则出现在水汽锋的南侧气柱水汽总量的大值区。气柱水汽总量对0811暴雨过程有36h的提前量，对暴雨的落区有很好的指示意义。

“8·16”突发性强暴雨云团发生发展条件分析

利用常规观测资料,对2005年8月15日～16日山西省忻州市局部及中南部分地区强暴雨云团发生发展条件进行了诊断分析。结果表明,稳定少动的副高北侧大尺度冷湿云带前沿易产生中低涡,中低层Q向量辐合使局地次级环流加强,有利于不稳定能量聚积,形成中尺度能量系统,为对流云团发生发展奠定了基础;ST与K指数强度变化伴随强对流云团发生发展过程,并具有明显的中尺度特征及先兆作用;中低层冷湿气流的入侵是触发不稳定能量释放的重要条件。

梅雨锋活跃模式与暴雨云团演变

利用逐时红外增强卫星云图和环境物理量场资料,对“91.7”湖北强降水过程进行分析。综述了典型的梅雨锋活跃概念模式;概述暴雨云团的活动特征和涡旋云团、锋面云团演变的概念模式。

2019年7月12-13日赣北暴雨云团的环流形势与云图特征

利用2019年7月12-13日的探空资料、地面中尺度降水资料和红外云图等资料,对江西省赣北地区的暴雨、大暴雨天气过程进行分析认为:高空东北低涡横槽的建立,为赣北暴雨、大暴雨聚集了冷空气能量,高空东北横槽转竖南下过程中与南支槽合并,加强了高空槽南下深度和冷空气南下强度,在高空槽引导下,冷空气从低涡冷区一端渗透到低涡暖区内,形成了NE-SW向成串的暴雨云团。鄱阳湖平原地区有利于冷空气南下与暖空气汇合,易于暴雨云团的加强和对流云团的新生。在东移过程中,该地区多次出现对流云团新生、发展、减弱或消亡的过程,形成列车效应;云团与云团之间合并,一种是云团发展到顶峰开始衰减时期,规模较大、移速减慢,其后部往往新生一个对流云团,然后发展壮大并与之合并;另一种是江西省东部多山,对暴雨云团东移有阻挡减弱作用,鄱阳湖平原地区暴雨云团移速较快,而且往往有新生云团发展东移与之合并。多频次、大范围、降水强度大的降水事实,也说明暴雨云团具有对流性降水特征。

青藏高原东部暴雨云团局地强降水响应特征

为研究青藏高原(简称"高原")东部暴雨云团的局地强降水响应特征,使用FY-2卫星红外通道数据,选择降水开始前4小时直到降水结束后2小时的时段,对高原东部19次典型局地暴雨过程分两种方式进行云团分析,第一种方式为针对测站上空7×7像元范围的云团进行云顶温度变化等相关分析,第二种方式为对关键四省范围内的云团进行识别和追踪,并计算对流云团参数。对暴雨云团的雷达回波特征也进行了分析。结果表明:(1)7×7像元范围红外各通道的云顶温度变化趋势一致,降水阶段云顶温度先降后升,云顶温度梯度先升后降。云顶温度梯度极大值Gmax的峰值和半小时内Gmax的最大上升变化值ΔGmax均出现在强降水前(0—11 h),Gmax峰值次数为1—2次,云顶温度极小值Tmin的谷值多出现在强降水之前,Tmin曲线斜率大值阶段对应Gmax的大值阶段,ΔGmax,Gmax和Tmin的极值分别可达到22.3℃,48.3℃和-90.3℃。(2)用7×7范围云顶温度及温度梯度建立的降水量级预报方程能较好地模拟小时降水量随时间的变化趋势且有一定的预报提前时间,预报误差在1个降水量级内。在考虑了Gmax峰值对强降水的贡献后R2由0.23提高到0.54,模拟的降水量峰值与真值峰值明显接近。(3)对流云团的识别追踪方法更简单有效,对形变较小的云团(相关系数≥0.5)的准确率为100%,对发生了合并或分裂等严重形变的云团(一般相关系数<0.5)的识别结果正确而追踪结果无效;(4)高原东部暴雨云团均为中-β—中-α尺度,水汽柱深厚但强度比低海拔地区更弱,测站暴雨开始之前多数有对流云团覆盖,若对流云团空间参数位置靠近测站,当空间距离至少小于或等于15个像距时降水或强降水将在几小时内产生。(5)暴雨云团在雷达回波图上表现为强降水超级单体风暴特征,且暴雨测站7×7范围Gmax峰值时刻对应有回波顶高度(18 dBz)的梯度极大值,红外1、红外2和红外3通道的Tmin谷值时刻分别对应回波顶高度极大值和垂直累积液态水含量的极大值。本研究结果对高原强对流云团的识别、跟踪及短时降水预报等具有重要参考价值。

北京MCS椭圆形暴雨云团的组织化机理研究

自Maddox（1980）发现了“椭圆形”的中尺度对流复合体（MCC）以来，椭圆形暴雨云团一直受到科研人员的高度关注。随着雷达观测研究的深入，发现MCC云团是由一些积云深对流组织化发展的结果，而且深对流往往对应着中-r尺度的强降水中心。

长江中游一次大暴雨的中尺度分析

通过对2003年7月8日发生在长江中游的一场大暴雨进行中尺度分析,初步研究了暴雨的形成及发展过程,总结了暴雨的产生与中小尺度系统的关系,着重阐述了低空急流在暴雨形成中的作用,以及在低空急流左侧强正涡度中心附近形成中尺度涡旋,激发暴雨云团等。

新疆巴州“6·4”罕见大暴雨中尺度特征分析

利用FY卫星、新一代天气雷达、区域自动站及GFS/NCAR 0.5°×0.5°再分析资料,对2012年6月4日发生在新疆巴音郭楞蒙古自治州境内的一次罕见大暴雨进行中尺度特征分析。分析结果表明:(1)高空冷槽是主要影响系统,地面中尺度辐合中心和中尺度切变线等中尺度天气系统与大暴雨的形成和分布关系密切。(2)显著的不稳定能量是产生暴雨的重要因素,特殊的地形对水汽辐合抬升起到了关键作用。(3)暴雨发生在MCS中云顶亮温小于-55℃且长时间维持的冷云盖边缘。人字形回波头部、逗点云尖点处长时间维持50 d Bz以上的多单体风暴是形成大暴雨的主要原因。