一次高原低涡东移引发四川盆地强降水的湿螺旋度分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、常规观测地面和高空资料,应用螺旋度原理,对2009年7月30～31日高原低涡东移引发四川盆地暴雨过程进行了天气动力学诊断分析。结果表明,500hPa湿z-螺旋度负值区水平分布与相应时段降水落区和强降水中心的分布对应较好,强降水时段,湿z-螺旋度负值有显著的增加;湿z-螺旋度垂直分布反映出暴雨发生时的大气动力特征,暴雨区上空低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制。相对螺旋度与降水落区及降水中心分布配合较好,并与未来6h降水落区及分布存在较好的正相关,强降水中心通常出现在相对螺旋度梯度的大值一侧,这对降水落区及强度分布的预报有一定参考价值。

基于ECMWF细网格模式产品的湿螺旋度在四川盆地强降水预报的应用试验

利用欧洲中期数值预报中心(ECMWF)高分辨率预报场(0.25°×0.25°)资料以及四川省加密自动站降水量资料对2011年汛期7—9月和2012年5—7月共计20例强降水个例进行湿螺旋度指标的统计分析,分别归纳总结出6和24 h内强降水发生发展及落区分布的判据指标。利用这些判据指标对2012年8月30日至9月1日及9月8日发生在四川盆地的两例强降水过程及2013年汛期6—8月暴雨个例进行检验并在汛期投入了业务预报工作。检验结果表明:低层700或850 hPa湿螺旋度正值区的分布对强降水落区分布指示较好;当强降水发生时,24 h时效预报的24~48 h 3 h间隔预报场湿螺旋度数量值超过了指标值并持续了2个时次以上,达到了强降水发生的要求;零场预报的0~24 h及12 h时效预报的12~36 h间隔3 h预报场任一时刻湿螺旋度数量值达到了6 h指标判据值,对其后6 h的暴雨落区有较好的指示作用,可作为短时临近预报的业务参考;湿螺旋度订正预报暴雨发生的TS评分远高于ECMWF模式,预报效果好。

基于高分辨率资料的湿螺旋度指标及其对成都强降水的预报应用

为了更好的提高成都地区(30.1°N-31.5°N,103°E-104.9°E)强降水的预报准确率,利用国家气象中心(T639)高分辨预报场(0.28°×0.28°)资料以及加密自动站降水量资料对成都地区2011-2012年汛期(7-9月)共计15例强降水个例进行湿螺旋度指标的统计分析,分别归纳总结出3 h、24 h内强降水发生、发展及落区分布的判据。利用这些判据对2013年6月20日以及7月8日发生在成都地区的两例强降水过程进行检验,同时根据这些判据对成都2013年6-8月强降水过程进行检验评分并投入业务试应用。结果表明,低层湿螺旋度对成都区域性暴雨的预报准确率较高。700 h Pa和850h Pa湿螺旋度正值区的分布对强降水落区分布有较好的预报效果,强降水出现在700 h Pa湿螺旋度正、负值等值线密集区(靠近正值一侧),以及850 h Pa正值区;当700 h Pa连续5~8个3 h维持在20×10-11~80×10-11Pa·s-3湿螺旋度时,出现区域性暴雨天气;当700 h Pa连续5~8个3 h维持在20×10-11~140×10-11Pa·s-3湿螺旋度时,出现区域性大暴雨天气;当不同层次上出现300×10-11~500×10-11Pa·s-3时,可能出现局地强对流天气,如大风、短时强降水等。

湿度权重方法在西南涡强降水过程的应用研究

利用欧洲中心ERA-Interim数据分析研究一次西南涡东移导致长江中下游强降水事件,首先,利用湿度权重的方法构造出两个新的动力学诊断量:湿权重风暴相对螺旋度(mSRH)和湿权重螺旋度散度(mMHD)。mSRH可以更好的指示强降水的范围,但是最大强度中心相对降水中心偏北。然后随着西南涡东移的发展,mMHD很好指示的降水中心位置,mSRH和mMHD的中心和降水中心相对一致。其次,将反映热带气旋的生成源地的Okubo-Weiss (OW)参数引入西南涡,描述其位置和移动方向。经过湿度修饰后的mOW参数,mOW最大正值中心很好的指示西南涡的中心位置,西南涡位置中心前部存在一个mOW强大的负值区域,对应着西南涡未来6 h时刻的移动位置。

2011年6月18日常州大暴雨成因分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料对2011年6月18日常州大暴雨过程从中尺度分析,物理量场诊断和雷达回波等进行了成因分析,结果表明:(1)中低层切变线、梅雨锋是本次暴雨过程产生的重要影响系统。(2)地面中尺度辐合线是造成常州、金坛出现强降水的主要原因之一,而中尺度辐合线和中尺度气旋的共同作用则是溧阳出现强降水的重要因素。(3)此次暴雨过程中,常州地区位于高能区,层结不稳定。强降水发生时,水汽明显加强,边界层的抬升运动也明显增强,存在较强的垂直上升运动。(4)西南急流为本地输送充沛的水汽和大量的不稳定能量,东北急流提供冷空气,促使冷暖气流强烈交汇,从而导致了暴雨的发生。(5)中γ尺度和中β尺度系统长时间维持,有利于连续强降水的产生。

一例台风诱发副高西北侧连续性暴雨过程的动力学机制分析

利用ncep 1°×1°再分析资料和地面加密自动站资料,采用动力诊断分析方法,对2008年9月22～26日发生在四川盆地西北部连续性暴雨的形成机制进行探讨。分析表明:连续性暴雨天气过程前期(对流性降水阶段),湿位涡正负区叠置的形式有利于低层气旋式辐合发展,强降水出现在对流层中下部MPV1<0和低层MPV2>0的范围内,而MPV1负值中心和MPV2正值中心及其包围的密集区,是暴雨产生的警戒区。后期(稳定性降水阶段),对流层高层MPV2负值位涡舌的向下伸展,有利于中低层大气斜压性增强,使垂直涡度发展,降水维持。湿螺旋度垂直分布能很好地反映暴雨发生时大气的动力特征,暴雨区上空低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制。强降水发生时段,湿螺旋度有显著增加,这对于降水发生的预报要优于z螺旋度。

一次西南涡致洪暴雨天气过程诊断分析和数值模拟试验

基于NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的FNL(Final Operational Global Analysis)资料和WRF-ARW模式,对2014年7月10—12日西南涡(SWV)暴雨天气过程进行诊断分析和数值模拟试验。研究结果表明,西南涡沿切变线东移发展和低空西南急流的增强是导致此次暴雨过程的主要原因。西南涡的移向和相对风暴螺旋度(SRH)大值区有很好对应关系,SRH大值区对西南涡暴雨过程强对流的落区有较好的指示作用。沿西南涡移动方向,其前部暖平流后部冷平流有利于其前移,沿假相当位温平流场的零等值线可指示西南涡的移向。引入湿螺旋度散度(MHD)来分析西南涡降水的水汽条件发现,模式结果计算的850hPa上MHD值分布与雨区和降雨强度对应较好,但对于降水的定量预测还需考虑MHD大值区延伸的高度。

西南低涡东移引发重庆暴雨的综合诊断

利用NCEP/NCAR Reanalysis 1°×1°格点资料和MICAPS实时观测资料,使用水汽散度垂直通量、湿螺旋度等新型诊断物理量,对2009年8月2～4日发生在重庆地区由西南低涡东移引发的暴雨做了综合分析。结果表明:水汽主要在大气低层850hPa附近积聚,上升运动强,水汽的辐合上升区域与降水大值区较吻合。500hPa湿z-螺旋度负值区水平分布与相应时段降水落区和强降水中心的分布对应较好,垂直分布上:暴雨区低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、水汽辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制。

黔西山区小槽触发类雹暴的诊断方法研究

利用探空资料、美国国家环境预报中心0.5°×0.5°逐6小时再分析资料、X波段双偏振雷达观测资料对小槽触发的雹暴过程进行诊断分析。针对其发生发展特征,提炼出具有代表性的预报指标阈值构建针对小槽触发的雹暴诊断方法。利用此方法对雹暴多发地黔西山区,小槽触发下3次雹暴过程进行诊断分析,验证诊断方法对各类小槽触发的雹暴过程的预报效果。结果表明:根据多个个例降雹前的环境条件特征,选取湿热力垂直螺旋度大于0.8×10^(-3) Pa·m^(3)·K·kg^(-1)·s^(-2)和水汽垂直螺旋度大于0.8×10^(-5) kg^(-1)·m^(3)·Pa·s^(-2)作为指标阈值,在雹暴发展初期可诊断出个例的降雹潜势;针对强风切变、单体合并过程将促进强雹暴发展的特性,利用热力切变平流参数绝对值大于3×10^(-8) K·Pa^(-1)·s^(-1)的大值中心区域与降雹地的对应关系和45 dBz回波顶高与0℃高度关系阈值,可诊断雹暴单体发展成强雹暴的可能性;利用以上方法对3个降雹过程诊断检验时,此方法能系统全面地诊断出降雹潜势和强雹暴过程。

一次高原低涡切变东移引发的持续性特大暴雨过程分析

利用常规观测的地面和高空资料、地面加密自动站资料、美国国家环境预测中心（NCEP）提供的一天4次1°×1°再分析资料以及FY2E卫星TBB资料,对2013年7月15-19日高原低涡切变东移诱发的四川盆地特大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：强降水落区发生在副高边缘西北侧的不稳定区域内,低层和地面冷空气扩散南下是触发特大暴雨发生的关键因素。强降水主要出现在MCS系统发展和成熟阶段,最大降水出现在MCS中心最冷云顶面积达到最大的时候。中低层水平湿Z-螺旋度负值区域分布与相应时刻的降水落区和天气系统有较好的对应关系。垂直分布上,暴雨区低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制。

四川盆地2013年夏季三次特大暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、自动气象站降水资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年夏季四川盆地三次特大暴雨过程进行了对比诊断分析。结果表明:三次暴雨过程均发生在阻塞环流背景下,在充分的水汽、较强的上升运动、不稳定的大气层结等条件下产生的。前两次过程低层影响系统是西南低涡、第三次过程是切变线。水汽和能量主要在中低层积聚,水汽的辐合上升区域、不稳定层结区域与降水大值区较吻合。中低层水平湿Z-螺旋度负值区域分布与相应时刻的降水落区和天气系统有较好的对应关系。垂直分布上,暴雨区低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制。

西北地区东部一次大暴雨天气过程的诊断分析

使用探空、地面加密自动气象站、卫星云图、NCEP 1°×1°再分析资料,对2010年7月23日发生在西北地区东部的大暴雨过程进行了诊断分析,结果表明:低涡切变线在中、低层形成强辐合,对流层高层南亚高压东侧北风急流出口区左侧形成强辐散,高、低空系统耦合,在暴雨区上空形成强大的上升运动。在台风灿都和副热带高压作用下,副热带高压西侧偏南风低空急流源源不断向西北地区东部输送水汽。暴雨期间,整层大气可降水量与暴雨不同阶段的雨强变化一致,暴雨最强时段大气可降水量达到50 mm以上。南风风速中心向对流层中高层的加强抬升伴随暴雨增幅,降低伴随暴雨减弱。非地转湿Q矢量散度激发的次级环流强弱能反应暴雨增幅及减弱变化,低层非地转湿Q矢量散度辐合区与同时刻暴雨的强度及落区演变基本一致。中低层湿螺旋度负值区分布与相应时刻的强降水落区分布较一致,雨强中心与湿螺旋度负值中心配合较好,对降水强度和落区预报具有很好的指示性。