EFFECTS OF DIABATIC PHYSICAL PROCESSES ON THE SIMULATION OF MESO-β SCALE STRUCTURE OF A SQUALL LINE SYSTEM

The effects of different convective parameterization,explicit moisture schemes and surface heat- ing on the meso-β scale structure of a squall line system are investigated,by using an improved mesoscale model.It is found that the successful prediction of mesoscale convective systems hinges up- on not only the sub-grid scale convection,but also the resolvable scale phase change processes and the diurnal variation in the boundary layer.The simultaneous operation of the Fritsch-Chappell convective scheme with parameterized moist downdrafts and the prognostic equations for cloud water (ice) and rainwater (snow) seems to be essential in simulating realistically MCSs and reducing or eliminating the unrealistic development of the CISK-like instability associated with the squall line system.

一次飑线过程的数值模拟及诊断分析

利用NCAR、NCEP和FSL/NOAA等共同研制的WRF中尺度数值模式,对2009年6月3日河南地区发生的一次飑线过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料对该次过程进行诊断分析。结果表明:WRF模式成功地再现了高低空环流形势演变及强对流的分布发展特征,高空冷涡后部冷空气南下,近地层较暖,形成了上冷下暖的位势不稳定层结及地面辐合线是这次强对流和飑线天气过程的触发机制。强对流发生时,该地区出现的低空增温增湿、低空急流的爆发及低层急流核向东南快传、高空急流轴稳定在强对流天气发生地上空,对流有效位能积累和释放随时间的演变过程及垂直螺旋度大值中心等对此次强对流天气过程有较好的指示意义。

2015年5月山西中南部一次飑线天气过程分析

为了研究飑线带来的强对流天气发生发展的特点,为日后此类天气的预报工作提取可利用的预报指标,利用稠密气象观测资料,对山西中南部一次飑线造成的雷雨大风和冰雹天气过程进行分析。结果发现:这次飑线过程发生在高空冷涡与地面倒槽相配合的不稳定大气环境下。飑线的发生、发展与地面中尺度辐合线密切相关,强对流天气区有地面中尺度辐合线配合,并表现出气压陡增、温度骤降、风速变大的飑线天气特征,垂直结构表现为高层冷平流叠加在低层暖平流之上,垂直风切变很大,湿度层结下湿上干,低层湿空气很薄,中高层干燥,这种层结特征决定了这次飑线过程以雷雨大风和冰雹天气为主。在雷达拼图上也表现出了明显的飑线弓形回波特征。

安徽滁州夏季一次飑线过程的雨滴谱特征

选取2014年7月31日安徽滁州一次飑线过程,使用地基雨滴谱仪资料分析此次过程的雨滴谱特征。根据雷达回波和地面降水强度将这次降水过程划分为对流降水、过渡性降水和层云降水,并以10 mm·h^(-1)为临界值将对流降水进一步划分为对流前沿降水、对流中心降水、对流后沿降水。结果表明:对流中心降水、过渡性降水、层云降水的质量加权直径均比较稳定,平均值分别为1.8 mm,1.0 mm,1.7 mm。对流降水的标准化截距相比层云降水更大。对流中心降水各粒径段雨滴数浓度均较高;层云降水小雨滴浓度较低,且有少量大雨滴;过渡性降水由小雨滴组成。当雨水含量相同时,层云降水的质量加权直径相比对流降水更大。当雨强相同时,层云降水的反射率因子相比对流中心降水更大。更为精细的降水类型划分可有效改善Z-I关系。

山西秋季一次飑线过程的云图特征及维持机制

利用Himawari-8卫星红外、水汽云图和FY-2E卫星可见光云图资料,以及多普勒天气雷达拼图和常规气象站、自动气象站、高空观测资料,对2017年9月21日发生在山西境内的一次飑线天气过程进行云图特征及维持机制分析。结果表明:(1)蒙古冷涡是本次飑线过程的大尺度天气影响系统,地面冷锋东移至不稳定潜势区触发了飑线云系的生成;高低空系统配置结构的转变及地面中尺度高压外流冷空气与环境风场形成的中尺度气旋和辐合线,是飑线发展和维持的机制;对流云团在地面冷锋与850 hPa切变线之间合并发展,地面中尺度高压与低压的发展促使气压梯度增大,导致飑线增强,是飑线过境时地面大风形成的原因。(2)初生阶段,飑线形成于云顶亮温低值区后侧梯度大值区、云顶纹理粗糙区、干湿边界偏湿区一侧,冷云盖略超前于飑线;发展阶段,飑线回波在云顶亮温低值区加强,并沿着亮温低值中心移动的方向移动;成熟阶段,飑线雷达回波与云顶亮温低值区重合。(3)弧状云线、上冲云顶和对流云带一侧的暗影是对流云团加强发展的前期征兆。

非绝热物理过程在模拟飑线系统中β尺度结构中的作用

利用经改进的中尺度模式，对一次飑线过程进行了多种对流参数化和显式水汽方案及地面加热过程的敏感性试验，结果表明中尺度对流性天气系统的成功预报，不仅取决于次网格尺度对流，而且取决于可分辨尺度相变过程及地面加热引起的边界层日变化。计入湿下沉的Ｆｒｉｔｓｃｈ－Ｃｈａｐｐｅｌｌ对流参数化方案和计入可分辨尺度凝结蒸发冻结融化等相变过程的预诊性显式方案的结合使用，对于真实模拟飑线等中尺度对流系统和减少或消除与中尺度涡旋及其降水过度加强相联系的类ＣＩＳＫ不稳定是十分必要和有效的。

山西“6．13”致灾强对流天气成因及预警提前量分析

为了提高灾害性天气的预报能力，提炼强对流天气的预报着眼点，本文利用常规气象观测、加密自动站、卫星和雷达等资料，对2016年6月13日发生在山西的一次致灾混合性强对流天气过程进行了分析。分析发现：此次过程发生在①“上千冷、下暖湿”的高低空环境配置下，水汽和不稳定能量比较充足，0℃层和-20℃层高度适宜，0—6km垂直风切变较大，对流在地面辐合线和低空切变线上触发，并迅速发展成为飑线。②飑线出流偏北风与环境偏南风形成了辐合线，在辐合线上不断有新的对流触发生成，引导风暴快速发展并移动。③此次过程中，冰雹由孤立对流单体造成，基本不可预警，雷雨大风由飑线造成，有2—6小时的预警提前量。

盛夏苏北地区一次飑线过程的数值模拟研究

对一次盛夏苏北飑线过程采用区域三重嵌套WRF模式进行了数值模拟和结果分析,给出了飑线径向剖面的概念模型图。结果表明:模拟的飑线与实际飑线非常接近,两者具有相同的性质和特点,利用模拟的线状强降水带及其降水强度来确定模拟飑线的位置和强度是可行的。飑线成熟期,飑线处存在强辐合区、强垂直上升运动区以及假相当位温的高值区,三者均呈柱状向上伸展;飑线前方(飑线移动的方向),低层有位温高值的入流,为飑线带入大量水汽和能量,后方低层有浅薄入流;飑线过境时地面风向发生急剧变化;飑线中层位温值大致不变呈中性层结,这与对流凝结潜热释放有关。该飑线过程可大体看成是假绝热过程,并具有重力波的非平衡性质,其生成演变中存在多尺度的相互作用。

GRAPES RUC系统模拟研究及应用试验

利用GRAPES RUC(Rapid-Update Cycle)同化和预报系统,分析了2009年6月3日发生在河南的飑线过程,以及2009年汛期连续3个月的不同循环周期同化结果的预报效果对比。结果表明,GRAPES RUC同化预报系统能更加有效地同化多时次的观测资料,抓住快速变化的强对流天气系统。对于飑线这类突发性强对流天气过程,该系统对强风位置和强度有一定的预报能力,同时对强对流产生的降水区位置、强度也有较好的刻画能力。GRAPES RUC逐时预报系统对暴雨以上量级的降水预报有较强的优势,这为强天气过程预报提供了参考依据,也为GRAPES RUC系统进一步改进和完善奠定了基础。

如皋一次罕见的飑线天气过程

针对2008年7月15日下午在如皋境内生成和发展的飑线天气过程,利用常规和非常规气象资料,对其进行精细化剖析,结果发现:(1)强对流天气发生在副高东退、西风槽跟进的形势背景下,有从渤海低压穿过的冷锋为影响系统,如皋上空是对流性不稳定的大气层结,还有如皋地面中尺度天气系统的抬升力和激烈的热对流抬举力合二为一的共同触发,促使储有大量潜能的暖湿空气在如皋境内发生、发展成飑线。(2)如皋境内的中尺度系统是由苏中地区地表性质、地理环境水平分布差异大,所产生的气温水平分布不均而引起的,尤其是如皋境内高沙土地区的土质分布情况更为特殊。(3)雷暴云和飑线的产生、发展的位置与中尺度系统位置近似重合,飑线上强雷暴云的移动方向与7 km以下高空风主导风向一致。

一次飑线天气过程分析

从天气形势、物理量场、垂直风切变、气象台自记记录等方面分析了2005年5月6日02时左右(北京时,下同)发生在深圳市的一次强对流天气的形成机制,发现该过程是一次明显的飑线天气过程,其触发机制为:地面弱冷锋、低空急流、垂直风切变共同作用的结果。

基于小波和Hu矩的飑线雷达回波识别

针对飑线中心强度较强且连接成线这一雷达回波特征,利用数字图像处理技术中的小波变换模极大边缘检测方法和Hu矩理论方法完成识别,小波边缘检测方法提取的边缘信息丰富且定位精度较高,能很好地获得雷达回波边缘。Hu不变矩具有平移、旋转和尺度不变性,对形状的识别尤为有效。采用了两次飑线天气过程的雷达基数据进行试验,一次假设为模板,一次为匹配过程,最后以欧氏距离作为识别参量,结果表明该方法具有可行性和良好的识别性。

一次飑线过程的数值模拟及诊断分析

利用常规资料、气象卫星、多普勒天气雷达、NCEP/NCAR再分析资料以及中尺度数值模式WRF,对2013年8月10日凌晨发生在青岛近海上空一次飑线大风过程进行了数值模拟和诊断分析。结果表明:此次飑线过程与低空急流的水汽输送、高空急流入口区右侧的强辐散抽吸以及850 h Pa切变线的触发等因素共同影响形成。分析飑线的垂直结构,发现高空存在强烈辐散,低空存在强烈辐合,对流层中高层较干的下沉气流,是导致海面强阵风形成的主要原因。对假相当位温、k指数等物理量进行诊断分析发现,出现海难事故海区强对流发生前大气层结不稳定。利用WRF模式成功地模拟了此次飑线过程,表明可利用区域中尺度数值预报模式分析强对流天气系统的结构和时空变化特征。