一次强沙尘暴天气过程的z-螺旋度特征分析

利用M1CAPS常规资料和NCEP1°×1°再分析产品，对2010年3月19—20日陕西榆林市一次强沙尘暴天气的z-螺旋度诊断分析。结果表明：西伯利亚阻高引导脊前冷空气下滑到新疆堆积，新疆横槽东移转竖是这次沙尘暴天气发生的高空引导系统，地面冷锋过境是沙尘暴过程的触发条件，地面强大的冷高压提供了沙尘暴大风天气长时间持续的气压梯度，局地z-螺旋度在沙尘暴的诊断分析中具有较好的特征。沙尘暴发生前在中高层，螺旋度先形成负值区，低空有弱正值区，沙尘暴发生期间，螺旋度变为-（60～80）×10^-7m／s^2的负值中心，螺旋度负值中心的持续时间与沙尘暴持续时间有较好的对应关系。

一次江淮暴雨的数值模拟及暴雨落区的诊断分析

利用MM5模式对2003年7月一次江淮暴雨过程进行了数值模拟,结果表明:MM5对本次暴雨落区的模拟较为成功。应用模拟结果对假相当位温、水汽通量散度、z-螺旋度及湿位涡等几个综合性物理量进行了诊断,得出的主要结论为:本次暴雨发生在高能舌的前部、能量锋区南缘和低空急流左前方三者叠加的区域;水汽通量散度比较好地反映本次暴雨的强度和落区;z-螺旋度不仅能反映降水系统,对降水系统的移动也有预报指示意义;本次暴雨过程中湿斜压性和涡度垂直分量与热力不稳定对湿位涡有同等大小的贡献。

“5.10”岷县暴雨灾害天气过程的数值模拟和诊断分析

利用NCEP再分析资料和中尺度模式WRF,对2012年5月10日甘肃岷县出现的罕见雷电、短时强降水、冰雹和阵性大风等强对流天气过程进行了模拟,同时使用HYSPLIT后向轨迹模式对此次天气过程的水汽来源进行了模拟,并对模式输出的多种物理量进行了诊断分析。结果表明,WRF模式能较好地模拟此次天气过程;在此次降水发生过程中,暴雨区出现了很强的辐合上升运动,为降水的形成和发展提供了动力条件,中低层负螺旋度的短暂出现可作为降水即将发生的一个指标;来自西亚地区和孟加拉湾的水汽在甘南中层辐合,为此次暴雨提供了足够的水汽;不稳定能量的积累和释放,且能量的释放过程比积累过程快,导致暴雨的产生。

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。

陇南一次暴雨灾害天气过程的诊断分析

2012年5月10日,甘肃陇南岷县出现了罕见的雷电、短时强降水、冰雹、阵性大风等强对流天气,因灾造成重大人员伤亡和财产损失。利用NCEP再分析资料和中尺度WRF(Weather Research and Forecasting)模式对此次天气过程进行了模拟,并使用模式输出产品作了多种物理量诊断分析。结果表明:该模式能较好地模拟这次天气过程;在此次降水发生过程中,暴雨区出现了很强的辐合上升运动,为降水的形成和发展提供了动力条件,中低层负螺旋度的短暂出现可以作为此次降水即将发生的一个指标;来自西亚地区和孟加拉湾的水汽在甘南中层辐合为此次暴雨提供了足够的水汽;不稳定能量的聚集和释放,并且能量的释放过程比积累过程要快,导致了暴雨的产生。

2009年7月广西一次暴雨过程的数值模拟和诊断分析

运用WRF模式对2009年7月发生在广西地区的一次暴雨过程进行了数值模拟,并利用模拟结果进行诊断分析。结果表明,模式能够合理地再现此次暴雨天气过程。在对流层中低层,水汽通量散度的负高值区、假相当位温广义波作用量密度和z-螺旋度的正高值区,与强降水落区都存在较好的对应关系;水汽通量散度负值中心大小及负值区向上伸展的高度、假相当位温广义波作用量密度的高值中心值,与降水强度之间存在一定的相关性;z-螺旋度的强度变化对降水强度的增大和减弱也具有较好的指示意义。

湘中一次大暴雨天气的综合诊断分析

利用NCEP的1°×1°再分析资料、FY-2E逐小时TBB资料以及常规气象观测资料,对湘中地区2010年5月12-13日大暴雨过程的环流形势、物理量场以及中尺度系统进行综合分析,试图从多角度揭示这次大暴雨天气的成因。结果表明:高空南支槽,中低层切变以及地面冷空气是这次大暴雨天气过程的主要影响系统;低空急流作为暖湿气流的载体,为暴雨的产生提供了充足的能量条件和水汽条件;冷空气侵入高能不稳定的暖湿气团,是触发暴雨不稳定能量释放的热力机制;z-螺旋度的空间分布能反映暴雨发生时大气的动力特征,中低层强辐合,高层强辐散与低层正涡度的空间结构,有利于高低层形成"抽吸作用",从而使上升运动得到发展和加强,为暴雨的产生提供有利的动力条件;高分辨率的云顶亮温TBB资料对降水的强度及落区有很好的指示意义。

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。

“7.19”中国中东部地区暴雨过程诊断分析

采用NCEP/NCAR提供的逐日4次的FNL全球再分析格点资料和CMORPH融合逐时降水格点数据,对2016年7月19日发生的大范围强降水过程进行了诊断分析,研究结果表明:受中高纬度稳定的两槽两脊、西太平洋副热带高压,以及青藏高原短波槽的影响,西南涡在四川东部生成。高纬度槽和中低纬度西太副高的稳定维持利于西南涡和华北上空低涡的东移、水汽输送和不稳定能量的积蓄,为暴雨创造了有利条件。湿Q矢量也对未来6 h降水也有很好的指示作用,暴雨区对流层中低层上升运动明显的区域易激发出不稳定层结产生强对流活动,对应强的湿Q辐合,因此湿Q辐合区与降水强度呈正相关。对流层中底层Z-螺旋度正值区大值中心对未来6 h降水落区有较好的指示意义,在水平方向上,Z-螺旋度正值密集区分布和主要降水区仍然保持一致。Z-螺旋度正值区中心对应强辐合上升运动,是暴雨预报的有效物理量。

2016年长江中下游地区一次暴雨过程诊断分析

采用美国气象环境预报中心和美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的一日4次的FNL资料和中国气象局自动站与CMORPH融合降水资料,采用非地转湿Q矢量和z-螺旋度等方法对长江中下游地区暴雨过程进行了诊断分析,结果表明:西南涡暴雨产生之前,大气层结不稳定,高层辐散抽吸作用强大,低层辐合,对流上升运动发展剧烈,不稳定能量大量释放,是暴雨天气产生的有利条件。非地转湿Q矢量散度对未来12 h降水落区有较好的指示意义,对流层中低层湿Q辐合区对应降雨落区,暴雨中心与辐合中心基本重合。非地转湿Q矢量的辐合强弱可直接影响上升运动的剧烈程度,湿Q辐合越强,降雨强度越强,所持续时间较长,湿Q矢量是诊断分析降雨落区的重要工具。z-螺旋度强度越大,降水强度越大。在有利的高空槽脊形势和低涡剧烈发展下,主要降水区一般位于z-螺旋度正值中心偏东地区。