S波段-X波段雷达联合观测在厦门局地短时强降水过程中的应用分析

利用S波段双偏振雷达(SPOL)、X波段相控阵雷达(XPAR)两种新一代天气雷达观测数据,采用多普勒雷达风场反演技术,对2021年5月18日厦门市局地短时强降水过程进行分析。结果表明:(1)此次过程发生在低空西南急流和冷空气交汇影响区域内,低层风速的脉动及列车效应是局地短时强降水发生发展的重要因素。(2)雷达对比分析显示,SPOL显示更杂乱,垂直结构分辨率低,存在低层盲区,但能较好地捕捉到强降水的云微物理特征,还清楚地显示了两个较强降水阶段的特征差异;XPAR则可以清晰显示回波单体生成发展的演变过程。利用XPAR雷达组网,可以有效地提高SPOL低层盲区观测能力。XPAR也同时出现了回波偏强、强回波后的衰减、速度图中大风区的表现欠佳及强回波高度较低、垂直结构中双偏振特征与回波特征对应度较差等问题。两个雷达对回波悬垂、弱回波区的ZDR柱及强回波中心低层ZDR跃增均有体现。(3)多雷达风场反演结果显示,强回波上游形成的明显辐合导致不断有新生单体形成并向下游移动,促进列车效应的加强。同时进一步证实,在较强的西南暖湿气流环境下,列车效应中沿回波传播方向的垂直运动会呈现出上升-下沉运动交替出现的传播性波动特征。

偏东风冷空气与地形相互作用背景下北京局地强降水成因分析

综合使用自动站、卫星TBB、探空、BJ-ANC雷达拼图、雷达变分同化分析系统(VDRAS)风场以及NCEP/GFS0.5°×0.5°分析资料,对漏报的2013年6月4日白天北京局地强降水天气过程及成因进行详细分析。结果表明:(1)该过程是在弱天气尺度背景(即没有明显西来槽和高空冷空气等天气尺度系统强迫)下产生的,且北京地区低层被由渤海湾侵入的偏东风(冷空气)控制,大气层结上暖下冷,有别于通常意义上的夏季强对流天气发生背景,因此造成其预报失误。(2)高空正涡度平流提供了一定的动力条件,但不足以触发强对流,其主要触发机制是低层偏东风冷空气侵入以及暖湿空气在冷空气和地形相互作用下强迫抬升,这一点在今后强对流预报中尤须关注。(3)当夏季早晨850 h Pa以下出现逆温层时,若当日白天太阳辐射升温状况良好,08时探空资料在使用时应进行订正,T-logp图订正后显示北京具有显著对流有效位能(CAPE);此外,较大的中低层垂直风切变和边界层内较大的湿度层结均为雷暴下山后明显增强并造成局地强降水提供了有利的环境条件。(4)雷暴前侧出流与东南风形成的辐合线造成了中尺度对流单体不断东移。

城市热岛与海风锋叠加作用对一次局地强降水的影响

利用常规观测资料、天津255 m气象塔资料、多普勒雷达资料和VDRAS反演资料及中尺度TJ-WRF模式输出资料,对2010年8月16日天津城区出现的一次局地强降水过程进行分析,重点分析了城市热岛与海风锋叠加作用对此次局地强降水的触发机制。结果表明:此次局地强降水发生在低层槽后弱的反环流条件下,具有明显的γ中尺度对流降水特征;城市热岛效应能造成局地的热力不均匀,这对形成地面中尺度辐合线非常有利。海风锋由岸边向市区移动中与中尺度辐合线相遇,能激发局地不稳定能量的释放,从而产生强对流天气。城市热岛对海风锋的移动有明显阻挡作用;当海风锋移到城市热岛效应明显区域附近时,其后侧气流会出现明显分支绕流和爬升现象,而且两者相遇处的辐合上升运动会迅速加强.这为该地不稳定能量的释放及雷暴的发生发展提供了有利的动力热力条件。中尺度TJ-WRF模式可以很好地模拟出这一现象。

西太平洋副热带高压控制下上海地区一次局地短时强降水成因的Q矢量分析

在西太平洋副热带高压控制的天气背景下,2016年8月19日下午上海地区发生一次局地短时强降水过程,此次过程历时3 h、水平范围20～40 km,呈现出生命史短、局地性强的特点。基于上海地区地面自动气象站2分钟平均资料,采用仅需一层资料计算的非地转Q矢量分析方法,研究分析了此次局地短时强降水发生发展演变成因,结果如下:(1)地面温度场和风场叠加分析表明,上海"城市热岛"特征与长江沿岸及邻近水域的热力不均匀分布引发了江风,江风将江岸邻近水域的湿、冷空气向城市陆地输送,并与陆地上干、热空气交汇,激发产生局地短时强降水,而降水的发生,导致地面温度下降、"城市热岛"特征减弱,从而减小水陆温度差,进而减弱江风,这直接减弱了有助于降水发生发展的动、热力强迫条件,促使降水趋于衰亡结束。(2)地面Q矢量散度辐合场和温度露点差叠加分析表明:在降水发生发展阶段,Q矢量散度辐合强迫产生垂直上升运动较强,而空气湿度条件相对较弱;在降水强盛阶段,Q矢量散度辐合强度和空气湿度的强度不仅增至最强,且上升运动区与高湿区重合;在降水衰亡阶段,地面空气一直维持高湿条件而Q矢量散度辐合强度明显减弱。这从地面大气中垂直上升运动条件和水汽条件揭示出致使降水强度发展演变的内在因素,且二者重叠区对降水落区有较好指示意义。最后,对地面Q矢量散度辐合场在局地短时强降水短临预报工作中的潜在应用前景进行了有意义的讨论。

多台风活动背景下“10.9”上海局地强降水过程分析

利用常规观测资料与上海地区的自动站观测资料、风廓线资料及雷达回波资料,对2010年9月1日上海局地强降水过程进行诊断分析。结果表明:该过程两段强降水发生在当年第6号强热带风暴"狮子山"、第7号强台风"圆规"、第8号热带风暴"南川"活动期间;两段强降水受不同系统影响,前者发生在"圆规"西侧,是西风槽和台风倒槽共同作用产生的台风远距离强降水,后者发生在"圆规"西南侧,是"圆规"外围西北风和"狮子山"、"南川"倒槽共同作用,形成数小时风切变,由次生中尺度对流系统产生的强降水;副热带高压与"圆规"相互作用,使副高发生短期调整,"圆规"转向前位于副高西南侧,有利于副高西侧东南暖湿气流伸入山东至上海间内陆,与中纬度冷空气相遇,产生第一阶段远距离强降水;"圆规"转向后,副高加强西伸、脊线南落,其西侧东南暖湿气流北上被切断,转而流向上海至浙北内陆,与"圆规"外围西北气流辐合,使上海地区大气层结向不稳定状态发展,进而触发中尺度对流系统发生发展,产生第二段强降水;由于影响系统不同,两段降水中雨带的雷达回波形态及发展演变各有特点。

湖北省2008-2017年强降水特征分析

为研究湖北省强降水特征,利用湖北省2500多个自动站2008-2017年逐小时降水资料,分析976个强降水个例的时空分布特征,重点对局地短时强降水特征加以讨论,结论如下:(1)湖北省强降水具有明显的季节分布特征,夏、春、秋季依次减少;空间分布上,山地平原交界带及东部地区频次较高,鄂西北地区频次较少.(2)局地短时强降水个例(217个)占强降水个例的22%,是湖北强降水的重要表现形式之一,主要表现在区域自动站上(占比高达93.3%),过去由于测站密度不高等原因未对这类强降水给予足够的重视.(3)局地短时强降水时间分布上,7月数量最多,主要出现在午后至傍晚时段,持续时间以1h为主;空间分布呈东西部密集、中部稀疏的格局,其中黄冈、咸宁、宜昌附近发生频次较高.

2011年7月3日山东局地大暴雨过程的观测分析

应用常规气象资料、FY-2E红外TBB资料、地面加密自动站观测资料和NCEP再分析资料,对2011年7月3日山东中部地区出现的大暴雨过程进行了分析。结果表明:该过程在有利的天气形势下发生,其降水具有中尺度强对流系统特征;强降水落区位于地面自动站风场辐合中心偏冷锋前位置;一个MαCS和一个MβCS是该暴雨过程的直接影响系统;强降水出现在中尺度对流系统(MCS)发展强盛到成熟阶段,降水区最初位于TBB梯度最大处,再沿TBB梯度最大处向下风方移动,并始终处于强冷云顶区后侧;自高纬度向暴雨区低空锲入的东北气流对降水过程起触发作用;强降水区位于低层切变线南侧与水汽通量舌区左侧等值线密集带上,并与假相当位温陡立面密集区位置对应。

一次超级单体风暴引发的局地大暴雨成因分析

从大暴雨发生前后气象要素变化、环流背景、影响系统、区域流场入手,对2009年8月28日发生在驻马店市的突发性局地大暴雨天气过程进行了分析。结果表明,这次突发性大暴雨过程具有明显的中小尺度系统特征,主要影响系统是850、700 hPa切变线和地面辐合线。通过对多普勒天气雷达基本反射率因子、径向速度和风廓线产品的分析,发现"V"型缺口、钩状回波、中气旋的特征明显,充分说明了这次局地大暴雨过程是超级单体风暴造成的。