下垫面物理过程在一次北京地区强冰雹天气中的作用

北京地区下垫面具有地形和城市边界层的双重性造成了天气变化的多样性。结合2005年5月31日发生的强冰雹天气个例,分析了下垫面物理过程在北京强对流天气中的作用。结果表明,山区的地形、城市边界层对雹云发生发展的不同阶段以至冰雹的落区、强度等都有相当大的影响。其中,此次降雹的初始回波是在西部山区地形的热力环流和动力强迫下局地触发的;城市下垫面热力作用形成的地面中尺度风场辐合线以及所造成的上升运动和能量、水汽的聚集,是对流回波在城市中心上空明显增强的主要原因;北部山区的喇叭口地形、西部山区的迎风坡抬升作用对局地强对流的发生、入境积云的发展亦有重要影响。

地形与城市环流共同作用下的β中尺度暴雨

从中尺度天气动力学理论入手,利用尺度分析的方法,得到了地形与城市热岛共同作用下的β中尺度暴雨的一系列理论特征。利用北京地区稠密的地面观测网资料以及分布于距暴雨中心区不同距离的两部风廓线仪观测资料,通过分析2006年夏季发生的3次β中尺度暴雨酝酿、发生、发展、维持过程中的气温、降水、风场的配置关系,对β中尺度暴雨的部分理论特征进行了验证。主要结论:(1)由城市热岛形成的水平温度梯度有可能在靠近城区的山前迎风坡强迫产生相对独立的中尺度风的垂直切变,由此产生的低空风的垂直切变是维系中尺度对流降水发生、发展的重要条件。另一方面,一旦迎风坡出现强降水,将形成吹向迎风坡的风速与降水强度之间的正反馈现象,这种正反馈过程对β中尺度暴雨的形成过程起到了重要作用;(2)地形越靠近城区,山前越容易形成强的水平温度梯度,进而越容易出现低空风的垂直切变。形成强低空风的垂直切变的响应时间取决于水平温度梯度的强度;(3)地形坡度越大的地方,产生的上升运动越强,中尺度系统的水平尺度越小,对于地形坡度较为平坦的地方,更有利于产生水平尺度较大的中尺度系统;(4)一般情况下,地形与城市热力过程造成的中尺度暴雨过程多发生于傍晚前后或凌晨前后。

重力波对一次雹暴天气过程演变的影响

利用北京地区雷达、风廓线仪和稠密的自动站观测资料,对2005年5月31日午后多次出现雹暴现象的飑线天气过程进行了中小尺度诊断研究,揭示了雹暴系统的发生、发展和再生过程与地面气象要素分布之间的关系,重点分析了重力波对雹暴单体、雹暴群演变、移动的影响。结果表明:(1)在有利于强对流发生的大气环流背景下,由地形、强雹暴产生的重力波,不仅催生新的风暴单体,而且对风暴单体的移动、发展或减弱产生直接影响;(2)不同强迫源(地形、强雹暴)引发的、具有不同振幅、波长和波动周期的中尺度重力波之间通过复杂的相互作用过程对多个风暴单体的演变产生了重要影响,有利于雹暴群的形成。

二次开发风廓线探测资料及其在天气预报中的应用

简要介绍了北京市气象局4部风廓线探测雷达的基本探测性能。讨论了新型探测数据(风廓线资料)在预报工作中的基本应用情况,重点讨论根据大气物理方程,利用风廓线数据可以进行的一些二次开发利用。通过分析2008年8月北京地区两个天气过程,介绍风廓线资料在天气预报中的应用。结果表明,相比于风廓线基础数据,经二次开发计算的物理量,对天气系统的发生、发展具有更好的指示意义,有助于改进北京地区短时和临近精细化预报。