AW模式对梅雨暴雨的预报试验

利用引进的中尺度10层湿模式——AW模式,对长江流域梅雨期大暴雨进行了模拟试验,检验了模式的预报能力,比较了不同精度初始场对梅雨预报的影响,探讨了梅雨暴雨形成和发展的某些机理。主要结果如下: 1.AW模式可报出梅雨暴雨过程,对暴雨的落区、强度、天气尺度环境场和中尺度动力、热力条件都具有相当的预报能力; 2.对流层低层的切变线和沿切变线活动的中尺度扰动是梅雨暴雨的主要影响系统。雨带位于900百帕切变线附近,暴雨中心位于900百帕切变线上的中尺度扰动中心附近。900百帕中尺度涡度的加强,与暴雨中心的形成相对应; 3.梅雨暴雨的发展与高空天气尺度和低空中尺度涡度中心的耦合关系密切,当低层中尺度涡度中心移近高层天气尺度负涡度中心之下时,降水增强; 4.在雨区上空的边界层附近,存在一个湿暖盖,产生了对流性降水叠加在稳定降水之上的独特的梅雨暴雨结构; 5.对流加热对雨区的环境流场和温湿场影响很大,对流加热通过Ekman-CISK、热成风调整过程以及激发重力惯性波不稳定等方式来加强暴雨系统。     

弱冷空气与双台风效应下发生于浙东北部的一次大暴雨过程分析

基于Micaps常规资料、NCEP再分析资料和中尺度自动站雨量资料,结合WRF高精度数值模拟输出的诊断物理量,研究了2013年10月7日20：00至8日08：00发生于浙江东北部的短时大暴雨天气过程的成因.结果表明：这次大暴雨过程主要由台风“菲特”残留云系、超强台风“丹娜丝”和北方的弱冷空气共同影响产生;假相当位温及地面风场的分布很好地反映了此次大暴雨过程中的不稳定强对流及冷暖空气交汇的形势.垂直螺旋度、湿位涡的分布及演变情况与强降水的移动及强度变化有很好的对应关系,暴雨区上空螺旋度对应上负下正的垂直分布形势,低层的湿位涡分布与暴雨中心对应较好,对暴雨落区和暴雨中心有一定的指向作用.这对今后预报秋季台风外围大暴雨过程有指示意义.     

2014年8月发生于温州市的一次大暴雨过程分析

对2014年8月19日08:00至20日08:00温州市大暴雨过程做技术总结. 通过对500 hPa环流分析,利用欧洲中心850 hPa和1 000 hPa细网格风场产品以及雷达拼图、实况雨量分析发现,该次过程为高空槽和低层偏南风急流控制下的系统性强降水,降水的时空分布极不均匀.该次降水过程分为19日白天和夜间2个时段,19日白天的暴雨过程由低层850 hPa中尺度辐合线所造成,辐合线上,有较强的风速辐合.19日夜间的暴雨过程由1 000 hPa风向和风速的辐合造成.该次降水过程降水时段集中、雨强强、累计降水量大.通过分析各家模式降水产品,总体来说,各家对于此次降水强度和落区的把握均较差,即使中尺度系统的位置预报正确,但对极端短时强降水(如3 h降水≥100 mm)的预报尚有较大误差.     

2015年7月浙江2次强对流天气过程对比分析

利用高时空分辨率观测资料、多普勒、风廓线雷达资料和数值预报产品对2015年浙江2次强对流天气进行对比诊断分析. 这2次过程差异显著,分别是较大范围短时暴雨和冰雹大风过程.短时暴雨发生在西风槽与位于日本的台风对峙形势下,中低层有低涡切变线,水汽条件好,中尺度云团不断原地生成并滞留;冰雹大风过程发生在副高边缘,东风波西移形势下,0 ℃层高度适宜,风垂直切变弱,风廓线雷达低层水平风速增大. 但两者也有共同点,从风廓线雷达的探测数据看,高度及垂直风速均可以较好地体现降水的开始和结束. 因此,强对流天气预报中,天气形势、雷达资料和物理量场对区分不同类别强对流天气具有较好的指示意义.     

2013年一次江淮气旋引发的暴雨过程预报技巧探讨

分析了2013年高考期间（6月7日～8日）的一次暴雨过程,对其预报技巧进行探讨.此次暴雨过程是江淮气旋东移所致,高空冷槽前的正涡度平流、低层横向切变使地面气旋发展,槽上冷平流使槽发展加深.强降水主要出现在低压的东南象限、700 hPa切变线南侧、低空急流轴的左前侧,强降水区还与低层暖湿舌北侧假相当位温密集区和水汽通量散度辐合区相吻合.做高考决策预报服务过程中,当数值预报出现严重分岐时,可通过分析上游的天气系统来确定数值预报初始场的可靠性,从而得出预报结论.     

2011年长江中下游暴雨发展与位涡、干侵入的诊断分析

基于NCEP的FNL资料,对2011年6月18～19日长江中下游出现的一轮暴雨过程进行分析,发现本轮暴雨过程分别与对流不稳定层结和地面气旋发展有关.应用位涡理论进行诊断,结果显示,大气湿斜压发展,MPV1负中心下滑触发中低层不稳定层结,产生对流不稳定强降水,实况强降雨区与低层850 hPa MPV1负中心对应较好.低层锋区冷空气下滑,气旋发展,遇地形作用,暴雨增幅.高层位涡增强东移,引导低层位涡越山发展;高层干空气南下侵入中低层气旋上空,转为上升气流,一方面增强了低空气旋的发展,使不稳定降水增加;另一方面,产生的次级环流又使气旋发展持续,从而强降水维持.     

一例底层涡旋扰动触发强对流的中尺度分析

通过对2009年6月5日一例皖北强灾害天气过程的中尺度分析,发现底层大气中存在西南气流的中尺度汇合线,在汇合线附近、基本西南气流的流场环境下,隐含着中尺度涡旋扰动.利用Shuman-Shapiro平滑滤波方案对日本中尺度再分析资料进行处理,揭示了滤波后出现的中尺度涡旋扰动,该涡旋扰动对应边界层中尺度辐合区和辐合中心,以及气流的最强上升支.这些中尺度扰动特征与之后初始对流回波单体的发生有较好的对应关系,说明中尺度扰动涡旋中心附近及东侧易发生对流,或者扰动涡旋率先触发了对流.     

2012年7月发生于浙南山地的短飑线过程研究

山区强对流天气的发生条件十分复杂.选取2012年7月5日发生在浙江南部山区的一次短飑线天气过程,分析加密自动站、多普勒雷达和FY2E的TBB资料,并借助数值模拟手段,研究山地强对流天气发生发展的条件.利用自动站资料、叠加雷达和TBB资料,进行地面中尺度分析,对地面散度场特征进行了统计和分类,分析与山地强对流发生发展的关系,揭示山地强对流发生发展的前期特征.结果表明,来自东面海洋的东南气流易于在迎风坡前形成中尺度辐合区,这些低层辐合区是触发对流的有利条件.流场的辐合往往在回波单体出现前20min就已经存在.地面辐合线可造成低云的出现.中尺度山地触发了山地附近对流并沿着山地出现的辐合点和辐合线排列发展,最终形成中尺度的飑线,产生强对流天气.     

台风强暴雨的中尺度分析

利用严重影响浙江东南地区的2005年05号台风的雷达和地面加密风场资料，分析对比台风中尺度暴雨过程中雷达回波与实况降水、中尺度地面流场与暴雨之间的关系，结果得到：多普勒雷达近地面强回波带或中心往往达到50dbz时，与一小时的强降水区有很好的对应关系，暴雨中心区也与地面加密的中尺度流场中出现的中尺度气旋性环流和汇合气流有关，强暴雨区落在同时刻中尺度涡旋或汇合线附近．当台风移近大陆时，靠近沿海地区的地面流场中尺度涡旋特征并不明显，主要表现在台风近地面偏东南气流出现分支，形成偏东与偏东南气流，有利于在沿海地区形成局部气流汇合并引起或增强对流．利用中尺度数值模式（WRF）的高分辨输出结果，分析了近地面流场特征及演变，证实了暴雨带近地面流场中存在气流汇合，它在沿海地区台风暴雨过程中起到十分重要的作用．     

利用WRF数值模拟分析小型超强台风“桑美”

利用中尺度数值模式WRF,结合WRF Var三维变分系统,同化了雷达资料和常规、非常规观测资料,对2006年第8号小型超强台风“桑美”进行数值模拟试验.结合实况验证,WRF较好地模拟本次台风暴雨过程,基本反映实况台风演变过程.利用模式输出的具有高时空分辨率的模拟结果对“桑美”台风短时强暴雨进行诊断分析,表明“桑美”台风具有较好的对称性结构,涡旋结构紧密,云团内部气流强烈辐合上升,这是降水高度集中的动力因素;中尺度辐合带以及强回波带始终环绕中心眼区呈同心圆形状逆时针旋转,验证了台风螺旋云带的形成是产生台风暴雨的一个必要条件,“桑美”螺旋辐合带靠近台风中心,范围小、弧状明显;风切变所产生的低层辐合为强对流低层发生的动力之一;“桑美”引起的暴雨属于台风区内暴雨,具有相当充沛的水汽条件,并且水汽对降水的作用主要在中低层,以低层最强;各物理量场相互之间都有很好的对应,说明台风暴雨的发生和维持需要大尺度环境场、动力条件和水汽条件等的配合.     

1987年3月13日浙南地区强对流过程分析

本文对1987年3月13日浙南地区强对流过程发生的条件作了分析。强对流发生前36小时内,静力不稳定能急剧增加,发生前12小时已达到相当大的正值,不稳定能增大的主要原因是850百帕上有强而持久的暖湿平流。利用带通滤波法对地面气象要素进行尺度分离,发现这次过程与一中尺度低压的活动有密切关系。中低压伴有一较强的中尺度辐合中心,强对流天气首先在辐合中心附近暴发,然后向下游传播。该辐合中心很可能是这次过程的主要促发机制。地面中低压的形成和维持,与环境场的相对辐散及暖平流有关。     

东南沿海一次大暴雨过程的湿位涡分析

应用自动站和NCEP 1°×1°再分析资料,对2010年7月24日发生在东南沿海的一次大暴雨过程的湿位涡场进行了诊断分析.结果表明：鞍形场低层东南风低空急流输送的暖湿气流和对流层中低层来自东北方向的冷空气相互交汇是此次大暴雨发生的触发因子,大暴雨期间暴雨区上空对流层中低层等θse线较稀疏且陡立,大气对流稳定度较低,有利于湿斜压涡度发展,大暴雨发生在600 hPa上MPV、MPV1和MPV2正负过渡带附近,MPV1下负上正垂直叠加配置是暴雨发生发展的有利形势,湿位涡在900 hPa以下具有MPV1为负、MPV2为正的特征,当800 hPa以上MPV1正大值区变弱和900 hPa以下MPV2由正大值变为负大值时,大暴雨过程基本结束.     

2013年“菲特”台风暴雨数值模拟中微物理方案的对比试验

利用TRMM（热带测雨雷达）搭载的TMI（微波成像仪）反演廓线资料,分析“菲特”台风登陆前、后云团内部水凝物的分布种类,依此选择WRF区域中尺度模式下符合条件的6个云微物理过程参数化方案（Lin,WSM6,Godgce,WDM6,Morrison以及Thompson方案）,模拟2013年10月6~8日的台风过程.从降水落区、强度,水凝物及风场垂直分布,台风路径及强度等方面对预报性能进行对比,结果表明,选用的6个云微物理方案都较好地模拟了浙江暴雨的范围和强度.结合Ts评分,降水量级越大,模拟效果对云微物理方案选择越敏感,其中,Lin方案效果最佳,尤其对极端降水的模拟,其次为WSM6、WDM6及Thompson方案,Morrison和Godgce方案相对较差.结合水凝物平均值廓线分布发现,除WDM6方案外,其他方案对暖雨过程的模拟基本一致,而对冰相过程的模拟6个方案差别较大;同时,各方案对风分量的模拟结果较水凝物廓线差别小,说明对于动力因素模拟不敏感.另外,6个方案对于台风强度的模拟整体偏弱,相较之下,Lin方案较好地模拟了强度变化趋势.     

中尺度下垫面特征对气旋暴雨影响的数值试验

为了研 究中尺度城市对降水 的影响,本文利用一个三维数值棋式,对 下垫面 在气旋暴雨过程中的作用进行 了数值棋拟.较详细地研 究了下垫 面性质不均匀造成的边界层结 构特征和局地环流.棋式结果揭示出中尺度城市可 引起不稳定层结、风场和垂 直环流的变 化,从而影 响降水分布.     

边界层急流及与逆温层的关系

本文对长江中下游 地区 边界层 风场和 逆 温层 分布进行 了统计分析.发 现在长江中下游地区边界层内有时存在 着强风速带,其主要表现为东北和 西南急流,边界层急流 只有在西南气流时才常位于 逆温层或等温层 顶部;冷锋 过境后 常可看到一支位于 锋面逆温下部的偏北强风 速带 并常伴随气 旋或冷锋移 动; 它们 与暴雨和 强 对 流发 生有一“定联系     

应用云迹风资料同化的江南飑线模拟试验

运用WRF模式对2006年6月10日发生在浙江地区的一次飑线过程进行了数值模拟及云迹风资料同化实验研究.将常规测站、自动站资料同化试验和加入了云迹风资料的试验进行比较,结果表明,用WRF模式进行同化模拟,较好地再现了此次江南地区飑线的发生、发展、维持和消亡过程.主要分布在对流层高层的云迹风资料能有效地改善高空风场质量,在模式中增加了云迹风资料之后,使模拟的雷达反射率图像增加了清晰度,原来有些地段较为零星逗点状的反射率图像可被连成带状,尤其明显的是模拟的主降水强度和落区与实际降水分布更加接近;模拟也改变了后半程的大风区的分布并增强了风速,比控制试验稍接近于实况,且略缩小了降水和大风的虚假区域.同时,通过不同质量控制阈值的云迹风模拟试验比较发现,进入模式的云迹风数量与模拟效果并不是简单的线性正相关,因此,在云迹风资料的运用上,质量控制对模拟有一定的影响,恰当地应用云迹风资料同化能在一定程度上改善强对流系统的数值模拟,对提高降水、大风等预报质量是较有效的途径.