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黄淮地区触发对流天气的干线特征

应用气象学报 2021年第5期32卷 592-602页

作者：王金兰俞小鼎汤兴芝于海敬胡亮帆中国气象局·河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 河南省新乡市气象局新乡453003 中国气象局干部培训学院北京100081 中国气象局干部培训学院湖北分院武汉430074

利用高空和地面观测、欧洲中期预报中心再分析资料(ERA5)以及卫星云图,统计2010—2019年4—9月我国黄淮地区触发对流天气的干线特征。结果表明:干线主要出现在山东德州附近和豫北周边地区,多呈准西北—东南向和准东北—西南向;长度集中... 详细信息

利用高空和地面观测、欧洲中期预报中心再分析资料(ERA5)以及卫星云图,统计2010—2019年4—9月我国黄淮地区触发对流天气的干线特征。结果表明:干线主要出现在山东德州附近和豫北周边地区,多呈准西北—东南向和准东北—西南向;长度集中在100~200 km,宽度在50~100 km;多出现在14:00(北京时,下同)或17:00;多发生在高空冷涡形势下,低层多有切变线(或辐合线)配合,地面多位于入海高压后部。地面气象要素统计显示:干线干侧温度较湿侧偏高1.9℃,湿侧露点温度较干侧偏高6.8℃,干线两侧温度梯度为—2.7℃·(100 km)^(-1),露点温度梯度为10.1℃·(100 km)^(-1),比湿梯度为5.9 g·kg^(-1)·(100 km)^(-1)。探空参数统计结果表明:干线湿侧大气可降水量略高于干侧,925 hPa,850 hPa和700 hPa湿侧比湿均大于干侧;对流有效位能湿侧平均值远大于干侧;干线两侧700 hPa,850 hPa与500 hPa温度差非常接近,即黄淮地区干线两侧对流有效位能的显著差异主要由干线两侧低层水汽条件差异造成,干线两侧条件不稳定度大致相当。

关键词：黄淮地区对流触发干线统计分析

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“5·6”四川盆地对流云团特征及触发机制

气象 2017年第12期43卷 1487-1495页

作者：张琪任景轩肖递祥康岚四川省气象台高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室中国人民解放军78127部队

利用FY-2卫星资料、NCEP再分析资料和常规观测资料,分析研究了2016年5月6日四川盆地暴雨对流云团的特征及其形成机制。结果表明:四川盆地对流云团易发生在青藏高原东侧边坡陡峭地形带,初生对流云团的云顶亮温低于-45℃,边缘最大温度梯度... 详细信息

利用FY-2卫星资料、NCEP再分析资料和常规观测资料,分析研究了2016年5月6日四川盆地暴雨对流云团的特征及其形成机制。结果表明:四川盆地对流云团易发生在青藏高原东侧边坡陡峭地形带,初生对流云团的云顶亮温低于-45℃,边缘最大温度梯度为15~20℃,水汽-红外通道亮温差值介于-5~0℃,分裂窗-红外亮温差值介于0~2℃。强降水出现在红外和水汽亮温快速下降到最低值、水汽-红外通道差值达0℃附近、分裂窗-红外亮温差为正值和温度梯度达0℃后的几小时内,最大雨强出现在强对流云团成熟后开始迅速减弱的初始阶段(即云顶亮温开始回升的阶段)。较大范围的强降水由发展成熟的云顶最低亮温约为-70℃的对流云团产生,主要出现在红外亮温低于-50℃的区域,集中在红外亮温-65℃^-60℃、水汽亮温为-65℃^-60℃的云顶较为平滑的次低值中心区域内,并不与云顶最低亮温中心相吻合。机制分析表明,对流云团生成区域均受偏东风影响,且形成于高的对流不稳定能量条件下,发展于高湿区,近地层冷空气扩散南下与气旋式流场中的辐合共同触发对流在辐合线以北生成,而中层垂直风切变的加强、中低层暖平流和高层冷平流的发展促使对流云团发展旺盛。

关键词：对流云团发展条件对流触发地面辐合线

华南沿海一次暖区特大暴雨的对流特征和发展机制分析

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气象 2023年第2期49卷 201-212页

作者：蒲义良卢栩诗胡胜刘显通叶朗明张楚李晓惠广东省江门市气象局江门529000 中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510080 广东省台山市气象局台山529299

2017年6月22日华南沿海经历了一次罕见的极端降雨事件(24 h最大累计雨量562.5 mm),刷新了当地多项历史雨量纪录。使用NCEP/NCAR再分析数据和多源观测数据,分析了这次降雨过程的天气背景、天气尺度触发和维持机制、中尺度环流的演变及雷... 详细信息

2017年6月22日华南沿海经历了一次罕见的极端降雨事件(24 h最大累计雨量562.5 mm),刷新了当地多项历史雨量纪录。使用NCEP/NCAR再分析数据和多源观测数据,分析了这次降雨过程的天气背景、天气尺度触发和维持机制、中尺度环流的演变及雷达特征等。结果表明:这次极端降雨发生在暖湿偏南气流中,双低空急流相互配合产生的上升运动是此次暴雨主要的天气尺度触发机制,其中边界层急流的建立也为雨区提供了有利不稳定能量和水汽条件,整个降雨过程随着双低空急流结构配合的减弱而结束。降雨形成较弱的冷池出流边界在锦江南侧和岗美东南侧原地少动,并不断激发新生对流,使得对流云团在锦江和岗美地区准静止,从而产生极端累计降雨量。整个降雨过程中对流结构表现出低质心的结构特点,对流成熟阶段锦江和岗美地区近地面平均雨滴粒径较为接近,锦江降雨效率高于岗美主要体现在更加密集的雨滴数量上。

关键词：暖区特大降雨对流触发雷达特征中尺度系统

华南暖区暴雨预报的模式初始场质量敏感性分析

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气象科学 2022年第3期42卷 356-367页

作者：孙璐陈思远潘贤王秋萍和杰马旭林南京信息工程大学南京210044

本文利用高分辨率中尺度数值预报模式WRF和两组再分析资料,在研究不同模式初值对华南暖区暴雨预报质量差异明显的基础上,利用合成初值方法进行了模式初值对暖区暴雨预报的敏感性数值试验研究,讨论了模式初始场关键物理量对暖区暴雨预报... 详细信息

本文利用高分辨率中尺度数值预报模式WRF和两组再分析资料,在研究不同模式初值对华南暖区暴雨预报质量差异明显的基础上,利用合成初值方法进行了模式初值对暖区暴雨预报的敏感性数值试验研究,讨论了模式初始场关键物理量对暖区暴雨预报质量的影响,重点开展了模式初值湿度场质量对华南暖区暴雨降水预报的敏感性分析。结果表明:模式初始场质量的较小差异,可显著影响本次华南暖区暴雨预报的降水强度、降水落区以及降水发生时间等的质量。初始水汽场对暖区暴雨预报影响最大,也最为敏感,是准确预报对流单体的发生发展以及地面强降水的基础。风场和温度场对暖区暴雨预报的影响相对较小。对流层低层较强的风速辐合是本次暖区暴雨强对流单体触发、生成和加强发展以至产生暖区强降水的物理基础。

关键词：暖区暴雨初始误差湿度对流触发敏感性分析

同化雷达与地面站观测对江淮流域一次夜间飑线预报的影响

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同化雷达与地面站观测对江淮流域一次夜间飑线预报的影响

作者：潘宗梅兰州大学

学位级别：硕士

为了深入探究同化雷达与地面站观测对夜间稳定边界层上生成的强对流预报的影响,本文针对2014年7月11日发生在江淮流域的一次夜间飑线过程,首先利用雷达、降水、探空观测资料及再分析资料分析了此次飑线过程的演变和环境背景场特征;其次... 详细信息

为了深入探究同化雷达与地面站观测对夜间稳定边界层上生成的强对流预报的影响,本文针对2014年7月11日发生在江淮流域的一次夜间飑线过程,首先利用雷达、降水、探空观测资料及再分析资料分析了此次飑线过程的演变和环境背景场特征;其次采用WRF-3DVar同化系统分析了不同雷达资料同化方法对此次飑线过程预报的影响;最后增加地面资料同化,分析同化雷达与地面站两种观测资料对此次夜间飑线对流触发以及维持发展预报的影响差异。主要结论如下:此次飑线是由夜间稳定边界层中生成的一条线状对流演变而来,主要受低空切变线、西南涡、副热带高压以及高低空急流共同影响。此次夜间飑线过程的降水主要分布在河南、湖北和安徽交界处,强降水中心位于河南省信阳市,具有持续时间长、范围广、时段集中、小时雨强与累积雨量大的特征。此次夜间飑线过程的环境背景场中,水汽条件充足,且存在低层辐合高层辐散,有较强的垂直上升运动。同化反射率与径向风对模式初始场与预报场均有较为显著的影响。对于初始场,反射率直接同化对风场的影响比间接同化大,而同时同化反射率和径向风时,径向风起主导作用;同化反射率对温度场与湿度场的影响比同化径向风更大,同化反射率可以使低层变得更干冷、高层变得更暖湿,同时同化反射率和径向风可以有效结合两者的调整作用。对于预报场,反射率直接同化的飑线位置和强度与观测较接近,而单独同化径向风、反射率间接同化及其与径向风的联合同化中由于垂直上升运动存在一定偏差,未能预报出飑线。同时采用反射率直接同化与径向风同化方法预报的飑线和降水带与观测最接近。同化雷达和地面站资料均可以通过调整热力结构、环流形势、水汽条件来改善飑线触发时间、高度和垂直上升运动的预报。同化地面站资料可以直接改善近地层温度,进而更准确描述边界层的热力结构。同化雷达资料可以产生较强的垂直上升运动与水汽条件,进而增强雷达反射率以及降水强度,而同化地面站资料主要通过削减虚假回波来改善反射率和降水位置的预报。同时同化两种资料可以有效结合两种资料的优势,预报的雷达反射率以及降水的强度和位置均与观测最接近。在飑线发展与维持阶段,同化雷达与地面站资料均可以增强地面冷池强度,有利于冷池出流与偏南气流发生辐合,触发新的对流单体,进而促进飑线的维持发展,其中同化雷达资料以及同时同化两种资料预报的冷池强度更强,对飑线维持和发展的影响更大。

关键词：夜间飑线稳定边界层雷达资料同化地面资料同化对流触发

2023年4月3-5日江西一次强对流天气过程成因及预报分析

同方学位论文库评论

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气象与减灾研究 2023年第3期46卷 163-174页

作者：徐渊钱学成陶雅琴唐敏丽江西省气象台江西南昌330096 湖南省气象台湖南长沙410118

利用自动站、多普勒天气雷达、FY-4A/AGRI亮温数据等观测资料、ERA5再分析资料以及业务模式预报资料,对2023年4月3—5日江西一次强对流天气过程进行天气学诊断分析和模式预报与观测对比分析,以期揭示雷暴大风的成因和南部暖区暴雨的发... 详细信息

利用自动站、多普勒天气雷达、FY-4A/AGRI亮温数据等观测资料、ERA5再分析资料以及业务模式预报资料,对2023年4月3—5日江西一次强对流天气过程进行天气学诊断分析和模式预报与观测对比分析,以期揭示雷暴大风的成因和南部暖区暴雨的发生、发展机制,并分析其预报不确定性。结果表明,江西北部雷暴大风过程与中层的干侵入、冷池出流和环境风叠加有重要关系,而夜间边界层急流的维持和“喇叭口”地形的辐合抬升是触发江西南部暖区暴雨原始对流的关键机制。水汽通量持续在江西南部辐合,有利于南部强降水的长时间维持,同时截断了自南向北的水汽输送,破坏了江西北部和中部的对流不稳定层。进一步的预报不确定性分析表明,此次暖区暴雨过程具有较低的可预报性,大多数模式漏报了暖区对流的触发,少数中尺度模式即使预报出部分对流触发,在对流发展阶段也显示出与实况较大的差异,如雨带过早与锋面暴雨云团合并,应从非常规观测资料的应用和数值模式的提升等多方面改善此类过程的预报质量。

关键词：雷暴大风暖区暴雨对流触发水汽输送预报不确定性

2017年6月一次华南沿海强降水的对流性特征及热动力机制研究

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大气科学 2019年第6期43卷 1295-1312页

作者：曾智琳谌芸朱克云中山大学大气科学学院珠海519082 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082 国家气象中心北京100081 成都信息工程大学大气科学学院成都610225

在华南北部或长江流域有锋面雨带活动时,华南沿海常常会出现对流性强降水,突发性很强,给预报造成很大的困惑。文章采用多种观测资料、ERA-Interim 0.125°×0.125°逐6 h再分析资料,对2017年6月15~16日华南北部的锋面雨带及沿海强降雨... 详细信息

在华南北部或长江流域有锋面雨带活动时,华南沿海常常会出现对流性强降水,突发性很强,给预报造成很大的困惑。文章采用多种观测资料、ERA-Interim 0.125°×0.125°逐6 h再分析资料,对2017年6月15~16日华南北部的锋面雨带及沿海强降雨过程开展分析,对比了二者降水特征与环境条件,重点探讨了该次过程华南沿海强降雨的对流触发与维持,揭示了一种由边界层风切变强迫造成涡度持续发展的动力效应。结果表明:(1)锋面雨带与华南沿海强降雨在降水特征上有显著差异,并各有特点。锋面雨带以大尺度层状云降水和弱对流性降水为主,降水强度东段弱西段强。沿海强降雨以对流性降水为主,局地性强、落区集中、强降雨持续时间长、夜发性明显。(2)水汽方程诊断发现沿海强降雨在边界层水平水汽平流项、垂直水汽输送项比锋面雨带东段具有更大量级,大气层结反映出更深厚的暖层、湿层与对流不稳定,是二者降水强度及性质差异的主要原因。(3)莲花山、峨眉嶂造成气流侧向摩擦与正面阻挡促使漯河河谷内垂直涡度发展,暖湿空气堆积上升并达到自由对流高度,触发了华南沿海最初的降水。夜间建立的西南风急流使边界层垂直风速切变增强,水平涡度倾斜部分转化为垂直涡度发展,与风速水平切变造成的垂直涡度叠加,是强降雨持续时间长的动力机制。海陆边界摩擦差异造成水平、垂直两个方向的风切变增强,共同强迫垂直涡度发展是此次强降雨过程对流维持的动力效应。(4)ω方程诊断表明华南沿海强降雨由对流潜热释放造成的垂直上升速度占总垂直上升速度的39%~75%,持续、稳定的对流潜热释放是强降雨持续时间长的热力驱动因素。

关键词：锋面雨带沿海强降雨降水特征对流触发热动力机制

垂直分辨率对广州“5·7”特大暴雨数值模拟影响的研究

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大气科学 2019年第6期43卷 1245-1264页

作者：王宁平凡南京信息工程大学遥感与测绘工程学院南京210044 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点试验室(LACS) 北京100029

精细化的垂直分辨率能够更好地反映大气动热力环境和中尺度系统生消演变过程,不同层次高度垂直分辨率的加密对暖区对流系统触发及组织发展机制的影响有待深入研究。本文针对2017年5月6日(UTC)广州局地突发的特大暴雨受复杂地形影响、其... 详细信息

精细化的垂直分辨率能够更好地反映大气动热力环境和中尺度系统生消演变过程,不同层次高度垂直分辨率的加密对暖区对流系统触发及组织发展机制的影响有待深入研究。本文针对2017年5月6日(UTC)广州局地突发的特大暴雨受复杂地形影响、其对流中尺度系统局地触发、后向传播及组织化的特点,运用WRFV3.9.1,采用GFS资料较好地模拟和再现了此次大暴雨过程,并进行了不同高度垂直分辨率的敏感性试验,以探究垂直分辨率对此次暖区暴雨触发及组织化过程的影响。结果表明:低层垂直分辨率加密试验能够模拟出更强的偏南回流、偏东风和较强的低层风场辐合以及较强的温度扰动,进而引起更强的对流触发;中层垂直分辨率加密更有利于大范围的强干冷空气侵入对流系统,其造成的潜热和不稳定能量的释放,是对流系统发展的重要原因;高空垂直分辨率的加密试验则描述出了对流系统上部与高空急流出流相关的高空辐散中心、对流系统周围的高空强辐散中心以及相邻对流单体的垂直环流,细致再现了对流单体合并为对流系统的组织化过程。

关键词：垂直分辨率暖区暴雨复杂地形对流触发对流组织化

一次华南暖区暴雨过程可预报性的初值影响研究

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气象学报 2018年第3期76卷 323-342页

作者：吴亚丽蒙伟光陈德辉林文实朱立娟区域数值预报重点实验室/中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510080 中山大学大气科学学院广州510275 国家气象中心/数值预报中心北京100081

华南暖区暴雨发生时,冷空气和锋面离广东较远,往往事前不易被发现,漏报或迟报较多。基于覆盖华南区域的3km GRAPES_Meso模式和ADAS(ARPS Data Analysis System)系统的复杂云分析方案,选取2015年5月16日发生在粤西沿海地区的一次暖区暴... 详细信息

华南暖区暴雨发生时,冷空气和锋面离广东较远,往往事前不易被发现,漏报或迟报较多。基于覆盖华南区域的3km GRAPES_Meso模式和ADAS(ARPS Data Analysis System)系统的复杂云分析方案,选取2015年5月16日发生在粤西沿海地区的一次暖区暴雨个例进行数值试验,研究模式初始湿度条件的差异对暖区对流系统的触发、发展和维持的可预报性的影响。试验结果表明,增加模式的初始云信息可以增大初始场中低层的大气湿度,使空气接近或达到饱和,从而使数值模式有能力模拟出与实况接近的降水。分析模拟结果的对流触发和维持过程,可以发现,(1)初始水汽和云水物质的增多,增大了大气的不稳定性:对流有效位能(CAPE)增大、K指数增大,对流抑制能量(CIN)减小、抬升指数(LI)减小,而且大气可降水量(PW)增多,从而使对流能够被快速激发;(2)暖区暴雨对流触发和对流维持的机制有所不同:模式对初始时刻湿度条件高度敏感,模式开始积分后饱和大气释放凝结潜热加热大气,所导致的浮力增强使对流更容易被触发;对流维持发展阶段,降水引发地面弱冷池形成,冷池向外流出气流与粤西沿海暖湿气流的汇合维持了低层水平风场辐合,从而维持了对流和降水的发展。进一步的敏感性试验表明,减少初始水汽增量,则辐合上升运动减弱,激发的对流强度减弱,且对流发生、发展、消散的速度变慢、滞后于实况。

关键词：暖区暴雨初值对流触发对流维持