公益性行业(气象)科研专项(GYHY200706004)
- 作品数：8 被引量：370H指数：8
- 相关作者：王迎春陈明轩张文龙王婷婷高峰更多>>
- 相关机构：中国气象局北京城市气象研究所北京市气象局中国气象科学研究院更多>>
- 发文基金：公益性行业(气象)科研专项国家自然科学基金北京市科委项目更多>>
- 相关领域：天文地球更多>>
- 复杂地形下雷暴增强过程的个例研究被引量：53
- 2011年
- 本文基于多普勒雷达变分同化分析系统(VDRAS)反演的对流层低层热力和动力场,并结合多种稠密观测资料,对北京地区2009年7月22日一次弱天气尺度强迫下雷暴在山区和平原增强的机理进行了较深入的分析。研究结果表明:雷暴过程受大尺度天气系统影响不明显,对流前期地面弱冷锋,是此次雷暴新生的触发机制,高层冷平流、低层偏南暖湿气流的稳定维持和对流不稳定能量的聚集是本次雷暴增强的必要条件。雷暴从河北北部移进北京西北山区后,在下山和到达平原地区时,经历了两次明显的发展增强阶段。雷暴第一阶段下山增强,地形强迫起着主要作用,具体表现在三个方面:(1)地形斜坡使得雷暴冷池出流下山加速与稳定维持的偏南气流形成了强的辐合区;(2)地形抬升使得偏南暖湿入流强烈地上升,从而加剧了对流的发展;(3)地形抬高了冷池出流高度,使得出流与近地面偏南气流构成随高度顺转的低层垂直风切变,低层暖空气之上有冷平流叠加,使得雷暴前方的动力和热力不稳定增强。雷暴第二阶段在平原地区再次增强的主要原因是:组织完好的雷暴到达平原地区后,其冷池与低层暖舌在城区(朝阳地区)的对峙,产生了强的扰动温度梯度;强的冷池出流与势力相当的偏南暖湿气流相互作用产生了强的辐合上升气流,并与下沉气流在较长时间内共存;冷池出流形成的负涡度与低层切变产生的正涡度达到近似平衡状态。运用RKW理论,三者导致雷暴前方低层的辐合抬升最强,最有利于雷暴的维持发展。
- 陈双王迎春张文龙陈明轩
- 关键词：复杂地形辐合线
- 低层垂直风切变和冷池相互作用影响华北地区一次飑线过程发展维持的数值模拟被引量：124
- 2012年
- 利用三维数值云模式和雷达资料四维变分同化技术,通过对6部新一代多普勒天气雷达观测资料进行快速更新循环同化和云尺度数值模拟,初步分析了2009年7月23日发生在华北地区的一次飑线过程的低层动力和热动力影响机制。结果表明,这次飑线过程处在低层中等强度切变的环境条件下,低层环境垂直风切变和冷池相互作用是本次飑线过程维持发展和传播的关键机制。在飑线发展的初期,低层垂直风切变较强,但冷池偏弱,冷池传播速度(C)和垂直于飑线的低层切变分量(ΔU)的比值C/ΔU<1,飑线回波前倾。而此时环境热力条件(对流有效位能较高和自由对流高度较低)对飑线的发展加强起到了积极作用,克服了这种低层切变和冷池不平衡所形成的不利条件。在飑线的加强和成熟阶段,由于对流降水使冷空气不断下沉,从而导致冷池快速加强,使低层切变和冷池强度逐渐达到近似平衡状态(C/ΔU≈1),低层大气处于最强的垂直抬升状态,飑线发展最为强盛,飑线回波直立。随着时间的推移,降水累积效应导致冷池强度明显大于低层切变强度(C/ΔU>1),不利的形势导致飑线逐渐趋于消散,飑线回波明显变宽、后倾,回波顶高显著下降。对模拟结果的定性分析和定量计算均表明,影响这次飑线过程发展维持的低层垂直风切变和冷池相互作用机制与Rotunno和Weisman等用来解释飑线发展演变的RKW理论一致。另外,模拟结果显示,低层0—3km风切变对飑线的发展维持最为重要,但是0—6km的中层风切变也有正面作用,特别是在飑线发展旺盛阶段,应该考虑其影响。
- 陈明轩王迎春
- 关键词：飑线数值模拟
- 基于雷达资料4DVar的低层热动力反演系统及其在北京奥运期间的初步应用分析被引量：44
- 2011年
- 在变分多普勒雷达分析系统(VDRAS)中,通过对雷达资料的质量控制和预处理、云尺度模式的暖雨参数化方案、中尺度初猜场的插值分析方法、循环同化的冷启动和热启动中尺度背景场的计算方案等进行改进,实现了VDRAS对低层动力和热力场的分析反演及其在北京奥运期间的实时应用。改进后的VDRAS利用四维变分(4DVar)同化技术和一个包含简化暖雨参数化方案的云尺度模式,对北京和天津2部S波段天气雷达资料进行12min间隔的快速更新循环同化分析,反演与对流风暴生消发展密切相关的低层热动力三维结构,包括水平风场、垂直速度、辐合辐散、扰动温度、扰动温度梯度等,以及它们的时间增量。通过对北京奥运期间2个风暴个例的实时反演结果的分析表明,VDRAS反演的动力场能够反映低层的水平辐合、垂直抬升、风暴出流及它们的变化特征,而热力场则能够反映与风暴相伴随的冷池结构及其变化、阵风锋的相对位置及强弱。VDRAS的反演结果符合风暴发展传播与冷池、阵风锋、辐合抬升之间关系的概念模型。利用边界层风廓线雷达、地面自动站及地基微波辐射仪的观测资料,对VDRAS实时反演结果的初步统计检验表明,反演的风场和温度场与观测比较接近,风场能够反映出与风暴密切相关的低层风的垂直切变特征,温度场则能够反映出由于风暴过程所导致的地面温度的剧烈变化。与风廓线观测相比,反演的低层风速偏弱,偏差和均方根误差分别在-1.5m/s和2.5m/s以内,而风向的偏差和均方根误差分别在20°和45°以内。与地基微波辐射仪观测相比,反演的低层温度偏低,偏差和均方根误差分别在-1.9℃和2.8℃以内。
- 陈明轩王迎春高峰王婷婷
- 关键词：多普勒雷达4DVAR
- 自动临近预报系统及其在北京奥运期间的应用被引量：69
- 2010年
- 该文介绍了对流风暴自动临近预报系统(BJ-ANC)及其在2008年北京奥运会期间的应用。BJ-ANC是在技术引进基础上,通过本地化改进和拓展研发而形成的适合于在京津冀地区使用的对流风暴自动临近预报系统。BJ-ANC系统通过对风暴进行分析,利用临近预报算法和模糊逻辑集成技术,生成反映风暴发生、发展和消亡的分析及预报产品。系统考虑了京津冀地区边界层辐合线及地形与风暴生消发展之间的密切关系。通过对2008年实时预报结果的检验表明:系统对风暴单体在1 h内的外推预报与实际观测的风暴单体中心的距离偏差较小;系统的1 h定量降水预报和自动站的降水观测接近;系统对风暴回波的总体预报性能明显优于持续性外推方法。通过对2008年奥运期间对流风暴个例的实际应用分析表明:系统对风暴的临近预报具有指导意义,边界层辐合线对风暴的局地新生和快速演变具有明显的正面预报效果。另外,系统反演得到的对流层低层热动力三维特征提供了风暴生消、发展预报的重要判据。
- 陈明轩高峰孔荣王迎春王建捷谭晓光肖现张文龙王令丁青兰
- 关键词：北京奥运
- 热力不均匀场对一次冰雹天气影响的诊断分析被引量：29
- 2011年
- 将天津地面自动观测站资料与850 hPa以上北京探空资料结合,组成新的探空资料,对2008年8月27日凌晨发生在天津的一次冰雹过程进行了诊断分析。此次冰雹过程有两处降雹区,一处位于天津北部的蓟县山区,另一处位于临海的汉沽地区。通过对热力和动力对流参数的水平分布和逐时变化研究,结果表明:(1)各对流参数可以反映出强对流天气的中尺度分布特征,尤其是CAPE高值区和LI低值区与强对流天气的发生区域对应较好,这对局地强对流天气的短时临近预测具有一定指示意义,表明边界层内的热力、动力特征对强对流天气的发生具有重要作用。(2)汉沽地区热力参数CAPE(LI)随时间增大(减小),而蓟县地区热力参数的变化则相反,表明两地冰雹的成因存在较大差异,前者的热力作用显著,后者的热力作用则不显著。汉沽地区热力不均匀分布造成的次级环流和上升运动使水汽凝结并释放潜热,触发了冰雹的发生。蓟县山地的抬升作用,使东移系统的上升运动得到加强,触发了冰雹。
- 刘一玮寿绍文解以扬王雪莲吕江津贾惠珍
- 关键词：冰雹热力参数
- 北京干湿雷暴过程的地基微波辐射资料对比分析被引量：11
- 2011年
- 利用北京城区两部地基微波辐射仪资料,结合自动站、加密探空和雷达等局地非常规观测资料,对北京地区2008年8月14日"湿雷暴"(强降水伴有雷电)和24日"干雷暴"(强雷电伴有弱降水)过程发生前的局地环境大气温湿廓线特征进行对比分析。研究结果表明:1)干湿雷暴发生前大气层结明显不同。湿雷暴探空层结曲线呈"漏斗"型,低层暖湿、高层冷干,有利降水产生;雷暴发生前不稳定能量较高,无对流抑制能,具有较强的热力不稳定。干雷暴探空层结曲线呈"倒V字"型,低层干、中层有浅薄弱逆温,不利于降水产生;对流抑制能较大,对流发展需要有较强抬升力。2)两次过程对流不稳定能量积累和释放方式不同。湿雷暴不稳定能量缓慢积累并逐渐释放,大气层结由不稳定逐渐趋于稳定。干雷暴过程则相反,不稳定能量快速积累并迅速释放,产生强雷电。3)大气中低层水汽密度和液态含水量快速增长对强降水具有一定的指示意义。降水发生前,湿雷暴的湿垂直廓线发生明显变化,从地面到3 km,水汽密度比干雷暴约高4 g·m-3,液态水含量在3～6 km激增。干雷暴则相反,湿垂直廓线无明显变化,各层液态水含量不超过0.1 g·m-3。
- 王婷婷王迎春张文龙
- 关键词：热力不稳定垂直廓线
- 利用微波辐射资料对比分析北京两次干湿雷暴
- 利用12通道微波辐射计资料对比分析2008年8月14日湿雷暴(伴有强降水,简称'814')和8月24日干雷暴(无降水,简称'824')在其发生前后不同的温湿层结特征,结果表明这两次过程有明显不同:雷暴发生前,'824'温...
- 王婷婷王迎春陈明轩刘红燕
- 关键词：CAPECIN层结
- 文献传递
- 北京地区一次罕见的雷暴大风过程特征分析被引量：82
- 2008年
- 分析了2006年6月24日北京地区一次罕见的瞬时极大风速超过32 m.s-1的雷暴大风事件。多普勒天气雷达观测表明,此次强雷暴大风与镶嵌在飑线回波带中的弓形回波相关。后侧入流急流促使飑线回波带南段快速移动并与其前面的新生单体合并加强形成弓形回波。深厚的中气旋、低层径向速度辐合和高层辐散等在构成弓形回波的强对流单体形成过程中起了重要的作用。根据雷达回波特征演变推断,这次雷暴大风直接由构成弓形回波的一个强对流单体内的下击暴流导致。使用微波辐射计和风廓线仪的观测资料揭示了上述强风暴发生的环境条件,即高的对流有效位能值、中等强度的风垂直切变,以及风切变的分布特征为飑线等的产生提供了有利条件。下沉对流有效位能和对流层低层环境大气温度直减率明显增加并接近干绝热,这对即将到来的下击暴流具有指示意义。
- 廖晓农俞小鼎王迎春
- 关键词：弓形回波下击暴流多普勒天气雷达微波辐射计
- 自动临近预报系统及其在北京奥运期间的应用
- 本文介绍了对流风暴自动临近预报系统（BJ-ANC）及其在2008年奥运期间的应用。BJ-ANC是在技术引进的基础上,通过本地化改进和拓展研发而形成的适合于在京津冀使用的对流风暴自动临近预报系统。系统通过多种风暴分析和临近...
- 陈明轩高峰孔荣王迎春王建捷谭晓光肖现张文龙王令丁青兰
- 关键词：北京奥运雷达
- 文献传递
- 北京地区干湿雷暴形成机制的对比分析被引量：35
- 2011年
- 利用多普勒雷达变分分析系统,结合局地非常规观测资料,对北京两次雷暴过程,即2008年8月14日湿雷暴(伴有强降水,简称"814")和8月24日干雷暴(弱降水,简称"824")形成的环境物理条件进行了较深入的对比分析,结果表明:(1)影响"814"的天气系统,主要是高层500 hPa稳定的东北冷涡槽和与之配合的850 hPa切变线,850 hPa以下整层空气湿润,北京位于比湿值大于12 g·kg^(-1)和地面相对湿度大于90%湿舌区,中低层具有由湿度差动平流引起的对流不稳定;"824"高层盛行平直的偏西风,低层有反气旋,地面有冷锋快速过境,850 hPa以下整层空气干燥,北京处于比湿小于6 g·kg^(-1)和相对湿度小于30%区,中低层有明显的温度差动平流。(2)"814"北京上空存在较强的整层垂直风切变,500～1500 m风向随高度有明显顺转,增强低层暖湿入流,有利于雷暴迅速组织发展,整层合成风小,雷暴移速慢;"824"则相反,垂直风切变弱,没有明显的低层暖湿入流,不利于雷暴组织加强,整层合成风大,促使对流系统快速东移。(3)"814"是一次多单体雷暴相互影响,并相继碰撞合并的湿雷暴群事件,上游雷暴降水产生强的冷池出流与前方低层偏东风暖湿气流形成辐合线,迫使暖湿气流抬升,加上强热力不稳定和垂直风切变,有利于新对流单体产生,而多个雷暴冷池出流形成的阵风锋之间的相互碰撞,进一步加剧了这种不稳定,导致冷池之间雷暴新生或加强;"824"是一次伴随冷锋的线状对流系统快速东移过程,上游雷暴冷池出流阵风锋前沿没有明显的偏东风暖湿气流配合,缺少中尺度抬升机制和暖湿入流,新生雷暴难以生成和发展。
- 王婷婷王迎春陈明轩张文龙
- 关键词：阵风锋垂直风切变
