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    第章 天气分析容方法
    学点
      章介绍常天气分析预报资料图表分析方法预报方法预报思路
      天气分析根天气学动力气象学原理天气图种探测资料进行分析通天气分析解天气系统分布状况空间结构演变程明确天气系统天气变化关系进判断未天气变化趋势天气预报提供天气分析容电子计算机气探测技术发展断丰富章天气图分析物理量诊断卫星雷达等探测资料分析中尺度分析数值预报产品集合预报等方面天气分析容方法作简介绍
    11 天气图分析
      天气图填时间气象观测记录特种图描述某瞬间某区域天气状况天气图显示种天气系统天气现象分布相互关系分析判断天气变化制作天气预报基工具般分面天气图高空天气图辅助天气图三类天气图填绘手工完成现天气图绘制计算机完成目前业务MICAPS台显示常种天气图
    111 面天气图
      面天气图反映某区域某时刻面天气系统天气状况张面图数值符号填写气象观测站时刻气象素观测记录填观测时刻面种气象素天气现象气温露点温度风风速海面气压见度雨雪雾等填反映空中气现象记录总云量低云量低云高高云中云低云云状等时记录反映短期天气演变实况记录3h变压6h天气6h降水量等面天气图填写气象观测项目种天气图天气分析预报中重工具
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          图11 MICAPS中面填图格式
      面图分析海面气压场(海面气压等值线)分低压高压低压槽高压脊鞍形气压场五种基形式张海面气压图五种基形式构成



    图12a MICAPS中显示2009年8月17日0800 500hPa天气图
    1111 锋面
      锋面冷暖气团渡带水温度梯度区域斜压性强利垂直环流发展量转换锋面附常剧烈天气发生锋面天气预报中重点关注天气系统锋面识分析面天气图分析中重点根锋面移动程中冷暖气团占次位锋面分:冷锋暖锋准静止锋锢囚锋
    ⑴ 冷锋 锋面移动程中冷气团起导作推动锋面暖气团侧移动种锋面称冷锋冷锋境冷气团占原暖气团位置导致气温降需注意气团移动程中变性程度股冷空气补充南锋常副冷锋形成般锋两侧温度差值较副冷锋两侧温差较图12a中两条冷锋条低压中心南西伸气旋中冷锋称锋条部补充南冷空气形成副冷锋


    图12a MICAPS中显示2009年8月17日0800 500hPa天气图

    冷锋注释容
    锋面附云降水季节时间点变化般冷锋造成天气高空槽位置关冷锋位高空槽前第Ⅰ型冷锋降水区出现冷锋稳定性降水时冷锋前暖区存稳定面冷锋附常出现雷阵雨天气(图13a)冷锋高空槽接垂直位高空槽时第Ⅱ型冷锋夏半年冷锋前锋线附暖湿空气强迫抬升常产生雷阵雨天气云雨区较窄(图13b)冬半年暖空气较干燥冷锋前降水明显冷锋云快消散风速迅速增常出现风扬沙沙尘暴天气高空强冷流加压作冷锋常出现片正变压区明显3h正变压中心(图13a图13b)

    暖锋注释容
    ⑵ 暖锋锋面移动程中暖气团起导作推动锋面冷气团侧移动种锋面称暖锋般暖锋境时气温会升高暖锋降水具连续性特征发生距暖锋较雨层云中面锋线附常出现雾锋面雾夏季暖空气稳定暖锋出现雷阵雨高空暖流减压作暖锋前常出现片负变压区明显3h负变压中心(图13a)

    准静止锋注释容
    ⑶ 准静止锋冷暖气团势力相时锋面移动十分缓慢相静止种锋面称准静止锋实际工作中常6h间隔锋面位置变化纬距锋面定准静止锋常冷锋演变成国常出现华南南岭云贵高原天山区准静止锋坡度较降水区常出现距锋线定距离处(图13c)准静止锋3h变压明显

          图13 锋附3h变压雨区示意图
    锢囚锋注释容
    ⑷ 锢囚锋:暖气团较冷气团更冷气团三种性质气团构成两锋面冷锋赶暖锋者两条冷锋迎面相遇形成锢囚冷锋部冷气团暖锋前面冷气团交界面称锢囚锋冷锋冷空气团暖锋前冷空气团冷称冷式锢囚锋反称暖式锢囚锋两气团温差较称中性锢囚锋两条锋面空间交接点锢囚点锢囚锋云层形成厚升运动强锢囚锋天气区出现里外暖式锢囚锋暖锋前片连续雨雪区冷式锢囚锋冷锋前片较窄雨雪区(图13d)锢囚锋负变压区负变压中心锋前正变压区正变压中心锋零变压线锋冷式锢囚锋(图13d)反暖式锢囚锋
    锋面动画演示
      业务常判断锋面位置方法:
      ⑴ 温度分析:锋面两侧明显温差冷锋负变温暖锋正变温
      ⑵ 露点分析:暖空气露点温度较高冷空气露点温度较低没降水发生条件露点温度较表达气团属性确定锋面位置
      ⑶ 气压变压分析:锋面位等压线气旋性曲率方气旋性曲率处定锋面
              

     

    锋面等压线行锋面两侧等压线疏密显著寒潮冷锋附常密集等压线冷锋常较强正3h变压暖锋前常较强负3h变压

     
    ⑷ 风场分析:锋面附明显气旋式风切变

    ⑸ 云天气现象分析:般锋面附较明显云降水

    ⑹ 结合云图等资料分析判断
    1112 锋面气旋
      气旋指占三度空间高度中心气压低四周尺度涡旋气旋结构分锋面气旋锋面气旋里仅锋面气旋分析影响做简说明国典型锋面气旋江淮气旋蒙古气旋黄河气旋


    锋面气旋形成周期动画演示


                  江淮气旋
    江淮气旋注释容
    ⑴ 江淮气旋:指发生长江游淮河流域湘赣区锋面气旋春夏两季出现较特6月份活动旺盛常伴暴雨风天气江淮气旋东移入海常造成海风
     

                蒙古气旋云图
    蒙古气旋注释容
    ⑵ 蒙古气旋:蒙古气旋发生发展贝加尔湖东南方蒙古中部东部高原带约(100~115ºE40~50ºN)范围年四季均出现春秋两季常见尤春季蒙古气旋造成天气风发展较强气旋中心偏北部位常降水出现降水量带局性图12a气旋蒙古气旋

                  黄河气旋
    黄河气旋注释容
    ⑶ 黄河气旋:指黄河流域产生气旋常常影响黄河游辽东半岛山东半岛等区暴雨影响系统暴雨中心般出现气旋中心前方暖锋前部冷锋附出现局部暴雨黄河气旋东移入海常造成海风
     
    1113 倒槽

                  倒槽
    倒槽注释容
    倒槽指面图等压线开口南低槽南方暖湿空气密度较造成气压低值区般低槽等压线开口北倒槽正相反等压线开口南名倒槽低槽仅开口方性质发生机理天气分布等倒槽顶部曲率区域辐合强冷暖空气交绥时常会出现较降水
     
    1114 冷高压

                冷高压
    冷高压注释容
    冷高压位冷锋部前部伴强冷空气常带风沙尘降温等天气冷空气路径强度带天气预报中注意分析冷高压中心强度移动方
     
    1115 干线

                    干线
    干线注释容
    干线称露点锋水方湿度连续线垂直伸展仅达面1~3km穿干线面强水露点梯度达5℃km干线附强流天气容易发生区研究表明弱降水超级单体出现干线附弱降水超级单体风暴相伴天气现象包括雷雨风冰雹时会产生龙卷(俞鼎等2006)制作强流天气潜势预报时注意分析温度风连续外注意分析边界层露点连续线
     
    1116 辐合线

                  辐合线
    辐合线注释容
    指面附风场辐合线风风速辐合触发强流天气重机制边界层辐合线包括锋面雷暴出流边界(阵锋风)海陆锋辐合线等面辐合线分析强流天气潜势预报中重点分析项目面中尺度分析节中例子详细分析
     
    隐藏
    112 高空天气图
      高空天气图称高空等压面图常分析高空天气系统日常分析高空图925850700500300200100hPa等压面图高度分约15003000550090001200016000m高空图填探空站测风站该等压面位势高度(单位位势什米(dgpm))温度温度露点差风风速等
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          图14 MICAPS中高空填图
      面填图显示样根需行设置显示素显示区域范围图12b设置高空图中显示风风速

    图12(b)MICAPS中显示2009年8月17日0800 500hPa天气图
      分析等压面形势图解空间气压场情况等高线高(低)值区应空间高低压区等压面图等高线反映高空低压槽高压脊切断低压阻塞高压高空低涡副热带高压等天气系统位置影响范围等温线表示该等压面冷暖空气分布分析出冷暖中心冷槽暖脊等高线配合表征天气系统动力热力性质温度露点差判断该等压面相湿度情况分析出干湿中心湿舌干舌般认TTd≤4℃区域湿区T Td≤2℃区域水汽饱区通常云雨区相配合利风风速判断风切变风辐合辐散情况综合分析等高线等温线风场分析判断冷暖流强度等高线等温线相交气流冷区吹暖区时冷流反暖流流强度三方面判断:① 等高线疏密程度般等高线越密风速越流强度越② 等温线疏密程度等温线越密说明温度梯度越流强度越③ 等高线等温线交角般交角越接90°流强度越强等高线等温线行没明显温度流
      面天气图分析样分析高空天气图时识判断出高空影响系统正确预测未发展变化准确预报天气意义重图12b MICAPS台显示2009年8月17日0800 500hPa图图中清晰槽线切变线副热带高压阻塞高压切断低压高空低涡等天气系统


                  横竖槽
      ⑵ 切变线:指风场连续线般两侧风明显气旋式切变切变线附气压高度变化明显偏北风西南风间切变冷式切变常呈东北—西南偏东风偏南风西南风切变暖式切变常呈东—西西北—东南走外两高压间切变称两高切变图12b中陆高压副热带高压间两高切变切变线附强辐合常降水天气产生般降水出现700hPa切变线南850hPa切变线北区域

              切变雨区

              切变种类
      ⑶ 副热带高压


            副热带高压(带状)
      副高活动着明显季节变化般说冬夏位置北移强度增夏冬位置南撤强度减弱年中北进南撤匀速行进稳定少变缓慢移动跳跃三种形式均言冬季副高脊线15ºN附34月份开始缓慢北移5—6月间(般6月中旬)出现第次北跳脊线北跳 20ºN北稳定20~25ºN间月左右7月中旬脊线次北跳越25ºN7月底8月初副高达年中北位置9月副高南撤退



    副高周围天气动画演示
      ⑷ 阻塞高压:西风带长波槽脊发展演变程中脊断北伸时南部南方暖空气联系会冷空气切断脊北端出现闭合环流形成孤立暖高压中心做阻塞高压(简称阻高)时西风带长波槽脊度增加
      亚洲阻高出现乌拉尔山鄂霍茨克海贝加尔湖区分称乌拉尔山阻高鄂霍茨克海阻高贝加尔湖阻高

    图12(b)MICAPS中显示2009年8月
    17日0800 500hPa天气图
    阻塞高压注释容
    图 12b中阻高乌拉尔山阻高亚洲区年567三月出现阻高机会中心55~60ºN范围维持时间均约8天左右短3~5d阻塞高压国暴雨重影响乌拉尔山阻高脊前常冷空气南东侧低槽加深分裂槽东移影响国降水时中纬度直西风气流利稳定纬型暴雨形成鄂霍茨克海阻高国梅雨影响常乌拉尔山阻高贝加尔湖槽时建立西风急流分北方南方绕断槽引导冷空气南达江淮流域暖湿空气交绥形成范围暴雨区贝加尔湖阻高青藏高压相连形成南北高压带时环流度加高压带海副高间狭长低压带造成北方强型暴雨外冬季阻高建立崩溃常造成国范围寒潮天气
     
    ⑸ 切断低压:指流层中层出现堆孤立冷空气(气压场表现低压)北方冷空气间暖空气切断南北方冷空气低层连接起
      高空图切断低压两种形式:种显著阻塞高压存(图12b中东部海低压)种阻塞高压时出现密切关联切断低压(图12b中阻高前部低压)国常见切断低压东北冷涡年四季出现春末夏初活动频繁天气特点造成低温稳定性雷阵雨天气东北冷涡西部常冷空气断补充南面图常表现条副冷锋南移动利冷涡西西南南东南部发生雷阵雨天气类似天气连续天重复出现
      ⑹ 高空低涡:介绍国天气密切相关东蒙冷涡西南涡西北涡
      东蒙冷涡:指发生蒙古民国中东部冷性低涡常形成亚洲高空阻塞形势春末秋初会出现尤初夏影响严重影响国西北华北东北区东蒙冷涡带天气出现冷涡东南方常造成午傍晚雷雨风冰雹等强流天气具日变化明显时间短强度局部性明显持续数日等特点点降水达暴雨

              东蒙冷涡
    点击查西南涡动画演示
      西北涡:西北涡指700hPa柴达木盆青海湖带(99~105ºE34~38ºN)发展东移低涡种低涡原暖性形低涡冷空气入侵斜压性加强低涡开始东移低涡进入甘陕区受西南气流输送水汽影响水汽凝结反馈作促低涡进步发展加强前部暖切变线东移呈字形切变线暴雨产生低涡前部暖切变线
      ⑺ 高空急流:高空急流指出现流层顶附流层中股强窄气流轴呈准水状急流中心风速30ms(图15a)国天气密切关系高空急流:极锋急流副热带急流热带东风急流

      风速变化高空急流入口区出口区次级环流产生高空急流入口区北侧辐合沉气流南侧辐散升气流出口区相反北侧辐散升气流南侧辐合沉气流高空急流面锋面时存时高空急流出口区北侧(入口区南侧)冷锋段面冷锋前升运动高空急流次级环流升气流叠加利灾害性流天气发展时强烈减压作促爆发性气旋发展处高空急流出口区南侧(入口区北侧)冷锋段锋前低层升运动受高空急流次级环流沉支压制起减弱流天气作
      ⑻ 低空急流:指出现600hPa支风速>12ms强风带(图15b)850hPa低空急流明显日变化般日落时开始增凌晨日出前风速轴水汽轴致低空急流北方输送量水汽雨暴雨区常出现急流轴左前方急流轴常风速突然加现象成风速脉动风速脉动区游常较降水发生

    图15 2010年8月5日0800高低空急流分布图(a) 200hPa风场阴影风速≥30ms风速区箭头高空急流轴

    图15 2010年8月5日0800高低空急流分布图(b) 850hPa风场虚线风速≥12ms等风速区箭头低空急流轴
      静力学关系热成风关系决定高低空天气图间配置预报天气仅张天气图仅分析种天气系统需高低空面综合分析考虑形作述天气系统带天气会发生变化需预报员实际工作中断总结积累验更天气预报图
    隐藏
    113 Tlnp图
       Tlnp图种判断测站气层结稳定度预报强流天气重工具常种辅助天气图根干空气绝热方程湿空气绝热方程制作图表称绝热图热力学图详情进入
    Tlnp图动画演示
      Tlnp图点绘曲线温度层结曲线露点层结曲线状态曲线温度层结曲线探空资料点绘出表示测站空气温垂直分布情况称环境曲线层斜率代表层实际温度递减率γ露点层结曲线探空资料表示测站空水汽垂直分布情况状态曲线指气块升程中温度变化曲线气块水汽未饱时干绝热递减率降温饱湿绝热递减率降温状态曲线饱点干绝热线饱点湿绝热线组成

    1131 稳定度判
    薄气层稳定判断动画演示
      实际气中γ>γd绝稳定情况少晴朗白天面气层出现γ<γm绝稳定层结通常出现晴朗夜间数情况条件稳定层结
    整层气稳定度判断动画演示
    流性稳定动画演示
      流性稳定条件性稳定潜稳定气层稳定需定外加抬升力作触发机制潜稳定性转化成真实稳定条件性稳定实现局热流动力子气块进行抬升造成局性雷雨天气流性稳定实现范围整层抬升运动作触发机制天气系统配合形作造成流性天气较剧烈范围较


    1132 常特征高度指数意义应
      MICAPS 3 台中右侧显示列物理量分析表输出种特征高度热力动力温湿条件量指数里常特征高度指数物理意义应简说明

      ⑴ 抬升凝结高度LCL:指气块绝热升达饱时高度 图通面温压点B干绝热线通面露点A等饱湿线交点C高度LCL(图16)超高度水汽凝结现象LCL高低反映云底高低
      ⑵ 流高度LFC 指条件性稳定气层中气块受外力抬升稳定状态转入稳定状态高度 图状态曲线层结曲线第交点D高度LFC(图16)点气块温度环境温度加外力气块继续加速升流发展 LFC高低决定流需抬升力强弱
      ⑶ 流凝结高度CCL指假设面水汽变面加热作层结达干绝热递减率种情况气块干绝热升达饱时高度 图通面露点A等饱湿线层结曲线交点F高度CCL(图16)空气热流开始凝结高度估计气团部局热流产生流云云底高度
      ⑷ 流温度Tg:指气块流凝结高度干绝热降面时具温度 图F点干绝热线降达面时应温度流温度Tg(图16)TgT决定着局热流发生难易面加热气温超Tg发生热流否会产生热流
      ⑸ 流限:流达高度验云顶衡高度ELC 图状态曲线层结曲线第二交点E高度(图16)
      ⑹ 0℃层高度:指环境温度0℃应高度形成冰雹条件特征参数般600hPa约4km高利冰雹产生
      ⑺ 沙氏指数SI:SIT500TS中T500500hPa实际温度TS850hPa等压面湿空气团干绝热线升达凝结高度湿绝热线升500hPa时具气团温度理SI负值愈愈利稳定单位:℃国外研究SI流天气关系(气科学词典编委会 1994):
      SI>3℃ 发生雷暴性没
      0℃<SI<3℃  发生阵雨性
      3℃<SI<0℃ 发生雷暴性
      6℃<SI<3℃ 发生强雷暴性
      SI<6℃ 发生严重流天气(龙卷风)危险
      ⑻ K指数 K(T850T500)+Td850(TTd)700K指数验指标时反映气层结稳定度中低层水汽条件般K值越潜越气越稳定单位:℃
      ⑼ 流效位CAPE 气块定环境中绝热升时正浮力产生量垂直积分风暴潜强度重指标 图CAPE正气块升曲线环境温度曲线流高度(LFC)衡高度(ELC)围成正面积区域单位:J•kg1
      ⑽ 流抑制效位CIN:CIN正 图流高度负面积表示发生流需克服量CIN太抑制流程度流易发生太稳定量易低层积聚易发生太强流
    1134 逆温层性质作
      预报中注意分析稳定层结外注意分析低层稳定层结尤关注逆温层等温层分析谓逆温指温度高度增加产生原分辐射逆温扰动逆温沉逆温锋面逆温(图18)

                      图18 (a) 辐射逆温
    辐射逆温注释容
    ⑴ 辐射逆温:表面强烈辐射冷造成般厚度面起达十米百米逆温层限垫面接触湿度逆温层顶稳定层阻碍水汽输送湿度较

                      图18 (b) 扰动逆温
    扰动逆温注释容
    ⑵ 扰动逆温:摩擦层扰动混合作产生逆温特征逆温层面间层结曲线干绝热线行水汽分布均匀水汽逆温层界开始急剧减少逆温层高度约1km摩擦层顶吻合

                      图18 (c) 沉逆温
    沉逆温注释容
    ⑶ 沉逆温:整层空气沉时气层压缩形成特征空中定高度气温露点差较差值高度升高增

                      图18 (d) 锋面逆温
    锋面逆温注释容
    ⑷ 锋面逆温:暖空气凌驾冷空气造成特点湿度温度时高度升高增加
      逆温起抑制流发展作时水汽量低层聚集夏季旦逆温层结破坏低层量释放利强流发生低层逆温预报雾重点考虑素
    隐藏
    12 物理量诊断分析
      物理量诊断分析种实测资料数值预报产品结合适热力学动力学诊断方程关心物理量方程中项进行计算天气演变程中物理程变化作进行定量估计解释揭示加深气运动规律认识种效手段关物理量源物理意义计算天气分析预报物理量计算基础(刘键文等 2005)现代天气预报技术方法(章国材等 2007)等关书籍进行详细介绍里仅9210系统发产品预报业务中常物理量意义分析应进行简说明
    121 水汽条件
      :湿相湿度水汽通量水汽通量散度
      ⑴ 湿
       单位:g•kg1量级100~101
      湿指某容积中水汽质量容积中空气总质量值表征空气湿度物理量湿具保守性空气团发生膨胀压缩时水分凝结蒸发中水汽质量空气总质量变湿保持变讨湿空气升降程时常湿表示空气湿度
      ⑵ 相湿度
       量级100~102
      相湿度空气中实际水气压时气温饱水汽压值百分表示饱水汽压温度改变相湿度决定水汽压温度增减通常水汽压变化较气温变化慢温度起导作水汽压定时温度降低相湿度增反相湿度减雾霜夜间清晨产生温度降相湿度增结果
      ⑶ 水汽通量
       单位:g•(cm•hPa•s) 1量级102
      称水汽输送般指水水汽通量单位时间流气流方垂直单位截面水汽克数表征水汽源水汽量
      ⑷ 水汽通量散度
    单位:g•(cm2•hPa•s) 1量级107
      指气运动引起水汽集中程度A>0水汽通量辐散区区域水汽减少A<0水汽通量辐合区水汽增加较降水预报时仅关注否水汽输送更关注否水汽辐合特低层水汽通量辐合降水强度贡献十分明显

    图19(a) 2009年8月21日0800
    700hPa水汽通量(实线)湿(虚线)
    水汽通量注释容
    图192009年8月21日0800 700hPa水汽通量925hPa水汽通量散度图中孟加拉湾直东北方明显水汽通量值区源源断水汽华北区输送925hPa水汽通量散度显示河北中南部明显水汽辐合日河北中南部出现区域性暴雨
    隐藏
    122 动力条件
      :涡度散度垂直速度
      ⑴ 涡度
      涡度矢量表征流体旋转特性般计算涡度垂直分量
      垂直相涡度值 单位:s1量级106~105
      日常分析预报中说涡度指垂直相涡度常表征系统强度天气学原理知脊区应负涡度中心槽区应正涡度中心高层负涡度低层正涡度相配置常常反映较显著垂直升运动
      ⑵ 散度
    单位:s1量级107~106
      表征流体水辐散程度物理量辐散正辐合负低层辐合高层辐散配置表明存显著升运动散度场正负中心分布形势强流天气分布密切关系降水区移辐合区致中尺度辐合区常先降水1~2h出现掌握中尺度散度场变化预报未短时中尺度降水暴雨出现重
      ⑶ 垂直速度
      表征气垂直运动
      (xypt) 坐标系里单位:hPa•s1量级104~102
      (xyzt) 坐标系里单位:m•s1量级102~100
      垂直运动仅会引起水汽热量动量涡度等垂直输送气绝热变化水辐合辐散运动相联引起湿度温度涡度变化天气系统发生发展作垂直速度天气分析预报中常物理量
    隐藏
    123 热力条件
       :假相位温总温度
      ⑴ 假相位温
    单位:K量级102
      表达式中r混合见温度气压水汽含量函数表示温压湿综合物理量预报业务中常重物理量气压条件越空气越暖湿反空气越干冷850hPa分布预报员常关注重点暴雨时850hPa值般330K反映气中层结潜稳定暴雨落区般0~15K间
    ⑵ 总温度(TT)
      直接决定气状态量:显热(cpT)潜热(Lq)位(gZ)动(v22)总量(Et)指述四种量引入总温度相应表征气中总量
    单位:K量级102
      业务中常式计算总温度: 单位:℃量级101
      值越表示气中总量越
    隐藏
    124 稳定度
       :SIKCAPE(113节中已介绍)
      Ky指数称山崎指数Ky=(TASI)(1+(TTd)850)量级100~101
      中TA850hPa500hPa间均温度流SI沙氏指数
      该指数根日气象工作者认流发生三条件(气稳定度低层水汽升运动)纳成常判断否发生雨物理参数统计Ky≥1注意雨发生Ky≥2雨发生性Ky≥3雨发生性较高Ky≥5发生暴雨
    隐藏
    125 混合指数
      理查逊数Ri
    量级100~102
      物理表示气静力稳定度动力稳定度综合参数量作气块浮升消耗量通湍流尺度风场够量
      降水分析预报中(静力量相总温度)代变换

    中气柱层总温度差层风速矢量差层均气压层取500hPa850hPa等压面时C≈1488 Ri数流活动间判:Ri<2时积雨云产生Ri<1时雷暴产生1≤Ri≤025时系统性流产生
    隐藏
    126 流
      :温度流总温度流涡度流水汽流业务常温度流涡度流
      ⑴ 温度流
    单位K•s1量级105
      温度冷暖流表明气斜压性种度量尺度天气系统发生发展均关外预报常关注850hPa500hPa温度流差值差值>0表明低层暖流高层冷流利稳定层结加强反表明低层冷流高层暖流利稳定层结加强
      ⑵ 涡度流
    单位:s-2量级1010
      表征水风引起涡度输送中相涡度流作槽脊移动高空槽前正涡度流引起辐散槽负涡度流引起辐合
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    127 诊断物理量综合应
      预报中发现种物理量区季节天气系统层次差异暴雨例表11东北区天气系统性质暴雨时物理量差异(郑秀雅等 1992)预报员应针灾害性天气具体分析总结物理量应验指标提高预报准确率


    13 卫星云图
      日常天气预报业务工作中天卫星云图加强卫星资料应力提高灾害性天气预报预警准确率防灾减灾具重意义2005年6月1日国第颗业务服务静止气象卫星(FY2C)正式投入业务运行2006年12月8日 FY2D业务卫星成功发射FY2DFY2C实现轨备份形成双星组网观测力形成国范围高15min次连续观测时风云二号卫星数实时生成图产品定量产品通气象部门9210通信系统陆续分发省市气象台预报员实时应2009年11月FY2E代FY2C业务应
    131 红外云图特征
      卫星105~125μm通道云图称作红外云图长波红外云图种云图反映面云面红外辐射亮度温度分布种云图色调越暗表示红外辐射越温度越高色调越浅表示红外辐射越温度越低红外云图色调决定物体温度根种云图色调差估计面云面温度相分布云相高度红外云图全天进行观测预报业务中频率高
    红外云图特征动画演示
    132 见光云图特征
    见光云图卫星仪器见光谱段测量面云面太阳辐射反射辐射转换色调决定反射太阳辐射反射太阳辐射色调白反暗种黑白色调太阳天顶角物体反率关
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      定太阳天顶角物体反率越色调越白反率越色调越暗见光云图色调估计反率区分种物体云表间反率差异见光云图容易云表区开目标物色调太阳高度角关卫星观测季节天卫星观测时刻关白天见光云图早晨傍晚观测太阳高度角低光条件差图片灰暗
    见光云图特征动画演示


      见光云图夜间预报业务中较红外云图频次相较少见光云图红外云图长处
      ⑴ 见光云图空间分辨率FY2C(FY2E)见光云图空间分辨率星点125km红外云图空间分辨率星点5km说利见光云图更捕捉尺度流云团局流天气预报意义非
    见光云图(分辨率)动画演示


      ⑵ 雾见光云图表现纹理均匀边界整齐光滑形等高线吻合中高云明显区白天利见光云图结合红外云图较容易识雾红外云图容易雾表混淆
    见光云图(雾)动画演示


      ⑶ 沙尘暴具极高反射率见光云图较容易低云区分红外云图顶部亮温低云接区分
    见光云图(沙尘)动画演示


      ⑷ 见光云图暗影(见光图中太阳斜射云形成阴影)利暗影清晰识强流云团云顶云顶流发展旺盛区域雷暴冰雹暴雨等相关强流天气落区预报强指示意义
    见光云图(暗影)动画演示

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    133 水汽图特征
      67μm中心吸收带水汽强吸收带卫星测量吸收带辐射推测云中水汽含量吸收带出图称水汽图67μm波段辐射探测提供气整层水汽含量信息获气层中层水汽分布情况中中纬度区贡献层412hPa附
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    水汽图动画演示


      红外图样水汽图发射辐射转换成温度显示温度高度递减流层部高湿区显冷(亮)低湿区显暖(暗)水汽图色调愈白表示流层中层水汽含量愈反愈少
      水汽云图描述流层中层水汽分布情况引起降水水汽源低层业务中水汽图容易忽略中层天气系统水汽图非常清晰水汽作气运动示踪物预报员通观察水汽云图够踪中层天气系统运动变化弥补常规气象观测资料时空尺度足造成便
      纳总结法国气象局预报研究保加利亚科学院研究成果(方翔等译 2008)结合卫星气象学知识业务应体会应水汽图列信息:
      ⑴ 低850hPa高度低云表发射辐射气水汽全部吸收达卫星水汽图表低云清楚
      ⑵ 水汽图天气系统红外云图更完整连续气环流特征更清楚特云区红外云图反映水汽分布水汽图表现
      ⑶ 图中亮暗区域分流层中部湿干空气相联系图中正变亮区表征升运动正变暗区域表征沉运动
      ⑷ 动画显示水汽图解流层中层流场均状态水汽图良连续性时间尺度提早判断高层气流否发散型气流发散型气流抽吸作利升运动
      ⑸ 动画中显示出亮暗特征间边界演变亮暗特征间相互作趋势指示着重动力程发展
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    134 云图综合分析
      三种云图特征长预报业务中仅某种云图白亮云团判断云强降水综合分析判断般业务中常条验:
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    ⑴ 三种云图均白亮云团积雨云(Cb云)常伴雷雨风等流性天气

    图110 2009年8月27日1500FY2C卫星云图 (c)水汽图
    ⑵ 云团红外水汽图白亮见光图灰白中高云般会强天气
    图110 2009年8月27日1500FY2C卫星云图 (b)见光云图
    ⑶ 红外图灰暗色见光白亮水汽图明显表明低云易降水产生
    图110 2009年8月27日1500FY2C卫星云图 (a)红外云图

    图111 2010年11月11日0800FY2E红外云图
    0800 500hPa高空形势图叠加显示
    红外云图注释容
      综合分析时刻三种云图分析出云系层次进分析应天气图110见ABCD明显逗点云系中B处红外灰暗色见光白色水汽图明显表明B处低云A处红外水汽白亮见光变灰暗表明减弱流云CD弱锋面云系中流云团发展造成27日傍晚河北省中部部分县市雷雨风强流天气红外水汽图E处逗点云系见光图没明显逗点状表明处高层低涡系统低层涡旋明显外GF处层云系中流云团中高云系低云等
      业务中运MICAPS台强叠加显示功云图实况叠加显示分析系统云图特征变化趋势(图111)图中见东北气旋冷锋云系结合高空形势场分析温度槽落高度槽东北气旋发展云图数值预报产品叠加显示特水汽图数值预报物理量场叠加助加深云图表现气动力程理解暴雨章进步分析说明
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    135 卫星反演资料应
      图产品省市气象台均通9210通信系统发风云二号卫星反演产品里仅常两种产品简说明产品生成原理应相关手册(许健民等 2008)查里赘述
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      ⑴ 气运动矢量(云迹风云导风)产品
      根连续三幅云图中图块(简称示踪云)移动估算出气运动应注意根云运动量估计风常规面观测风卫星云迹风表示长 间范围运动反映影响常规观测值尺度运动
      云迹风资料揭示云移动规律气运动天气系统发展演变特利流层部环流形势判

    图112 2010年11月10日0800云导风资料
    云导风注释容
    图112业务台中张云导风资料实际工作中利云迹风资料判断流层部否急流急流否呈疏散型分布疏散型急流流层部低空急流否耦合等等暴雨强流天气发生发展出正确判断关应暴雨章中详细说明
     
      ⑵ 卫星黑体亮度温度(TBB)产品
      TBB卫星通扫描辐射仪观测垫面物体获取量化处理辐射值反映垫面亮度温度状况云少云区TBB表黑体辐射亮温值较高云区中TBB云顶黑体辐射亮温值较低般TBB值越表明云顶越高流越旺盛

    新双星运行动画演示



    图113 2010年11月10日2215FY2D卫星相
    黑体亮温(K)2010年11月1011日
    0800 24h雨量(mm)叠加图
    14 雷达图
      天气雷达高时空分辨率时准确遥感探测力成灾害性天气特中尺度灾害性天气监测预报预警等方面极效工具目前普勒雷达生成量产品分基产品导出产品基产品指基数直接形成分辨率数显示级反射率子(R)均径速度(V)谱宽(SW)业务中常反射率子径速度产品降水天气系统识预警技术建立反射率子径速度结构基础导出产品指气象算法处理产品预报中起提示参考作节业务应普勒雷达产品进行简介绍
    141 雷达强度回波分析
    1411 降水回波
      雷达探测气通接收气象目标物散射回电磁波列回波信号表现电磁波气中传播遇物体等会产生反射现象造成回波常见非气象回波物回波海浪回波晴空回波旁瓣回波二次回波超折射回波等虚假回波业务中结合资料气象回波进行区分降水回波业务中分析回波分流性降水回波层状云降水回波混合性降水回波
      流性降水回波特点回波强度般>40dBZ块状结构明显层次清晰垂直发展旺盛水尺度垂直尺度相回波顶高般>10km甚高达18km种回波体分明发展迅速生命史般十分钟1~3h根生命史结构分单体(生命史<45min孤立体)超级单体(生命史>45min孤立体)单体单体超级单体常常形成雷雨风冰雹局暴雨冰雹等灾害性天气雷达观测分析重点
      层状云降水回波般高层云雨层云形成回波特点回波面积般呈片状回波相较均匀回波强度般<40dBZ回波顶高般<8km应天气连续性降雨降雪零度层亮带层状云降水回波重特征成云层冰粒子通零度层时发生相变散射突然增形成相强回波带PPI表现环状(图114a)通常较高仰角较明显
    图114 SA普勒雷达强度回波组图(a)零度层亮带
    1412 回波形态分析
      利回波形态回波分:
      ⑴ 带状回波:属流性降水回波般飑线锋面相联系传播方回波带垂直
      ⑵ 块状回波:流单体回波
      ⑶ 螺旋状回波:般台风低涡关
      ⑷ 片状回波:层状云降水回波相联
      国外气象工作者利回波形状研究强风暴取识预警意义研究成果:
      ⑴ 钩状回波:流性强降水回波侧出现弯曲钩超级单体风暴常产生冰雹龙卷击暴流等强天气

    图114 SA普勒雷达强度回波组图(b) 钩状回波三体散射回波
      ⑵ 弓状回波:呈线状排列流单体族前边缘呈弧形张弓常称飑线中心回波强度>50dBZ常产生冰雹击暴流

      ⑶ V型缺口回波:普勒雷达强度回波超级单体中强烈入流出流造成V型回波区弱回波前侧V型缺口回波表明强入流气流进入升气流侧V型缺口回波表明强沉气流产生破坏性风

    图114 SA普勒雷达强度回波组图(c)V形缺口
      ⑷ 三体散射回波:S波段雷达强度图径方长钉状回波雷达波束遇非常湿冰雹时发生雷达微波散射假象该虚假回波位强反射风暴核着雷达径外定距离通常具较低反射率子值(般20dBZ)识冰雹重判

    图114 SA普勒雷达强度回波组图(b) 钩状回波三体散射回波
    1413 回波结构分析
      根回波强中心层位置配置强回波面积体积强回波伸展高度致推测弱回波区回波流程度相应天气现象量观测研究表明回波顶相低层反射率子位置指示流风暴强弱(俞鼎等2005)风暴加强超级单体阶段升气流变成基竖直回波顶移低层反射率子高梯度区位持续界弱回波区BWER(传统称穹窿)(图114d)BWER中层悬垂回波包围弱回波区强升气流区冰雹落BWER相邻反射率子高梯度区

    图114 SA普勒雷达强度回波组图(d) 穹窿结构
     
    1414 回波动态分析

    回波动态分析动画演示
    动画显示分析回波移移速回波发展消散回波合分裂等致推测相应天气变化
     
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    142 普勒速度图分析
      普勒雷达提供反射率子强度外利物理学普勒效应测定降水粒子相雷达运动速度通种速度信息推断风速分布进确定气风场气流垂直速度分布湍流情况等
    1421 边界层急流分析
      普勒雷达测粒子相雷达运动速度径速度Vr规定远离雷达方正Vr>0雷达方负Vr<0Vr真实全风速真实风矢量测点径分量般业务认Vr达12ms判断该仰角探测层次急流存普勒雷达测速范围定限制限扩真实Vr超出测速Vrmax时产生速度模糊现象风连续性原理速度模糊现象速度图表现正(负)突变成负(正)中间没零速度渡正确识速度模糊现象更判断风速进快速判断低层特边界层否急流低层急流暴雨预报具重意义雷达显示速度Vrd实际径速度Vra关系:
    Vra=Vrd (-Vrmax≤Vra≤Vrmax)
    Vra=Vrd+2Vrmax (Vra>Vrmax)
    Vra=Vrd-2Vrmax (Vra<-Vrmax)
    1422 范围降水速度回波特征
      范围降水速度回波特征表现回波尺度回波时空变化较快速判断降水持续发展减弱结束首先认识牢记尺度辐合辐散场冷暖流速度图特征等距离圆雷达负速度区面积远离雷达正速度区面积风辐合远离雷达正速度区面积雷达负速度区面积风辐散风高度转(零等速线呈S型)暖流风高度逆转(零等速线呈反S型)冷流

    图115 普勒速度图尺度风场
    (a)暖流+风辐合
    暖流+辐合型注释容
    (图115a)图中零等速度线S型风高度转暖流零等速度线段明显弯正速度观测范围150km等距离圈负速度面积正速度面积风辐合种形势场表示水汽输送低层辐合利抬升利降水持续常出现降水开始前降水程初期
     

    图115 普勒速度图尺度风场
    (b)暖流+风辐散
    暖流+辐散型注释容
    (图115b)图中20km距离圈零等速度线S型零速度线弯负速度区转程度弯正速度区转程度负速度区面积正速度区面积种形势场水汽输送低层辐散利抬升降水持续降水减弱趋结束2009年8月21—22日石家庄出现连续降水天气图115中bcd三图次程三时次速度图图115b时刻低层暖流没辐合降水逐渐减弱

    图115 普勒速度图尺度风场
    (c)冷流+风辐合
    冷流+辐合型注释容
    (图115c)图中约30km范围零等速度线反S型零速度线弯正速度区逆转程度弯负速度区逆转程度负速度区面积正速度区面积种形势然辐合抬升没水汽输送利强降水持续图115c时刻正强降水时刻降水逐渐减弱

    图115 普勒速度图尺度风场
    (d)冷流+风辐散
    冷流+辐散型注释容
    (图115d)图中约30km范围零等速度线反S型负速度区面积正速度区面积种形势利降水产生般难捕捉种配置速度图图115d时刻短历时强降水期降水明显处减弱阶段
        
    1423 中尺度系统分析
      造成冰雹龙卷风局暴雨击暴流等强流风暴速度图表现中尺度气旋中尺度辐合辐散逆风区等造成冰雹龙卷风局暴雨击暴流等强流风暴速度图表现中尺度气旋中尺度辐合辐散逆风区等
      中尺度气旋特征:正(负)速度中心离开雷达距离相等呈方位称中间条零速度线负中心负速度区雷达探测方左侧正中心正速度区雷达探测方右侧

    图116 普勒速度图中尺度系统特征(a)中气旋
      中尺度辐散(击暴流)特征:正(负)速度中心条径线呈距离称负速度中心负速度区雷达距离侧正速度中心正速度区远距离侧

    图116 普勒速度图中尺度系统特征(b)中尺度辐散
      逆风区特征:片正(负)速度区中嵌套着块相反速度回波区称逆风区分析逆风区时注意强度(速度差值)尺度(逆风区面积)厚度(仰角分析)高度(存高度)

    图116 普勒速度图中尺度系统特征(c)逆风区
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    143 产品应
      ⑴ 垂直累积液态含水量(VIL)
      利反射率子强度资料含水量间关系反演出云层含水量判强降水降水潜力短历时强降水冰雹等灾害性天气效工具业务中应较产品
      ⑵ 回波顶高(ET)
      ≥18dBZ(调)反射率子探测时显示高仰角基础回波顶高度该产品识风暴强度时较意义业务中发现般冰雹ET较局暴雨高
      ⑶ 垂直风廓线(VWP)
      普勒天气雷达系统获取径速度分布数定假设条件通反演获取某高度面均风风速(VAD)VAD产品基础应体积扫描资料半径30km水区域中均风风速高度变化垂直廓线产品分析环境风高度时间变化识均风高度切变时间变化时较高价值注意强流非线性风场应VWP资料分析VWP提供辐合辐散信息
      ⑷ 中气旋(M)
      识原理等距离圆寻找速度致增加段然进行分类应时注意速度模糊会造成空报漏报外速度中心距离10km该产品显示中气旋种速度产生强天气预报中注意关注
      ⑸ 冰雹指数(HI)
      强度立体资料动探测中空强度弱回波区回波悬垂区等推测冰雹发生概率业务中应统计发现冰雹指数△时注意查否降雹冰雹指数▲时降雹
      ⑹ 风暴路径信息(STI)
      显示识风暴单体质心现隔15min位置长外推预报时效1h
      ⑺ 组合反射率子(CR)
      体积扫描获取回波强度数分成干1km×1km4km×4km底面积垂直柱体柱体寻找回波强度dBZ值显示图外CR产品附联合属性表表中提供风暴顶均径速度反射率子算法识出冰雹中气旋等关信息
      ⑻ 降水产品
      根ZR关系利体扫低四仰角反射率子导出1h累积雨量3h累积雨量风暴总降水量时注意实时雨量进行订正
    15数值预报产品
    151 数值预报产品应
      着数值预报水断提高目前数值预报已成现代气象业务基础日常业务中数值预报产品已成中短期业务预报参考资料
      国外数值预报起步较早产品应时间较长目前9210发国外数值预报资料格点预报资料(表12)日传真图资料日传真图资料容00~96h500hPa高度涡度面气压场风12h24h降水量00~36h500hPa温度700hPa温度露点差850hPa温度风700hPa垂直速度96~120h500hPa高度涡度面气压场850hPa温度等资料

      国业务数值预报发展起步相较晚发展较快目前9210系统发T213T639GRAPES等数值预报产品
      T213L31国国家气象中心第代规模行机实现中期数值预报模式2002年9月代T106正式业务化运行T213L31模式48h预报先进国外模式相差96h预报差距明显
      T639业务T213中期数值预报系统基础发展具较高模式分辨率达全球水分辨率30km垂直分辨率60层T639模式边界层程更细致描述850hPa垂直分辨率12层T213模式仅5层更适合支撑短时预报T6392008年6月正式业务运行全国发布产品目前发产品1000~200hPa层次高度场温度场风场水汽通量水汽通量散度温度露点差假相位温等物理量场面10m风场2m温度相湿度海面气压总降水量等应表明T63972hEC数值预报相差较
      GRAPES国研发新代全球区域化预报系统2004年底试运行天实时发布预报产品试表明预报参考价值目前9210系统发预报产品预报范围中国范围(70~140ºE20~60ºN)输出0~54h6h预报结果预报素层次T639产品相似
      MM5WRF中尺度数值预报模式特点时空分辨率高许区域气象中心省级气象台化模式输出逐h降水温度等素预报
      面众数值预报产品业务中运MICAPS台逐显示数值预报产品素叠加显示针某素时显示家预报结果进行分析

    图117 数值预报叠加显示图
    (a)2009年12月2日2000EC500hPa高度(粗)
    面气压场(细)叠加显示
    高度面气压场
    图117aEC 500hPa高度面气压场叠加显示通高低空综合分析进行预报

    图117 数值预报叠加显示图
    (b)2010年7月25日2000T639(粗)EC(细)
    500hPa高度48h预报场图
    预报场
    图117bT639EC两种数值预报500hPa高度48h预报场图中见两种预报东北冷涡位置强度较致副热带高压陆高压预报差预报时结合实况卫星等资料进行综合分析
     
    隐藏
     
    152 数值预报产品检验
      数值模式初始场误差模式物理程描述完全数值计算误差等常数值预报产品存预报误差应数值预报产品时定进行检验订正
    1521 形势场检验
      形势场检验模式研发员诸均误差均方根误差相关系数等定量统计检验结果预报业务中预报员关心数值预报某种天气系统预报偏快偏慢强度偏强偏弱MICAPS30版广预报员提供种工具进行述容定性检验

    图118 数值预报时效预报场数值
    预报初始场图 (a)EC2009年11月27日
    2000 500hPa高度场分析场(红)24h(黑)
    48h(黄) 72h(紫)预报场图
    预报场
    图118aEC2009年11月27日2000 500hPa高度场244872h预报分析场图中中纬度槽预报244872h均预报偏弱着时间延长误差明显加该系统进行预报时注意略偏强方进行订正

    图118 数值预报时效预报场数值
    预报初始场图(b) 2009年11月27日
    2000 T639(兰)EC (红)GRAPES(绿)
    500hPa高度分析场实况分析场(黑)图
    高度分析场实况分析场
    图118bT639ECGRAPES2009年11月27日2000 500hPa高度分析场实况分析场图图中中纬度槽分析国GRAPESEC分析场实况较接T639分析场略偏弱验指出预报场时注意结合涡度场等资料进行订正
      日常业务中注意检验分析外中央气象台发指导预报网站中均数值预报产品天气学检验评估公报中期高空环流副热带高压海面气压场850hPa温度场850hPa切变线T639模式面2m相湿度降水等预报检验预报员时查期数值预报误差情况定解便预报中更数值预报产品
    1522 素值定量检验
      针降水温度等素预报进行准确性检验中央气象台省市气象台均开展区预报工具检验工作方面断发现问题改进预报模式方面帮助预报员针性工具图119出T213模式日格点资料2009年8月河北区降水检验TS结果图中见2009年8月国T213资料河北省244872h雨(L)中雨(M)雨(H)甚暴雨(S)预报均较日预报较

              (a)日格点资料                  (b) T213模式
                图119 数值预报2009年8月河北区降水检验TS结果
    16 探测资料图
      着国气象事业发展量特种气象观测设备正逐渐融入现代天气气候观测网中气象观测正工定性定时观测动化遥感遥测定量连续观测转变观测资料侧面认识天气系统演变改善数值预报模式初始场提高灾害性天气预报预警水等方面正发挥越越重作节简介绍风廓线仪基GPS水汽闪电定位仪等资料天气预报中应
    161 风廓线仪
      风廓线仪称风廓线雷达原理利气湍流雷达电磁波散射作遥感探测风速风廓线仪够提供风场种数产品探测数包括径速度谱宽信噪水风水风速垂直速度等垂直分布廓线资料
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      风廓线仪资料天气预报预警中应方面模式应利风廓线仪间断探测气中垂直风廓线资料通快速化技术改善中尺度数值预报模式初值提高模式预报质量方面日常天气预报预警业务中应利单站风廓线仪资料监测天气系统移测站时水风场垂直风场等连续变化解天气系统部流场结构判断天气系统否处酝酿发展衰亡阶段外利某区域部风廓线仪资料描述天气系统三维空间流场结构移动路径移动速度强天气短时预报预警中具潜应价值



    图120 2004年7月10日北京南郊观象台
    风廓线仪连续观测垂直剖面图
    北京南郊观象台风廓线仪连续观测垂直剖面图
    图1202004年7月10日北京城区发生局暴雨前位暴雨云团外侧南郊观象台风廓线仪连续观测结果1300前5500m风高度转暖流风高度逆转冷流1300中层冷流高度明显降低4400m1400前中层冷流厚度逐渐增加表明冷流略增加低层暖流中层冷流气层结稳定度加强暴雨云团迅速发展14001500m东南风逐渐加强风廓线仪位置位云团南侧东南风加强表明暴雨云团外侧低层入流加强5000~7000m逐渐西南风转西北风说明云团中高层出流区逐步扩加强初步认该暴雨云团逐步逐渐加强暴雨程持续

                  观象台
    图121 2006年7月8日23009日0500
    垂直风廓线演变(时间间隔:18m
    南郊观象台
    图1212006年7月8日夜间北京西部城区发生局性中尺度暴雨前两部距离暴雨中心点位置风廓线仪步观测结果分布南郊观象台海淀气象站两部风廓线仪连续观测结果距离暴雨中心40 km左右南郊暴雨程前边界层流层中层风风速没发生明显改变暴雨中心海淀边界层流层中层垂直切变发生明显改变
     

                  海淀
    图121 2006年7月8日23009日0500
    垂直风廓线演变(时间间隔:18min)
    海淀气象站
    较7月8日2300前(距离强降水开始2时)南郊观象台海淀低空风场海淀东风高度达700m中400~600m偏东风(6~8ms)明显面层(2ms左右)南郊观象台东风层次略偏低边界层风速垂直切变明显海淀两1000m基维持4~10ms西南风低层风切变流否形成重环境条件说海淀附更利流单体发生发展
      强降水开始(9日0120)暴雨中心海淀仅边界层东风明显加强1000m西南气流明显加强9日0320前海淀2000m空风存明显西南风转西北风程边界层东南风明显减弱表明中尺度切变线正海淀空暴雨云团正失利维持环境暴雨程趋结束
      例子出业务预报中利具高时空分辨率垂直风廓线资料通分析水垂直风场切变冷暖流冷空气侵入等变化分析判断系统演变进进行天气预报
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    162 基GPS水汽应
      研究发现气中线电信号延迟时间正信号传播路径气中水汽总含量利种关系反演GPS探测资料气降水量PWV(Precipitable Water Vapor单位面积气柱中总水汽量)
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      基GPS观测网水汽分布时间变化已广泛应数值预报模式中补充常规天气观测网水汽观测足改善中尺度数值预报预报力
      日常预报工作中定区域GPS观测资料绘制成水汽分布图时解整层气水汽分布状况确定值湿度区干区演变状况暴雨系统演变暴雨落区判断具重参考价值外单站GPS反演气降水量预报业务中具定参考价值曹云昌等研究PWV局降水关系时采2h PWV增量5mm作阈值出PWV迅速增加3~4h出现降水(曹云昌等 2005)陈雷等研究表明单站PWV反映降水季节区变化特征降水出现PWV高月非降水时段PWV均值(简称均值)时段影响天气系统PWV变化具变化特征部分降水程前24hPWV值1~3h增长4~5mm急升出现作降水预报指标(陈雷等 2007)
      2009年11月10—12日石家庄出现罕见暴雪天气程降水量石家庄市区935mm累计积雪深度达55cm日降雪量累积积雪深度均突破气象记录历史极值种极端天气程前GPS资料PWV明显变化石家庄降水11月10日0600左右开始730左右转降雪图122中见降雪天气前周11月3—8日PWV直处均值(8mm)(8~16mm)震荡表明石家庄空水汽聚积前日石家庄早晨均雾出现表明低层水汽较降水开始前48h8日0900开始PWV15h陡升9日0000达27mm石家庄11月GPSPWV均值(2005—2008年)3倍见空水汽总含量异常9日0000降雪开始10日凌晨PWV直8~16mm高位震荡10日持续降雪期间PWV直15mm震荡空水汽没明显减少石家庄空存充足水汽条件11日高空槽次东移影响时石家庄继续产生降雪

          图122 2009年11月2-16日逐时PWV10-12日逐时降水量变化图
      GPS资料具成低精度高时间分辨率高全天候观测等优点着GPS基站建设GPS基观测网形成资料天气预报业务中会发挥越越作
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    163闪电定位仪资料应
       闪电雷暴云中发生系列连续起电击穿程闪电定位系统雷电监测预警新型探测设备动连续实时监测闪电发生时间方位强度极性等特征参数应闪电资料够雷电灾害进行探测预警详情进入
      研究表明:发生超级单体雷暴中冰雹雨龙卷风等灾害性天气程雷电时空演变特征相关性观测发现闪电频数10次min雷暴般产生降雹100次min雷暴60产生降雹(张义军等 2006)李建华等通北京区暴雨冰雹两类强雷暴中闪电活动雷达回波反射率关系进行分析结果认降雨降雹天气闪具明显差异降雹天气正闪例较特降雹前正闪频数增加剧烈较降雹开始时间十分钟1h提前量总结北京区闪电通常发生45dBZ回波中(李建华等 2006)国外研究认热带低纬度风暴中闪电般发生30~40dBZ回波区中纬度闪电发生30~45dBZ回波区(Carey等 2000)
      实际监测预报预警中常常闪电定位仪资料资料(卫星资料雷达资料动站资料)起综合综合判断流活动性质强度移移速等
    17 中尺度分析
      中尺度分析指中尺度天气系统描述分析根Olanski(1975)尺度划分中α尺度200~2000km中β尺度20~200km中γ尺度2~20km强风暴天气系统水尺度般20~200km中尺度分析针产生雷雨风冰雹短历时强降水龙卷等强流天气中β尺度系统分析国开展中尺度分析业务相较晚国家气象中心2009年3月成立强天气预报中心进行强天气监测潜势预报目前方面运常规观测资料中尺度数值预报分析发生性进行潜势预报方面运非常规动站加密观测资料危险天气报告雷达卫星等资料进行中尺度系统监测预报预警时捕捉信号早发布灾害天气预警信号
    171 环境背景分析
    1711 中尺度天气图分析
      指常规天气图分析基础针产生中尺度流性天气条件(水汽稳定抬升垂直风切变条件)分析等压面相关气种特征系统特征线形成中尺度流性天气发生发展气环境场潜势条件高空面综合分析图
    水汽条件:分析中低层湿舌干舌
    稳定条件:分析低层中层温度温度递减率变温
    抬升条件:分析中低层切变线(辐合线)低层干线(露点锋)高低空急流
    垂直风切变条件:分析0~6km0~1km垂直风切变
    中尺度分析中特重视边界层分析面925hPa分析
    具体容包括:
    925hPa分析——边界层急流:风带(风速核)
    边界层水汽输送:水汽通量辐合区
    850hPa分析——风场:低空急流切变线(辐合线)显著流线
    温度场:暖脊(温度脊)T850T500值区
    湿度场:干线(露点锋)湿舌显著湿区(TTd≤5℃)
    700hPa分析——风场:低空急流槽线切变线显著流线
    温度场:温度脊(槽)24h 变温T700T500值区
    湿度场:干线(露点锋)干舌湿舌显著湿区(TTd≤5℃)
    500hPa分析——风场:中空急流槽线切变线显著流线
    温度场:温度槽24h 变温
    湿度场:干舌
    高度场:变高
    200hPa分析——风场:高空急流急流核显著流线
    面分析容——连续线(锋面辐合线露点锋等)
    3h变压低压高压中心特征等压线
    湿舌暖舌高舌
    重天气区

                     图123 中尺度分析方法示意图
    1712 探空Tln p图分析
      探空图分析气层结稳定度稳定量垂直风切变等情况气层结稳定量分析前面113节中已作详细说明垂直风切变指水风(包括方)高度变化业务中通层风速风变化判断强流天气预报关注0~6km垂直风切变般较强龙卷击暴流冰雹等强流天气需较垂直风切变条件 探空进行标准时间世界时00001200(北京时08002000)流活动发生午傍晚0800午流潜势时相差分析稳定量时注意运探空图订正技术做法:假定气块具估计午面高温度露点温度气流程明显时气块面绝热升CAPE值午傍晚发生雷暴性具更指示意义
    1713 中尺度数值预报分析
      中尺度数值预报产品进行分析包括高低空形势场物理量场 图风场温度场降水等预报产品分析方法点前面介绍分析常规资料致
      容分析成变理条件影响系统天气类型分析重点具体容会预报员综合分析分析结果结合预报验进行灾害性天气落区潜势预报
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    172 中尺度系统分析
      中尺度系统卫星云图雷达回波面图表现形式
      面图中尺度系统中尺度辐合线干线中低压中高压(雷暴高压)等
      卫星云图表现中尺度流云团中尺度流系统(MCS)中尺度流复合体(MCC)等种类卫星云图分析重点见光云图注重分析云类型积云初生云顶位置红外云图注重云顶亮温亮温梯度区水汽云图注重干湿分界线高空急流应干区
      雷达回波表现雷暴单体超级风暴飑线阵风锋等系统雷达反射率子图速度图特征参见14节容
      闪电资料分析分析单位时间闪电频数变化正负闪密集区
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    173 实例分析
      2009年8月27日午河北省西北东南先80县市出现雷阵雨1630—1930河北省中部偏南区石家庄衡水邢台东部等出现冰雹风短历时强降水等强流天气6县市出现冰雹测站冰雹直径7~40mm17县市出现风风力7~8级阵风9~10级6县市出现短历时强降水
    1731 强流天气潜势预报
     ⑴ 实况天气图中尺度分析分析8月27日0800 500hPa形势图(图124a)见亚洲中高纬度两槽脊断冷空气贝加尔湖北部高压脊南影响国华北区

    图124 2009年8月27日0800 500hPa形势图(a)中尺度综合分析图(b) (c)


    图124 2009年8月27日0800 (b)箭头
    200hPa急流细实线200hPa等风速
    线粗实线500hPa槽线双实线
    850hPa槽线方点细线700hPa槽线
    中空长条点线700hPa切变线
    三角细线面冷锋
    中尺度分析综合图
    图124b图124c中尺度分析综合图图124b反映200hPa急流500700850hPa三层槽线面冷锋高低空配置情况700850hPa面冷锋南端前倾结构河北省位高空急流入口区南侧面冷锋前垂直结构表明河北境具发生强流较动力条件
     

    图124 2009年8月27日0800 (c)双实线
    500hPa槽线圆点细线500hPa
    温度槽线圆点线850hPa温度脊线
    阴影T850T50027℃区域
    双实线500hPa槽线
    图124c见500hPa弱冷空气东移850hPa暖脊控制河北省部温度直减率(T850T500)>27℃原部分区面Td≥20℃Td>21℃种明显干冷暖湿层结结构具较热力动力条件利强流发生

    ⑵ 探空图分析


    图125 09728 0800探空资料(a)北京
    北京站
    北京站湿干逆温典型喇叭口型结构明显稳定量利流发展

    图125 09728 0800探空资料(b)港
    天津港站
    天津港站湿干结构稳定量相较

    图125 09728 0800探空资料(c)邢台
    河北邢台
    河北邢台逆温低层湿度层太薄稳定量CAPE值较运探空订正技术三站CAPE值均明显增加中邢台站增加明显(图125d)

    配合27日0800京津冀复位北南四太空站张家口北京港邢台四站SI分22071541综合分析北京南港邢台北间河北省中部区域流发展条件
    ⑶ 数值预报产品工具指标分析应
    次河北强流天气预报中日午T639预报:1700河北中部K值值区850hPa明显升区降水预报没明显征兆MM5中尺度数值模式降水风场预报没显示
    河北省强流天气潜势预报工具(该工具应NCEP预报场资料结合预报指标叠套法制作河北省冰雹雷雨风等强流天气潜势预报)日0800资料起报结果显示河北省中北部午傍晚发生强流性较
      综合分析见日午傍晚河北省部发生雷雨局部短时风冰雹等强流天气潜势具体落点需根卫星雷达加密动站等资料进行踪预报
    18 集合预报
    181 集合预报基概念
      世纪里数值天气预报取迅速发展已成现代天气预报基础然十年里发现传统单确定性预报提高数值预报水变越越困难原:方面数值预报初始场存确定性气非线性初值敏感动力系统意味着两差初始场出发作预报积分定时间两者结果会变面目全非方面数值模式仅实际气运动程似反映说模式身具确定性
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      初集合预报概念针气初始状态确定性提出反映初值确定性确定性预报初始场施加反映初值确定性扰动然带种扰动初值制作系列预报预报集合称集合预报种集合预报称初值集合样反映模式确定性模式部物理程物理参数化方案外强迫等进行改动然改动物理程模式制作系列预报种集合预报称物理集合外模式初值集合物理集合制作集合预报结果进行集合谓模式集合预报数值预报结果带确定性源划分集合预报分初值集合物理集合模式集合目前集合预报研究时间尺度划分分短期中期月动力延伸集合预报等
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    182 集合预报业务发展现状
      历世纪70—80年代研究探索数值试验美国NCEPECMWF1992年12月先建立集合数值预报业务系统标志着集合数值预报已进入实际业务应阶段现集合预报已逐渐成具代表性数值预报发展趋势
    详情进入
      美国欧洲等发达国家数值预报业务体系中集合预报已占非常重位置(ECMWF集合预报产品已占数值预报产品60)国家气象中心全球集合预报系统1998年6月建成1999年2月开始业务试验2001年3月业务运行目前包含15集合预报成员T213高分辨率数值集合预报系统已2006年底投入准业务化运行
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    183 集合预报意义
      年国外量研究工作表明集合预报相单确定性预报优势意义:集合预报均值预报技巧高控制预报集合预报成员预报技巧周均值预报技巧甚超确定性业务预
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      年国外量研究工作表明集合预报相单确定性预报优势意义:集合预报均值预报技巧高控制预报集合预报成员预报技巧周均值预报技巧甚超确定性业务预报模式技巧集合预报离散度作控制预报确定性业务预报程度度量集合预报重应集合预报方便定量出某天气现象发生概率集合预报增强极端天气事件预报力集合预报优势集合预报已目前数值天气预报体系中占举足轻重位未甚取代目前决定式单预报
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    184 集合预报产品应
    1841 邮票图
      邮票图展示集合预报产品直接基种方法集合成员业务预报结果放张图(图130) 1999年11月24日圣诞节期欧洲出现次强暴风雪程造成极影响次程确定性业务预报没什反映(图130左角)分析集合预报邮票图部分成员成功预报出造成风暴天气低压系统然成员数相气候概率已高体现集合预报极端天气预报力

    图130 1999年11月24日1400海面气压场ECMWF集合预报系统42h预报邮票图(阴影区气压≤980hPa)
    1842 面条图
      面条图指选取条条特征等值线成员中预报该等值线绘制张图般说等值线发散程度致反映出预报信度等值线越集中表示集合成员间离散越预报信度越面条图通特征等值线选择集中关注某特定影响系统500hPa选择5880gpm等值线展示成员副高预报(图131)

    图131 2010年4月8日1200国家气象中T213集合预报500hPa5680gpm5880gpm特征线240h预报
    1843 集合均离散度
      集合均集合预报成员均集合均够滤掉预报机信息集合均单确定性预报准确集合均滤掉少数成员中包含着极端天气预报信息业务中集合均图形产品般叠加离散度信息(图132)加扰动集合预报成员控制预报间500hPa高度场均方差排列排75集合预报成员应均方差定义集合预报离散度集合预报离散度表示出集合预报成员间发散程度完美集合预报系统离散度应该反映真实气预报性预报信度离散度愈预报性愈高预报信度愈反预报性愈低预报信度愈

    图132 2010年11月15日1200国家气象中T213 500hPa集合均高度场离散度(填色)120h预报
    1844 集合概率预报
      集合预报发展定阶段便气象素概率预报概率分布包含集合预报系统提供信息程度包含实际气发生种种情况概率预报表达集合预报全面方法例降水气温风等素制作出量级范围概率预报(图133)预报值超某限定阈值集合预报成员数集合预报总成员数获相应概率预报结果


    图133 2010年11月15日1200国家气象中心 T213集合预报24h降水≥10mm10m均风速≥80ms概率
    1845 单点时间序列预报
      单点时间序列预报集合预报素产品插值某点时间序列反映该素预报趋势时反映出某时间点集合预报成员发散程度EC预报例(图134)图中红色线条集合控制预报预报结果蓝色线条高分辨率确定性业务预报绿色柱状条集合成员预报结果柱状条表示集合预报成员某种素预报值分布柱状条张开越表明集合预报成员间发散越预报信度越低反然

    图134 EC集合预报系统北京单点未10天云量6h降水量10m风速2m气温预报
    1846 聚类分析产品
      业务角度限时间找出集合预报系统输出预报场间相点差异需预报场进行处理合成聚类分析方法实现集合预报产品信息浓缩环流类型划分种简捷效方法聚类分析方法集合预报中相似成员合成类时出该类出现相频率特衡态气状态聚类法提供清晰具种典型衡态预报指导聚类法更适合验预报员相似度标准般相关系数均方差等度量图135出例子基EC集合预报海面气压场聚类产品右侧实况分析场图知51集合预报产品划分6类类图右角数字代表该类包含少集合成员实况分析知6预报成员预报实况较致通聚类分析帮助预报员短时间掌握全部51成员表达出预报信息

           图135 EC集合预报系统面气压场聚类预报实况
    第二章 天气分析容方法
      学点
      章介绍天空状况天气现象降水量温湿风等常规气象素预报方法预报思路
    天空状况天气现象降水量温湿风等常规气象素预报级气象台站日常业务预报服务基容正确分析预报气运动变化程准确预报气象素实际业务中常遇天气程预报正确天气预报成功情况原方面:没考虑季节变化没注意形条件影响等制作出正确气象素预报考虑天气形势发展变化外弄清楚前气象素天气现象身变化规律考虑种变化气象素性质整天气性质影响时需注意然理形特点气象素产生影响
    21 天空状况
    211 天空状况基含义
      天空状况实际云量云属云高等气状况阳光投射程度决定分晴天少云云阴天四种情况(中国民解放军空军司令部 1977)出现浓雾沙尘暴等天气现象时天空状况辨
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      天空状况实际云量云属云高等气状况阳光投射程度决定分晴天少云云阴天四种情况(中国民解放军空军司令部 1977)出现浓雾沙尘暴等天气现象时天空状况辨晴天:天空云中低云量1成高云量4成少云:天空中1~3成中低云4~5成高云云:天空中4~7成中低云6~10成高云阴天:天空阴暗密布云层稍云隙感阴暗
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    212 云状云量云高
      云悬浮空中量水滴冰晶二者混合体组成见聚合体底部接触面云运动显示气流移移速云状演变常常表明气结构状况天气变化云雾没质区仅雾界面云底面间段距离
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      云外形称云状划分十类型:卷云Ci卷积云Cc卷层云Cs高积云Ac高层云As层积云Sc层云St雨层云Ns积云Cu积雨云Cb(见表31)云量指云遮蔽天空视野成数天空分10等份中云遮蔽份数云量云量目测估计碧空云云量0云蔽天空6成云量6高中低云蔽天份数称总云量低云蔽空份数低云量球表面云量分布均匀赤道附全年云量南北纬20~30°沙漠区云量少云高指云底距面垂直高度云底高度分高云中云低云三云族(见表21)中高云距高度5000m完全冰晶组成中云2500~5000m属冰水混合云低云高度2500m基水滴组成云高季节天气条件纬度变化般情况降水中低云产生

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    213 天空状况预报
      天空状况预报云监测预报云预报气象素预报中重点容云产生降水基础载体时直接影响气象素变化例影响温度湿度变化等分析研究形成云基条件生消规律做云预报十分重详情进入
    2131 云形成
      云气中水汽凝结凝华形成通常现象空气中水汽达饱状态时出现空气中水汽达饱状态基原空气冷作凝结核起着重作凝结核气中总般天气预报中做具体研究相反云消散般云区中温度升高湿度剧烈降低水滴蒸发冰晶升华发生
      气象素影响云集中流层判断预报云时候知道引起流层中气温湿度发生变化原中重气中垂直运动会引起气绝热变化变温促水汽凝结蒸发
      云形成消散起重作程列种:
      ⑴ 气规升程:占广空间整团空气缓慢升运动运动暖锋区表现明显时形成CiCsAsNs(图22)
     
                      图22 冷暖空气锋区层状云系
     ⑵ 动力流:动力流动力乱流某气团受外力机械作引起规涡旋运动摩擦产生动力流冷锋产生动力流前者气流受面机械作产生冷锋动力流冷空气插入暖空气面冷锋区暖空气蓬勃升产生形成CuSt ScCb等

      ⑶ 热力流:热力流热力乱流规涡旋运动热力性质垫面空气受热匀引起形成云CuCb

      ⑷ 波状运动:波状运动通常发生密度连续气运动致逆温层边缘空气波状运动产生云ScAcCc等

      ⑸ 沉运动:沉运动种原引起沉运动空气增热远离饱状态沉运动发生时云者消散者变成云状例暖锋区暖空气某种原出现沉运动时NsAs云系开始消失转变ScAc
    2132 预报思路
      ⑴ 实时资料分析
      利时天气实况24时变化情况根气般条件天空状况间真实已确定关系作制作预报
      ⑵ 考虑天空状况发生演变原分析影响系统
      云形成发展消散素出发分析高空天气图面天气图 图卫星云图等通天气系统分析作出低云中云高云预报:高空槽前低涡前部暖流区锋区附利中高云发展850 hPa急流切变线影响区域中低云密集区等等
      低云气低层水汽凝结凝华形成预报低云时应着重分析气低层(面850hPa)水汽条件冷程低云应天气条件:锋面低云(回)流低云扰动低云流低云间完全孤立互相联系定条件互相转化
      中高云中高空(指700500hPa)升运动作空气冷凝结凝华形成中高空水汽源水输送冷系统升运动波动中高云演变中高空天气形势关系密切正确判断中高空温压场形势变化中高云实况形势结合起分析做中高云预报
      ⑶ 理形特征季节气状态日变化云影响
      空气规升形成云通常季节变化日变化关流性云季节日变化明显原山云变化相
      ⑷ 数值预报产品解释应
      ① 数值预报产品天空状况直接预报(德国数值预报产品)时参考应结
      ② 利天气形势素物理量等预报场分析影响系统温度条件水汽条件升运动量变化气层结等结合预报员验制作天空状况预报
      ③ 运动力统计学方法建立天空状况预测模型制作天空云量定量预报
    2133应实例
      面介绍运动力统计学方法建立天空状况预报模型例子(熊秋芬胡江林陈永义 2007)重点介绍项工作中预报子预报量选取处理
      ⑴ 预报象
    预报象武汉市(57494)单站天空云量云云量0满天云云量10成约定日均总云量(日 0200080014002000四时次云量均值)<4成晴天少云日均总云量≥8成云阴天
      ⑵ 预报子
    武汉市属亚热带季风区仅受中高纬西风系统影响受西南季风东南季风副热带高压台风等天气系统影响选取预报子描述气运动变化状态考虑天空云量单站气象素间相关关系选取武汉市日均总云量实况(预报象)2000面气温相湿度气压风总云量低云观测值925850700500400 hPa位势高度温度露点风观测值2000EC 500hPa高度850hPa温度面气压24h预报场等资料时EC预报场进行组合构建81预报子
      ⑶ 模型检验
    22 降水
    221降水定义基条件
      面气中获水汽凝结物总称降水包括两部分气中水汽直接面物表面低空凝结物霜露雾雾淞称水降水
    详情进入
      面气中获水汽凝结物总称降水包括两部分气中水汽直接面物表面低空凝结物霜露雾雾淞称水降水部分空中降落面水汽凝结物雨雪霰雹雨淞等称垂直降水单纯霜露雾雾淞等作降水量处理中国气象局面观测规范规定降水量仅指垂直降水水降水作降水量处理机制分析某区降水形成致三程:首先水汽源水输送降水区水汽条件次水汽降水区辐合升升中冷凝结成云垂直运动条件云滴增长变雨滴降云滴增长条件


    三降水条件中前两属降水宏观程决定天气学条件第三条件属降水微观程决定云物理条件(朱乾根林锦瑞寿绍文等 2007)
    隐藏
    222 降雨预报
    2221降雨成
      气降雨根成分形雨流雨锋面雨三种基类型
      形雨:形雨暖湿气流运行中遇山阻挡迫抬升达凝结高度时水汽凝结形成降水形雨集中山迎风坡(雨坡)世界年降水方基形雨关位喜马拉雅山南坡印度乞拉齐朋世界降水量方


      流雨:流雨面气层强烈受热动力抬升气团强烈升冷迅速达水汽饱时形成流雨强度时间短范围常伴雷电甚冰雹称热雷雨赤道带全年流雨国夏季午常会出现


      锋面雨:锋面雨冷暖两气团相遇时产生降水形成温带中高纬度带重降水类型


    2222降雨预报
      根产生降水基成降雨预报通常分析水汽条件垂直运动条件
      ——水汽条件
      ⑴ 水汽空间分布
      空气中水汽分布气低层通常600hPa高度层水汽含量较少分析低层(般925850700hPa代表)水汽含量饱程度考虑降水着重意义通常低层等压面等露点线表示低层水汽分布露点高值区湿中心区湿舌水汽含量容易产生降水等压面等温度露点差线表示该气压层高度水汽饱程度饱区域接饱区域通常云降水区相联系外需考虑水汽变化情况层等压面露点时间变化情况展现水汽变化分析湿度场流场判断特定区域水汽增减趋势
      ⑵ 水汽源
      水汽源空气中水汽含量样直接影响着降水形成降水强度国降水水汽源印度洋赤道气团西太洋热带海洋气团
      赤道气团处纬度低气温高水汽含量尤种气团流稳定层厚形成降水利国中部海广区强烈降水常常种气团活动关种气团850700hPa图湿分布清楚国西南区出现较强西南风时正高温高湿赤道海洋气团孟加拉湾进入国西南区时四川云南西部空般湿舌出现水汽继续西南气流前方输送
      热带海洋气团源赤道气团源处纬度高温湿条件差时热带海洋气团范围较广占纬度南北相差较气团身水汽条件南北纬度较高区气温较低水汽含量较少纬度较低区正相反外季节气团水汽含量冬季少夏季充沛热带海洋气团水汽条件应进行更具体分析热带海洋气团活动般受太洋高压系统支配夏季太洋高压位置偏北偏西时水汽黄海东海着东南气流输送陆冬季太洋高压位置偏南水汽南海着东南气流进入华南西南等
      ⑶ 水汽输送
      水汽通适流场源效输送预报区条件适时会形成降水降水维持加强水汽输送分水输送垂直输送两种形式般情况水输送起导作湖海沼泽潮湿表低空水汽充沛升气流较强时水汽垂直输送量容忽视达水输送相量级


    中国气候—副热带高压
       
    中国气候夏季风视频

      分析水汽水输送根等压面等露点线等高线分布类似分析冷暖流方法判断外水汽通量出水汽水输送具体数值判断水汽输送物理量研究否降水时应注意分析点:
      ① 分析预报区气流游露点风速游露点值越高风速越时流预报区水汽量越越利形成降水降水强度加通常较强烈降水发生数值较高湿中心急流相结合区
      ② 分析预报区空水汽聚集情况般说产生较强降水充分水汽输送外水汽聚集作流入该区水汽量流出水汽量通常气流方风速减区风速辐合区利水汽聚集水汽通量散度负值区水汽聚集区
      ③ 分析水汽垂直输送水汽垂直分布升运动进行计算目前预报工作中探空记录解水汽垂直分布根风场判断垂直运动强弱定性估计水汽垂直输送垂直水汽通量散度出定量水汽垂直输送聚集区
      ——垂直运动条件
      气中充足水汽必须水汽冷凝结条件形成云降水气中种形式冷程降水说冷程绝热升冷空中水汽较短时间产生量凝结
      升运动基分两类:类属范围系统性升运动例锋面抬升辐合升形影响等类气层结稳定相联系流升实际业务预报中四方面进行分析:
      (1) 锋面抬升作
      锋面影响国降水重天气系统冬夏国部分区降水常受锋面影响产生
      锋面降水仅锋面空气暖湿程度关取决锋面抬升作锋面抬升作决定锋面坡度移速坡度越抬升作越强移速越快冷锋言抬升作越
      实际工作中根面锋线相应700hPa图倾槽线相位置粗略判断锋面坡度般情况两者相距时锋面坡度产生降水具雨带宽强度特点两者相距时锋面坡度距离两纬距时降水具雨带窄强度特点预报业务中方作暴雨预报指标
      (2) 低层辐合气流作
      气低层流场辐合产生升运动十分重原方法进行判断:
      ① 根面图等压线850hPa图等高线形势判断
      摩擦层中摩擦效应风偏离等压线(等高线)方指低压侧低压区等压线(等高线)气旋式弯曲部位气流辐合气旋式曲率越辐合越强反气旋式弯曲部位产生辐散反气旋式曲率越辐散越强分析升运动时注意面图850hPa图低压槽低涡动气旋式曲率部位(槽线附低压部)较强升运动容易产生较强烈降水区域


    气旋反气旋动画演示


      夏季气压梯度较反气旋外围时等压线出现气旋式弯曲里升运动样产生降水
      ② 根低层风场判断
      分析低层气流辐散辐合强度通常利850700hPa图风风速记录辐合型式:
      辐合型

    图21 辐合型示意图(a)(阴影区代表降水区
    实线代表辐合线)
    单纯风速辐合
    分两种情况:种单纯风速辐合区风相风速游游(见图21a)辐合量前风速差判定差值越辐合越强讨降水时必须考虑气流速度气流湿度高值区速度较时利降水降水常出现游明显辐合区

            图21 辐合型示意图(b)
    辐合线两侧风相反
    种辐合线两侧风相反风速表现明显辐合(见图21b)辐合量两侧风速判定两侧风速越辐合越强种辐合造成升运动般较强容易造成强降水降水区常出现辐合线暖湿气流侧
    切变线型
    种辐合常气旋性切变线相联系列三种情况:

            图22 切变线型示意图(a)
    准静止锋式切变
    种切变线呈东西走切变线两侧风相反切变线行般切变线北面偏东风南面偏西风(见图22a)种切变辐合量通常产生较弱降水降水带宽分布切变线附低涡切变线东移造成较强降水甚暴雨

            图22 切变线型示意图(b)
    冷锋式切变
    种切变线般切变线北面偏北风南面西南风(见图22 b )通常空中槽相联系偏北偏南移动降水区位切变线南侧华北区验指出:夏季 850hPa图切变线北面偏北风5ms南面西南风10ms时出现暴雨

             图22 切变线型示意图(c)
    暖锋式切变
    种切变线般线北面东南风南面西南风(见图22c )通常低涡台风倒槽相联系产生降水分布偏东风区域里验指出:切变线南侧出现12ms西南风时出现暴雨
    切变辐合型
    种类型发生冷锋式切变线通常两种情况:

            图23 切变辐合型示意图(a)
    冷锋式切变伴偏南风风速辐合
    种辐合升运动强烈容易造成强降水降水出现偏南风区域里里水汽较充沛

            图23 切变辐合型示意图(b)
    冷锋式切变伴偏南风风速气旋式切变
    出现副热带高压偏南风低空急流轴左侧西风带偏北气流相遇辐合区域里种辐合强容易出现暴雨强降水区常出现偏南风区域里风速切变处
      (3) 高层辐散气流作
      低层辐合升运动否维持加强降水预报说十分重气低层辐合高层辐散时存低层辐合区空辐散量等低层辐合量时低层辐合维持发展
      理实践证明:高空槽前低涡东南部高层较强辐散区面气旋低层低涡位高空槽前高空低涡东南部时面气旋低层低涡容易发展造成较强烈降水
      分析降水升运动条件时充分利面图较低层925850700hPa天气图充分利较高层500200hPa天气图注意配合全面分析分析天气形势配置时应助垂直速度(诊断预报)判断垂直升运动
      (4) 形影响
      形降水着重影响山丘陵带时气流迫山坡抬升受形约束聚集利产生升运动反气流山坡滑流入开阔区散开利产生沉运动气流进入河谷带气流汇聚坡抬升作升运动强烈降水量附
      山脉降水影响方面减缓阻止天气系统移动山脉迎风带降水时间延长方面山脉迎风坡气流迫抬升降水强度增
      国形复杂制作降水预报时必须考虑形特点
    2133应实例
      面介绍运动力统计学方法建立天空状况预报模型例子(熊秋芬胡江林陈永义 2007)重点介绍项工作中预报子预报量选取处理
      ⑴ 预报象
    预报象武汉市(57494)单站天空云量云云量0满天云云量10成约定日均总云量(日 0200080014002000四时次云量均值)<4成晴天少云日均总云量≥8成云阴天
      ⑵ 预报子
    武汉市属亚热带季风区仅受中高纬西风系统影响受西南季风东南季风副热带高压台风等天气系统影响选取预报子描述气运动变化状态考虑天空云量单站气象素间相关关系选取武汉市日均总云量实况(预报象)2000面气温相湿度气压风总云量低云观测值925850700500400 hPa位势高度温度露点风观测值2000EC 500hPa高度850hPa温度面气压24h预报场等资料时EC预报场进行组合构建81预报子
      ⑶ 模型检验
    应支持量机(SVM)方法中两类分类法选常径基核函数分建立晴天少云云阴天两种预报模型制作2005年1月1日—5月31日武汉市天空云量预报两种预报模型均 TS评分分4672
    隐藏
    223降雪预报
    2231 降雪成
      国降雪部分出现冬季冷锋天气系统影响冷暖空气较强时11月3月降雪天气出现
    2232 降雪预报
      降雪预报需满足降雨预报中水汽条件垂直运动条件外需考虑降水性质理讲低层850hPa气温0℃雨0℃雪1~3℃间出现雨夹雪降水预报中需区分降水性质否降雪时重点考虑低层气温(孙士型陈良华李波 2000)般情况面气温5℃850hPa气温0℃时降水性质雪雨夹雪具体指标略差异  
      分析研究:
      ⑴ 低层降温中高层西南急流槽前正涡度流产生降雪必条件产生雪强降雪需中层逆温条件
      ⑵ 般情况产生降雪前700hPa850hPa气层间存着逆温降雪时700hPa暖流逆温加强降雪高空冷流影响降温逆温减弱直消失
      ⑶ 降雪程中流层中高层强西南急流暴雨程具相特点低层西南风强暴雨程
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    23 温度
    231气温度测定(温标)
      气温度(简称气温)表示气冷热程度物理量面观测中测定气温离面150m高度处气温测量气温仪器干球温度表高温度表低温度表温度计铂电阻温度传感器气温观测项目:定时气温日高低气温气温摄氏度(℃)单位取位数
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    232 温度日年变化
    2321气温日变化
      气温日变化某区获太阳辐射日变化引起纬度季节天气状况垫面性质等密切关系局短期预报言考虑天气状况垫面性质影响
      天空状况气温日变化影响白天云时面接收太阳辐射少高气温晴天时低夜间云时面易散热低气温反晴天时高阴天时气温日较差晴天时应指出云气温日变化影响程度云量云高云厚云维持时间长短关般说云量越云维持时间越长云越低越厚影响越
      低空相湿度雾生成时气温影响云类似白天气温易升高夜间气温易降低根南京校场气象台14年资料早晨浓雾时空气增温率约相晴天正常增温率12夜间雾时凝结潜热释放气温降会减慢般说形成雾两时气温降少低气温雾形成时气温低会太通常超4℃
      降水气温日变化影响雨滴落途中断蒸发量吸收周围空气热量面气温降低特白天雷阵雨时冷空气降水起倾泻面气温突降十度雪时气温般降低太明显
      风气温日变化重影响风速时乱流交换强利空气热量交换白天增温时段乱流交换会层空气热量传递面层空气增温减慢夜间乱流交换促面热量传递面空气降温减慢风速愈种作愈明显风时气温日变化风微风时气温日变化北京夜间风速达2~3ms时低气温静风时高2℃左右
      气(尤低层气)层结稳定度面气温日变化影响较明显气团层结稳定时(图24中层结曲线A)日出太阳面增温面供气增热量易输送分布较薄气层(图中C1点气层)面气温升高较快气温日变化较气团层结太稳定时(见图24中层结曲线B)样天气条件增热量相增热量分布较厚气层(图中C2点气层)面气温升较慢气温日变化较气温日变化气层结种关系陆晴天高气温预报中
      垫面性质气温日变化影响:性质垫面热容量热容量垫面增温冷较慢气温日变化反较海水热容量时蒸发流动等特性海水温度日变化相应海气温日变化例远海气温日较差1~2℃相反沙漠带热容量气温日较差达20~30℃干燥土壤次潮湿土壤次般说潮湿表气温日较差干燥表约2℃左右积雪覆盖表潮湿土壤气温日较差积雪面低气温潮湿表低气温低缘
      外理条件引起山谷风海陆风等气温日变化定影响
      气温日变化着高度升高逐渐变离开面2km高度种日变化已明显冬季约1~2℃夏季约3~4℃

             图24 气层结气温日变化关系
    2322气温年变化
      然气候波动类活动生态环境干预影响导致全球变暖政府间气候变化专门委员会(IPCC)第三次评估报告指出:百年球气候正历次全球变暖特征显著变化1860年气象仪器观测记录全球均温度升高06℃暖13年份均出现1983年20世纪1998年暖2002年2003年分第二第三暖年
      根日气象厅网2008年3月5日报道日气象厅根全球观测站资料绘制1891—2007年全球年均面气温距直方图(见图25)中2007年全球年均面气温(陆表气温海面水温均)距+028℃1891年第6高值全球年均面气温变化倾率067℃/lOO年特20世纪80年代频繁出现高温年全球年均面气温距年份分1998年(+037℃)2005年(+ 032℃)200220032006年(+031℃ )

                图25 1891—2007年全球年均面气温距直方图
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    233 温度预报
    2331温度预报原理
      某方温度变化热流量方程表示

      式项变压气压流引起温度局变化实际预报中必考虑面讨三项温度局变化影响
      ⑴ 温度流 气温局变化影响
      水气流方气温分布均匀时空气水运动引起气温局变化暖流局气温升冷流局气温降气温变化程度决定温度流强度热力性质较均匀气团部项温度局变化作锋面附锋生场中项作常温度预报成败中起决定作冬半年国冷空气活动频繁冷锋直达华南区冷锋测站气温骤降24h降15~20℃春末夏初际长江流域受暖流影响锋生时短期气温显著升
      温度流温度预报十分重实际工作中般采锋测站24h变温值作判断流强度游选择固定指标站统计出锋指标站锋站两气温变化相互关系作判断流强度形势变化较时简单套必须结合天气形势预报进行果预报冷锋南程中锋生相应应该预报冷流强度加强锋消应相反变化外注意云雨乱流交换等天气条件差异影响
      ⑵ 垂直运动局气温变化影响
      垂直运动局气温变化影响通垂直运动方强度气稳定度实现气层结稳定(未饱空气)(饱空气)时升运动(ω<0)气温降沉运动(ω>0)会引起局气温升例寒潮冷锋刚北京时冷空气蒙古高原加锋热力环流沉强烈沉作抵消冷流降温北京局气温变化较强烈降温出现风减静风晴夜
      ⑶ 非绝热子局气温变化影响
      气温非绝热变化空气外界热量交换结果(辐射水汽相变释放潜热乱流传导等)低层气中表现较明显
      某固定点说太阳辐射表辐射具明显日变化气温相应明显日变化运动着气团受垫面影响通辐射乱流蒸发凝结作温度发生变化气温非绝热变化表现气温日变化气团变性
    2332面气温预报
      面气温变化体两种情况预报方法具体情况种气团气温变化较缓日变化规律较明显预报时应着重考虑影响气温日变化子情况锋面境时气温会发生急剧变化时应考虑锋面境冷暖流强度日常预报业务中面气温预报预报低气温高气温
      ⑴ 气团面气温预报方法
      预报气团控制面气温时参考前天气温变化情况时结合应统计资料相关图解
      ① 低气温预报
      应夜间降温量统计资料预报低气温气团低气温通常出现早晨般天傍晚18时气温(T18)基值考虑晚次日早晨降温量(△T)基值减夜间降温量预报低气温(Tm)Tm T18-△T
      夜间降温量(△T)历史资料中统计统计天气条件分类进行事先求(△T)值列表制成图解便预报时应

        图26 北京1月份夜间降温量查算图
    北京1月份夜间降温量查算
    图26北京1月份夜间降温量查算图根历史资料细致考虑云风影响作出点聚图图中坐标预报天夜里低云量(取均值)果中高云影响效辐射程度折算成低云例采折算关系10Cs≈7Ac≈4Sc横坐标预报风速(取均值)图中曲线夜间降温量等值线(单位℃)
      果够准确预报出天夜里云量风速图中查夜间降温量预报出次日低气温北京月份某日18时气温5℃预报夜间均低云量5成均风速2ms图中查降温量55℃预报第二天早晨低气温TmT18△T-5-55-105℃
      述方法考虑云风夜间降温量影响外选18时T-Td值(面湿度情况)作订正夜间降温量子
      ② 高气温预报
      应高气温日际变量(日高气温次日高气温差)统计资料预报高气温天高气温基值考虑影响高气温日际变量素预报次日高气温高气温出现1400—1600认高气温日际变量白天低云量风风速日际变化关系较考虑降水影响关系写成:
      △T(日际) △TN+△TD+△TR
      式中△TN白天低云量日际关系引起变温△TD白天风风速日际变化引起变温△TR降水引起降温影响程度区季节年资料中求
      应850hPa2000温度预报高气温分析数值预报产品中850hPa温度预报24h变化时参考前期高温度实况综合分析环流形势演变低层否暖脊冷槽影响面否暖低压发展冷空气入侵时间等根第二天天空状况预报确定次日高气温
      ⑵ 锋面境时气温预报方法
      锋面境时预报气温单纯考虑日变化应该着重考虑冷暖流作注意锋移动程中强度变化情况注意锋面境时间
    隐藏
    234 温度预报实例
      面例子襄樊市气象台利北京MM5预报T213数值预报级指导预报产品集成预报方法制作分县气温预报
      资料源处理:北京MM5预报T213数值预报产品中均选取1000hPa温度格点预报采距离权重法插值选7预报站点计算出站点相应24h温度预报值分挑出MM5T213产品中预报站点气温值作该产品该预报站点24h高低气温预报值读取级指导预报产品中分县气温预报值
      集成预报方法:考虑预报方法预报站点预报力种方法站点预报效果相权重分种预报方法预报站点预报值预报评分原进行Ts评定
      设第i站第k种方法权重系数Aik(t)Pik(t)∑Pik(t)中Pik第i站第k种方法Ts评分第i站集成预报值Zi(t)∑Aik(t)Y ik(t)中Yik第i站第k种方法预报值
      某种预报方法天气气候背景时段预报效果吸收某种预报方法某时段表现较长处权重系数需相应调整采卡尔漫滤波方法旬调整次权重系数Aik(t)
      系统运行中某种预报资料短缺时影响预报效果求资料量接收完整
      预报检验:通投入业务运行分2007年10—12月2008年1—5月襄樊县市进行24h气温预报评定时分种预报产品方法24时预报结果进行评定评定方法采│FO│≤2℃预报正确(F预报温度O实况温度)高低气温该模式预报准确率明显高单预报产品
    24 湿度
    241空气湿度参数
      湿度空气湿度简称空气湿度表示空气中水汽含量少空气潮湿程度物理量定温度定体积空气里含水汽越少空气越干燥水汽越空气越潮湿空气中液态固态水算湿度中详情进入
      饱湿空气饱湿空气概念:空气中水汽量达某温度空气容纳水汽量时称水汽已达饱称该空气饱湿空气空气中水汽量未达该温度空气容纳水汽量时水汽未达饱称该空气未饱湿空气
      表示空气湿度常物理量混合湿绝湿度水汽压相湿度饱差露点(霜点)等量统称湿度参量中较常相湿度露点述种湿度参量定义:
    2411 常湿度参量定义
      ⑴ 混合(r)
      定义:r mvmdrρvρd块湿空气中含水汽质量(mv)包含干空气质量(md)块湿空气中含水汽密度(ρv)干空气密度(ρd)混合单位gggkg饱(湿)空气混合称饱混合(rs)
      ⑵ 湿(q)
      定义:qmv(mv +md)qρv(ρv+ρd)块湿空气中水汽质量(mv)湿空气总质量(mv+ md)湿空气中水汽密度(ρv)湿空气密度(ρv+ρd)湿单位gggkg饱(湿)空气湿称饱湿(qs)
      ⑶ 绝湿度(a)
      定义:指单位体积空气中含水汽质量(水汽密度ρv)绝湿度单位gm3饱(湿)空气水汽密度称饱绝湿度(as)利水汽状态方程直接绝湿度计算公式a ρveRvT217eT(gm3)式中e单位hPaT单位Ke单位取mmHga289eT(gm3)
      ⑷ 水汽压(e)
      水汽压指湿空气中水汽产生分压强气混合气体常温常压似作理想气体根道尔顿气体定律气压力成干空气水汽压力ppd+e中pd表示干空气气压e单位气压p单位相百帕(hPa)表示
      饱湿空气中水汽压称饱水汽压饱水汽压E表示定温度空气中水汽容量值温度升高增
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    242 相湿度日月年变化
      相湿度成变时间空间环境方相湿度时间断变化详情进入
    2421 相湿度日变化特征
      相湿度日变化年际月际变化天气影响系统天空状况风三维流场相差异般言相湿度日变化取决温度变化显著特征天中相湿度极(极)值出现时间正气温极值出现时间相二者间变化幅度相变化趋势正相反相湿度取决空气中实际水汽压相温度条件饱水汽压百分然白天升温垫面蒸发出水汽增加相应饱水汽压呈指数式升相湿度反减夜间情况正相反

    图27 武汉宜昌气温相湿度定时曲线变化
      武汉(57494)宜昌(57461)两站例统计两站2007年定时气温定时相湿度值变化(见图27)图中见气温晚2100开始降直早晨0700左右达全天低值然开始升1500左右达全天高气温然开始降相湿度变化完全相反相湿度2100开始升早晨0700达高值然开始降1500左右达全天低值然开始回升相湿度温度基呈反相变化相湿度变化气温变化具紧密相关性(明琼承秦 2002)
    2422 相湿度月变化特征
      区相湿度日变化言月际变化般武汉市月际相变率5表现出较明显季节特征武汉例(见图28)冬季(12—2月)干燥相湿度夏季(6—8月)湿润均相湿度高相湿度出现6—7月份出现12月份秋季逐月稳降春季起伏明显武汉处长江中游相湿度种季节变化特点气环流紧密相联春季西南季风尚未面盛行变性极陆气团水汽含量少日时间日强度增加气温迅速升相湿度夏季海洋热带气团控制长江中游区水汽含量充沛相湿度全年高秋季

           图28 武汉相湿度月变化趋势图
    长江中游区受陆高压控制晴空少云温度日变化非常时水汽含量较少相湿度逐步降低分析历年均降水量气温相湿度分布情况素均呈单峰型分布体现出亚热带季风气候四季分明雨热季温湿步季风气候特征(张吉黄治勇 2001)
    2423 相湿度年变化特征
      区空气均相湿度年际变化太明显武汉例1951—2007年期间年均相湿度高低值变幅17造成相湿度年际差异原年降水量年降水日数关分析武汉市1951—2007年期间年均相湿度年降水日数(≥01mm日数)时间序列图(见图29)图中年相湿度年降水日数具相关性降水日数越气湿度越二者呈正相关关系

    2424 天空状况气湿度影响

    图210 武汉市天空状况均相湿度变化曲线
      云降水气相湿度影响较天空云量较时达面太阳辐射较少气温变幅减湿度变化会太降水天气时蒸发作气湿度般较高例图210示武汉市四季天空状况(雨天阴天云晴天)均湿度湿度变化曲线
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    243相湿度预报
    2431相湿度预报思路
      气中水蒸气源垫面液态水蒸发植物蒸腾水蒸气水垂直输送气中水汽垂直输送动量输送方正相反般言气湍流作动量高层低层传输水蒸气气低层高层输送形气温风风速等子影响相湿度变化重原鉴某相湿度预报方面着手进行分析
      ⑴ 气候背景理特征
      首先考虑预报区气候背景处气候区域气候带相湿度月季分布特点高纬区低纬区海陆次预报区域形貌裸土草林区原高原山河谷积雪积冰等等
      ⑵ 根天气系统气环流形势制作湿度素预报
      分析预报时段影响天气系统移动发展包括影响时间路径强度根影响系统预报考虑水汽条件稳定度状况等进步作出相湿度预报冷暖气团高低压系统低层辐散辐合等等通常冷高压控制时气干燥沉气流抑制水汽传相湿度通常会太高暖低压影响时空气潮湿气流升明显湿度较
      ⑶ 根相关气象素制作湿度素预报
      天气素相湿度着密切联系制作相湿度预报时参考素预报预测天气现象(降水雾降水强度)云量(晴天云阴天)温度(日变化规律高低温极值出现时间)风(水汽源干区焚风)等素预报
      温度:温度增高空气中含水越说空气中含样水蒸气温度升高相湿度会降低温度预报制作相湿度预报利天气学统计学相结合方法找出月具代表性特征区间结合天1700短期天气预报根定义应马格努斯验公式建立相湿度气温露点温度定量关系相湿度预报转化气温露点温度预报做出第二天相湿度预报
      风:相湿度风关系制宜方说长江中游区偏南风影响空气逐渐变潮湿连续天北风会空气变十分干燥乌鲁木齐东南风常相湿度发生明显减乌鲁木齐处南北峡谷北端温压场表现南高北低东高西低基形势时会产生东南风处峡谷南端正吐鲁番盆里干热低湿东南风正带种干热空气相湿度迅速减气温明显升高
      降水:降水强度越相湿度增加越快降水量≤1mm甚连续天降水足1mm情况夏季相湿度增加显著冬季略增
      天空状况:天空状况(晴天云阴天)气相湿度日较差影响较天空状况相湿度日较差具明显差异宜昌例晴天相湿度均日较差45阴雨天相湿度均日较差35见天空状况历史样资料进行分类行求出类逐时相湿度均值导出逐时相湿度 1h变量根预报天空状况应预报日时刻逐时相湿度变量观测初值累加相应相湿度变量预报日逐时相湿度预报值
      ⑷ 数值预报统计学方法相结合制作相湿度预报
      数值预报产品基础应统计学方法制作相湿度预报产品国家气象中心T213中尺度预报模式MM5EC数值预报产品基础应插值预报法完全预报法等预报方法未2448h进行相湿度预报
      外根天气动力学原理选取相湿度相关性较物理意义明确通定信度检验标准子采元回分析方法建立相湿度预报模式方程进行相湿度预报(陈豫英陈晓光 2006)
    2432 相湿度发生变化种典型天气类型
      ⑴ 强冷空气境型
      强冷空气南着锋面境气团性质发生转换原暖湿气团转干冷气团控制相湿度迅速降1996年1月8日三峡坝区24h变压达17hPa程降温76℃冷空气境时伴5级偏北风24h露点温度变量达188℃相湿度连续降值19
      ⑵ 高空气流沉型
      2000年4月10日 三峡坝区干冷空气境前天国北方出现面积沙尘暴日坝区北方风沙高空传播沉形成浮尘现象400~850hPa层均处槽沉气流控制0800相湿度020076降25该例代表北方干空气高空传播测站附沉形成干燥天气类型
      ⑶ 局焚风型
      1994年5月4日三峡坝区天气影响系统境日1300—17005~8ms 偏西风露点温度前日140014℃降2℃相湿度降22该例代表空气山坡绝热沉局焚风天气类型
      ⑷ 持续降水型
      1996年6月19日 三峡坝区全天降水然气温露点温度变化全天空气接饱稳定97左右日情况代表较常见阴雨潮湿天气类型
      ⑸ 冷高压控制型
      1996年2月19日冷高压控制华中区 三峡坝区前期程降温159℃露点温度10℃左右全天相湿度<50 代表冷高压控制低温低湿天气类型
    25 风
    251 风成定义
      空气运动产生气流气流速度三维空间矢量般考虑二维空间(xy面)矢量风风速决定方模值特殊情况垂直运动相显著例山背风坡处强流云里
    详情进入
      空气运动产生气流气流速度三维空间矢量般考虑二维空间(xy面)矢量风风速决定方模值特殊情况垂直运动相显著例山背风坡处强流云里通常空气水运动称风包括方风风速(风力)形成风直接原气压水方分布均匀风受气环流形水域等素综合影响表现形式种样季风方性海陆风山谷风焚风等
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    252 风风速
      风指气流正北基准时针方旋转常16方位表示英文缩写符号表示图211

              图 211 风方位
      风速空气单位时间移动水距离风速单位mskmhnmileh三种单位换算关系:1ms36kmh1nmileh≈1852 kmh
      气象服务中常风力等级表示风速风力等级18(0~17级)详见表22

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    253 风预报思路
      风风速预报包括均状态瞬间状态两部分均风速5级需预报均风速瞬间风力5~6级时加报瞬间风力般均风力达6级风称风风具灾害性航运渔业生产军事活动等影响甚风预报风预报重点
      国风春季夏季较少区分布海陆北方南方松辽原蒙草原辽东半岛青藏高原华北原台湾海峡带定天气形势常出现风
      风出现水方垂直方空气流动交换结果风预报两方面入手
      首先水方分析:
      ⑴ 面气压梯度变压梯度分布风般出现区域
      ⑵ 面冷锋强度锋面前 梯度般冷锋越强锋面前三时变压梯度越产生风速越
      ⑶ 面局热流局温差变化出现快速升温降温变化产生风
      ⑷ 面强辐合区移入者气旋境容易产生风
      ⑸ 高空冷流强锋区强度动量传导致面风速增产生面风重原
      ⑹ 面天气系统(锋面切变线气旋等)境易产生风天气
      次分析垂直方强流发展情况:
      ⑴Tln P 图气层稳定状况层结越稳定越利出现面局风天气
      ⑵ 稳定指数: 指数 指数等般时易发生面风天气
      ⑶ 出现较强升运动时者二维剖面图出现垂直环流圈面升运动中心区域易产生风
      ⑷ 出现面低层辐合高层辐散利产生强升运动面易出现风
      水垂直方分析外运MOS预报方程风预报专家系统做风预报外需注意季节里产生风条件
      根天气分析预报实践总结国常见风冷锋偏北风高压部偏南风低压风台风风雷雨冰雹风等雷雨冰雹风台风风分第四章第九章详细介绍里介绍余种风特点预报方法
    2531 冷锋偏北风
      冷锋偏北风出现冷锋高压前气压梯度方种风春季冬季秋季次夏季少
      冷锋部出现风原锋强冷空气活动冷性高压前部气压梯度锋强冷空气活动锋区气斜压性加强环流加速度冷空气沉暖空气升低层水方加速度方冷气团指暖气团冷锋偏北风加冷空气沉动量传锋面风速加外冷锋空冷流锋面层出现较正变压中心变压风加强面风速
      基述原预报冷锋偏北风时应分析锋冷空气活动具体分析工作方面进行:
      ⑴ 利高空图分析冷流分布强度
      冷流区分布反映冷空气活动情况般情况面冷锋相配合高空槽愈深槽冷流愈强愈利冷锋出现风风区出现冷流强区域应位置(图212)
      果高空图冷流明显高度低表明冷空气弱浅薄时移动程中冷高压断变性减弱种形势利面出现风已出现风趋消失
      ⑵ 利面图分析3h变压分布强度
      冷锋3h变压分布冷暖空气活动引起时3h变压数值预报锋风良指标冷锋前3h变压正负中心差值越风力越强风区出现正负变压中心附变压梯度方般锋前变压中心值相差7hPa时(长江南区差5~6hPa)锋常风出现

    2532 高压部偏南风
      种风春季出现国东北华北华东等区常见出现偏南风时气压场南高北低东高西低形势华东带春季陆回暖快海气温高陆东移海变性冷高压会垫面温度相较低失量时高压加强时会短暂偏南风出现种风般风速较果西部低压东移特低压发展东移时出现较持久偏南风
    2533 低压风
      低压风低压发展加深时般低压周围气压梯度区出现风国东北区长江中游东海黄海海面常出现低压风种风年四季春季出现风低压系统东北低压江淮气旋东海气旋等
      东北低压风贝加尔湖蒙古带产生低压东移东北区时东北生成低压发展加深时低压周围出现风东北低压风范围广影响东北区蒙区风力较强般达6~8级果低压连续变化风持续三天左右低压发展成深厚冷性低压时低压部常副冷锋生成锋常出现偏北风
      江淮气旋东海气旋风指长江中游产生气旋波迅速发展加深时形成风种风气旋入海出现海摩擦力容易出现6级风气旋东部较强东南风南风西部偏北西北风风范围般没东北低压风范围持续时间长航运渔业生产影响
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    254 风预报实例分析
      2008年5月6日白天受高空稳定槽面低压冷锋影响吉林省全省范围出现风天气延边州出现全区性风天气全州普遍刮起8级风(图213)中延吉市出现瞬时11级风均风力达20ms极风速达315ms表23出5月6日吉林延边州县(市)动气象站观测极风速值出现时间(定时段瞬时风速值)


    2541 成分析
      ⑴ 高空环流形势演变
      2008年5月1日中高纬度500hPa欧亚环流形势二脊槽型高压脊分位乌拉尔山西日岛东区两高间宽广较直低槽区锋区位40~50ºN间冷空气着锋区断东传3日0800贝加尔湖东南部NESW走低槽正快速东移较明显发展5日0800低槽东北区发展成低涡低涡中心位黑龙江北部南北槽线位127ºE附槽线底部延伸30ºN支深厚低槽5日白天延边州5日2000进入日海继续发展时延边州处槽较强西北气流控制6日0800 500hPa图(图214)吉林省西部急流带次槽东移应850hPa低中心中午前延边州2000支稳定槽入日海低槽中时日海低槽进步加强强锋区东南快速移动稳定槽造成场风天气天气系统

      ⑵ 面形势演变
      面天气图5月4日贝加尔湖南侧已形成500hPa图波动相应低压中心始终着500hPa强锋区规律东南方移动5日1400低压中心移蒙古东部区明显发展移速然较快6日0800低压中心移吉林省中部区中午前移延边州(图215)着高空锋区快速东移低压中心配合面冷锋造成场风天气面天气系统

      ⑶ 高空急流影响系统三度空间配合
      5月1日500hPa中纬度区已形成较强锋区5月6日300hPa高空图(图216)贝加尔湖南部日海出现西北东南走强高空急流轴延边州处支急流轴北侧高空急流带聚集强量高低空天气系统发生发展起关键作

      影响系统三度空间配合6日0800高低空影响系统均移吉林省中部区面500hPa层低压中心低槽位置均基重叠(图214图215图217)说明影响系统坡度非常陡具前倾槽第二型冷锋性质

      ⑷ 动量传
      延吉探空资料分析6日白天延边州空风力直6日0800延吉空850hPa风速12ms700hPa风速32ms500hPa风速31ms6日2000延吉空850hPa风速19ms70OhPa风速25ms500hPa风速42ms表明高空风较强风速垂直切变低压冷锋境时正日气温高中午前易形成流运动湍流条件利层间量交换高层具较动量空气传低层低层风速增风趋高层风风风具阵性
      ⑸ 气压梯度3h变压
      气压梯度风力相关关系5月6日面低压中心延边州时43ºN附125~130ºE间5距6根等压线说明东西气压梯度面低压东移程中冷锋前3h变压正负中心差值冷锋境前11时延吉3h变压34hPa冷锋17003h变压+63hPa变压差值97hPa延边州3h变压差值出现珲春116hPa(表24)实践证明气压分布均匀造成变压梯度破坏气压梯度转偏力间衡产生附加变压风气压梯度越变压风越实际面风速增

      ⑹ 冷流作
      分析6日08002000850700hPa图延吉空等高线等温线交角趋直角说明延边州空存强冷流般说风风区宽窄风力强度持续时间长短取决冷空气强度冷流越强风力越风区宽持续时间长
      ⑺ 锋面移速风日变化
      高空稳定槽应面冷锋移动速度较快面低压中心冷锋3h移动2距实践表明移动速度快冷锋锋容易出现风
      风日变化午出现风速值次程中正中午前影响系统境利风产生
    26 霜冻
    261 霜霜冻定义
      面温度降0℃时空气中水汽面物体凝华成白色冰晶做霜称白霜霜冻指面(叶面)温度突然降农作物生长温度时农作物遭受冻害现象详情进入
      种农作物遭受冻害温度指标数农作物面(叶面)低温度降0℃时遭受冻害中央气象台面低温度降0℃(包括0℃)作出现霜冻标准
      温度降0℃时作物细胞间水分开始结冰冰粒增时细胞会受压缩部水分迫外渗透出细胞失掉水分部原胶状物逐渐凝固起特严寒霜冻气温突然回升细胞渗出水分快变成水汽散失掉法复原会导致作物死亡
      霜贴面空气受面辐射冷影响温度降霜点气层中物表面温度面温度降0℃含水汽饱部分面传热性物体凝华成白色冰晶结构松散般冷季夜间清晨段时间形成形成时静风霜时洞穴里冰川裂缝口雪面会出现国四季分明中纬度区深秋第二年早春季节正冬季开始前结束时间夜间气温般降0℃晴朗夜间面热量散发快前半夜面白天储存热量较气温般易降0℃半夜黎明前面散发热量已获气辐射补偿热量少气温降快气温降0℃时面空气中水汽附着面土块石块树叶草木低房瓦片等物体凝结成白霜
      霜冻白天气温高0℃夜间气温短时间降0℃时出现低温危害现象农业气象学中指土壤表面者植物株冠附气温降0℃造成作物受害现象出现霜冻时伴白霜伴白霜伴白霜霜冻称黑霜杀霜晴朗风夜晚辐射冷形成霜冻称辐射霜冻冷空气入侵形成霜冻称流霜冻两种程综合作形成霜冻称流辐射霜冻种霜冻出现会作物带少伤害
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    262 初霜冻终霜冻
      年秋季第次出现霜冻称初霜冻年春季次出现霜冻称终霜冻入秋气温冷空气频繁入侵明显降低尤晴朗风夜间清晨辐射散热增面植株表面温度迅速降植株体温降0℃时植株体细胞会脱水结冰遭受霜冻危害通常秋季第次发生霜冻称初霜冻初霜冻总悄声息中作物受害农作物秋季杀手称号 详情进入
      国域广阔初霜冻日出现日期相新疆北部蒙古东北北部区9月中旬出现初霜冻东北部华北北部西部西北区9月旬10月旬出现11月旬初霜线南移秦淮带11月旬达西南长江中游区12月旬达南岭华南中北部初霜冻12月旬1月中旬间出现范围冷空气活动早晚强弱直接影响面积初终霜冻开始结束日期
      国初终霜冻般情况:
      ⑴ 东部原区
      东北原南华东原长江流域直南岭北带基原冷空气北方南般够利南推进霜冻形成时体连成片初终霜冻日期线基行东西走初霜冻线季节北南推移终霜冻线南北慢慢缩回愈北初霜冻出现愈早终霜冻愈迟霜冻期长愈南霜冻期愈短南岭南少出现霜冻海南岛区终年霜冻
      ⑵ 西部北部高原区
      势高冷空气影响许方78两月没霜冻青海西部西藏部全年霜冻甚全年冰雪覆盖高原中盆霜冻期四周高山长
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    263 霜冻预报
      霜冻成知预报霜冻出现影响程度关键预报冷空气活动低温度值注意前面讲低温度指百叶箱高度气温衡量霜冻温度面低温度二者间定差值详情进入
      实践表明出现霜冻季节里预报天空云少云静风微风低气温降5℃时出现霜冻例甘肃凉区根年冬麦作物叶面草面面气温观测作物受冻程度综合分析确定面低温度10~09℃时出现霜冻轻霜冻10~29℃时出现中等强度霜冻≤30℃时出现强霜冻
      预报霜冻方法首先考虑面低温度气温关系:式中面(叶面)低温度 低气温a b垫面性质面层空气湿度风等项定系数天气条件历年面低温度低气温资料统计出实际根预报低气温夜间天气条件求夜间早晨否霜冻
      次绘制预报相关图甘肃省凉区根历史发生霜冻天气程分析出区霜冻冷空气侵入天气转晴夜间面辐射降温造成流辐射霜冻分析4月中旬—5月中旬晚霜季节里区气象素特点霜冻发生否关系发现满足列条件者次日凌晨霜冻:夜间中低云量≥7雨偏南风6ms白天高气温高25℃700hPa气温高5℃1400面相湿度90站历年出现晚霜季节里符合霜冻指标日子剔剩日子进行分型作预报霜冻相关图图218

                    图218 霜冻预报图
      外编制逐步回预报方程根霜冻气象素相关分析选出相关气象素逐段回方法分建立方程预报次日面低温度()例凉气象台方程三:
      考虑夜间云量预报值时预报方程
      夜间少云条件预报方程
      夜间云条件预报方程
      式中白天高气温0700 700百帕气温天空状况求次日面低温度1400面相湿度1400站气压计算时取十位位数位实际做预报时优先考虑预报值然根形势种素分析夜间云量变化性参考计算值结合霜冻预报相关图做出霜冻预报种农作物较暖生长期季节里遭受霜冻冻害温度指标互相季节里气象农业服务工作中应根具体情况制作霜冻预报
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    27 见度
    271见度定义观测
      见度反映气透明度指标分面见度空中见度两种空中见度分空中水见度倾斜见度垂直见度三种面气象观测中观测面水见度节讨重点面水见度详情进入
      谓见白天指辨认出已知距离目标物轮廓形体夜间指清楚目标灯发光点清目标物轮廓认清形体者见目标灯发光点模糊灯光散乱算见
      测量气见度般目测方法气透射仪激光见度动测量仪等测量仪器测量见度气象光学视程表示时指白炽灯发出色温2700K行光束光通量气中削弱初始值5通路径长度
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    272影响见度子
      见度时天气情况密切相关(冯汉中陈永义成永勤 2006)空气质量见度坏定影响 详情进入
      见度时天气情况密切相关(冯汉中陈永义成永勤 2006)空气质量见度坏定影响出现降水雾霾烟幕沙尘吹雪等天气现象空气污染严重时气透明度低见度差天气现象见度影响程度
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    273见度气候理变化特征
      见度极易变化素年日变化短时间发生剧烈变化见度变化天气现象生消演变造成讨见度变化着眼关天气现象演变详情进入
      见度年变化季节区差异般冬春两季较坏夏秋较冬季面层容易形成辐射逆温气层结稳定雾烟幕霾较北方冷空气风常造成浮尘扬沙吹雪甚沙尘暴天气春季面解冻土壤疏松气旋活动北方气旋前部风常造成风沙浮尘天气南方暖空气开始活跃北方冷空气交汇易形成降水雾天气现象会见度变坏夏秋季影响见度子降水述天气现象较少夏秋见度较
      见度日变化取决影响见度天气现象日变化情况例雾烟幕霾时天气现象常形成气低层层结较稳定风速相湿度清晨黄昏晨昏时刻见度较坏午低层稳定层破坏空气乱流增强天气现象便逐渐消散见度转扬沙吹雪时午见度常较坏时日射强气层结易稳定面风速常增乱流较强烈助长扬沙吹雪见度影响
      见度变化具明显方性特点影响见度种天气现象明显受理环境影响缘重庆冬季晴朗夜晚80雾生成关中区冷空气西北稍风速会带黄土高原沙土关中出现扬沙见度变坏外中城市乡村山区空气污染程度差见度情况差异较明显
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    274 见度预报
      见度生产生活尤航空水运公路等交通运输着重影响低见度造成机场关闭航班延误高速公路封闭关航线停航严重时会造成交通事致员伤亡必须加强低见度天气分析研究时发布雾霾沙尘暴等气象灾害预警信号断提高预报服务水详情进入
      气中水汽凝结物固体杂质聚集扩散造成见度变化决定见度坏根原雾霾降水云烟幕沙尘吹雪等天气现象水汽凝结物固体杂质聚集结果天气现象影响见度变坏预报见度变化预报天气现象变化
      制作述种天气现象预报时首先掌握天气形势变化然进步分析关气象素变化情况结合方性特点统计规律时注意站周围测站天气实况研究变化规律见度影响综合考虑方面作出见度预报
      ⑴ 雾霾形成天气条件诸样气层结稳定风速等差异表现湿度情况表25武汉市出现雾(2006年3月10日0800)出现霾(2009年10月5日0800)时关气象素情况表中两者温度露点差相湿度明显区雾霾预报第5章中专介绍述

      ⑵ 云降水预报章第12节已讨云影响空中见度特密雨强降水见度均较影响根降水预报见度距离
      ⑶ 烟幕指空中量细烟粒聚集起致面层水见度<10km天气现象气中烟粒源工业区城市居民区出现冬季常出现气层结稳定风速较早晨傍晚预报烟幕考虑低层逆温风时天气系统较弱稳定少变气压梯度较风较弱数晴朗少云天气利烟幕形成面形势般弱高压脊(弱高压)均压场(鞍形场)高空形势般较弱直西风环流槽脊冷暖流较弱
      ⑷ 沙尘影响见度重天气国沙尘天气春季出现北方南方长江南区较少形成扬沙沙尘暴必须强风区表土质条件产生扬沙沙尘暴界风速值统计表明般10ms风速国西北区土质干松沙源丰富风速达6~8ms外沙漠沙丘群沙滩长期干旱带利沙尘形成冻土湿植物覆盖表面风速般会形成扬沙沙尘暴天气
      浮尘产生外移两种产生浮尘出现面风减弱风沙天气结束气层结稳定度直接关系气底层层结稳定沙粒抬高层层结较稳定逆温层阻挡防止尘粒消散预报外移浮尘时掌握空中风风速游否已沙尘天气
      第8章专门介绍沙尘暴预报处赘述
      ⑸ 吹雪指面积雪风吹起量雪片飞扬空中天气现象吹雪强烈时水见度1km吹雪出现国北方冬季尤东北区更见长江流域南区吹雪现象少
      吹雪预报实际降雪积雪性质风综合预报吹雪沙尘出现天气条件基致扬起雪尘土预报否吹雪现象发生首先考虑时否降雪天气表面积雪性质表面积雪较干松利形成吹雪果积雪表面结冰者积湿雪形成吹雪考虑否风出现
    28 冻雨
    281 定义观测方法
    2811定义
      冻雨初冬冬末春初时节见种天气现象较强冷空气南遇暖湿气流时冷空气楔子样插暖空气方层气温骤降0℃湿润暖空气抬升成云致雨种雨天空落时低0℃冷水滴冷雨滴毛毛雨落温度冰点面水滴电线杆树木植道路表面冻结成透明半透明晶莹透亮薄冰种天气现象称冻雨(凝聚物雨淞)国南方区冻雨做冰凌北方区称油子
    2812观测方法
      游标卡尺等计量工具测量包括通讯线凝聚冰体厚度获厚度中减电线直径雨淞直径冻雨强度凝聚物厚度雨淞直表示
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    282 冻雨成
      冻雨常说般水滴种冷水滴(温度低0℃)云体中该凝结成冰粒雪花然找冻结时必需冻结核成碰物体结冻冷水滴
      冻雨落电线树枝面结成外表光滑层薄冰冰越结越厚结聚程中边流动边冻结结果便制造出串串钟乳石似冰柱冰穗(俗称冰挂)晶莹透亮遇阳光放射出五彩光芒出现秀丽动景色严重雨凇会压断树木电线杆通讯供电中止妨碍公路铁路交通威胁飞机飞行安全
      冷水滴利降落面离开特定天气条件:700hPa温度高度递减500hPa温度达10~14℃成形成冰晶气层中层2000~4000m厚度05~2km气温>0℃暖层(称融化层)够高空落入该层冰晶融化雨滴暖层存气温低0℃厚度1km冷层暖层落雨滴该层时冷0℃样落冷雨滴碰面物体会发生冻结中暖冷逆温层结破坏冻雨消失
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    283 冻雨预报
    2831国冻雨发时间区
      国幅员辽阔气候特点形特点植情况均相出现冻雨条件相国冻雨发生冬季早春时期出现1月旬2月中旬月起始日期具北早南迟山区早原迟特点结束日反势较高山区冻雨开始早结束晚冻雨期略长皖南黄山光明顶冻雨般11月旬初开始次年4月旬结束长达5月久统计江淮流域冻雨天气淮北2~3年遇淮南7~8年遇山区山谷山顶差异较山区部分谷没冻雨山势较高处年年冻雨发生
      冻雨出现较贵州省进入冬季频繁南北方冷气团受云贵高原形阻挡贵州西部云南东部间形成天气学名云贵静止锋长期控制贵州加孟加拉湾暖湿气流源源断丰富水汽输送补充导致贵州冻雨次数持续时间长2008年初贵州出现冻雨造成严重灾害次湖南湖北河南江西等省北方出现冻雨较甘肃东南部陕西关中区山东辽东半岛中山区原高山华东海华南海四川云南宁夏山西等省较少出现
      2008 年初场低温雨雪冰冻天气袭击中国南方影响贵州湖南北安徽江西广西重庆广东浙江福建四川陕西江苏云南甘肃河南青海西藏山西海等20 省(区市) 影响范围广持续时间长强度灾害重历史罕见2008年初冰冻天气首先河南开始1月10日河南中东部出现冻雨次日豫南发展天气形势1月9日华北较强冷空气南10日河南部高气温降0℃左右时700hPa500hPa河南均处槽前受西南气流影响925hPa辐合线850hPa切变线位河南中部偏东南部具备降水基条件郑州例10日08时探空资料显示郑州空温度均零08时中层暖流输送10日20时820~770hPa出现较明显逆温温差约达6℃800~740hPa层(厚约500m)出现气温>0℃暖层暖处达2℃800hPa气温<0℃冷层(厚约2000m)郑州空温度分布呈现中暖冷结构导致冻雨出现 11日20时郑州空暖层消失整层气温降零冻雨天气结束(吴蓁 赵培娟 苏爱芳等 2009年)
      分析2008年国南方冻雨区(105~116ºE26~28ºN)均温度风相湿度高度时间演变图(图略)发现(矫梅燕曲波 2008年):冻雨区空暖层位600~800hPa暖层西南风700hPa西南气流加强(≥12ms)时暖流暖层加强800hPa冷层东北东风相湿度较面层冷空气持续补充流层中低层偏南暖湿气流维持逆温长时间存原
    2832冻雨预报思路
      冻雨特定天气背景产生降水现象气垂直结构呈冷中间暖状态分冰晶层暖层冷层逆温冻雨天气发生必条件(李崇银杨辉顾薇2008)冻雨预报首先需考虑降水基素水汽升运动等外关键点温度空间垂直分布特征否存冰晶层暖层冷层探空常表现存逆温层日常业务中发现700hPa西南气流发展气温>0℃面东路冷空气影响NNE风气温≤0℃高层西南暖湿气流低层冷空气爬升利冻雨天气出现
      冻雨预报需具备降水条件外终结700hPa附高度融化层850hPa冷雨层预报(饶纲伟徐穗珊李江南 2008)国北方冬季低层温度条件容易满足问题预报700hPa附高度空气增暖条件国南方二月份孟加拉湾低槽稳定时常受西南气流控制融化层条件容易满足问题预报850hPa空气降温条件
      ⑴ 北方暖空气预报指标
      ① 孟加拉湾附长波槽国南方空西南气流活跃冻雨产生前48h~24h时间35~40ºN支锋区新西伯利亚巴尔喀什湖带低槽区(时横槽)新疆处低槽前部断分裂出槽东移
      ② 冻雨产生前48h24h时700hPa图两槽东槽西槽缺
      ③ 冻雨产生前48h700hPa图正变温中心位新疆前24h位青海河西带天河套黄河游带河北黄河游产生冻雨前24~48h般新疆青海700hPa气温≥0℃配合296dgpm低压低槽东移种冻雨会造成先北方南方全国冻雨果新疆青海700hPa0℃冻雨般仅产生渭水流域河南区
      ⑵ 南方冷空气(低层气温降0℃)预报指标
      ① 北方较明显冷空气南时纬环流转环流者度加部分乌拉尔山长波脊东移脊前西北气流引导冷空气南
      ② 850hPa冷高压南伸南方冻雨开始前48h850hPa冷高压蒙古伸河套冷高压中心强度152~156dgpm着度加冷高压继续南
      ③ 850hPa温度场风场低层降温例南昌面偏北风≥7ms前提果850hPa0℃线位黄淮区时贝加尔湖国华北区成片偏北风北京汉口间4条等温线通48h面0℃线达江南前提850hPa0℃线位长江贝加尔湖长江北区成片偏北风北京汉口间3条等温线通时24h48h面0℃线达江南
     ⑶ 冻雨结束预报
      冻雨结束意味着逆温层遭破坏改变中空暖层冷条件数情况西部较深低槽东移槽层温度降极少数情况面高压入海低层起回暖改变中暖冷条件冻雨结束
      ⑷ 应数值预报产品制作冻雨预报思路
      冻雨形成机理出发分析数值预报产品48h24h预报场资料变化:
        ——分析500hPa形势预报场中关键区域槽脊变化500hPa温度达10~14℃
        ——700hPa西南风明显加强气温>0℃
        ——850hPa NE偏东风湿度明显增加气温≤0℃
        ——面冷空气东路南
    第三章 暴雨预报
      学点
      章介绍国暴雨时空分布特征暴雨发生发展规律重点介绍暴雨预报方法预报思路
      暴雨国常见灾害性天气降水形特点暴雨洪涝标准暴雨造成洪涝灾害滑坡泥石流等次生灾害严重影响国国计民生特势低洼形闭塞区雨水迅速宣泄造成农田积水土壤水分度饱会造成更质灾害暴雨受级政机关行业民群众高度重视密切关注气象部门关科研机构暴雨预报作预报业务气科学中重研究课题
    31 暴雨时空分布特征
    311 定义标准
      国暴雨具强度持续时间长特点气象部门规定:24h降水量达50~999mm暴雨100~1999mm暴雨200mm特暴雨
      实际业务中发生影响范围暴雨划分:局暴雨区域性暴雨范围暴雨特范围暴雨局暴雨历时仅时十时左右般会影响十千方公里造成危害较轻降雨强度极时造成严重员伤亡财产损失1977年7月陕西安塞延安暴雨1988年7月浙江绍兴宁波台州带暴雨2004年7月北京710暴雨等区域性暴雨般持续3~7d影响范围达10~20万方公里更灾情般时降雨强度极强造成区域性严重暴雨洪涝灾害1963年8月海河流域暴雨1975年8月河南暴雨1996年8月华北特暴雨等特范围暴雨历时长般区连续次暴雨组合降雨断断续续持续1~3月左右雨带长时期维持19541998年长江全流域性暴雨1991年江淮太湖区暴雨
      雨季暴雨发生时期中国东部区东亚夏季风影响季节性雨带维持北推进西部区具显著干季雨季雨季期形成独特区域性暴雨总说中国类区域性暴雨:华南前汛期暴雨江淮梅雨期暴雨北方盛夏期暴雨华南汛期暴雨华西秋雨季暴雨西北暴雨等
      华南前汛期暴雨:国陆广东广西福建海南湖南江西南部通称华南年受夏季风影响早(4月前)结束晚(10月前)汛期长(约4~9月)影响降雨气环流形势天气系统华南区前汛期(4~6月)汛期(7~9月)分前汛期受西风带环流影响产生降雨暴雨天气系统锋面切变线低涡南支槽等
      江淮梅雨期暴雨:年初夏时期(6月中旬7月中旬)长江中游淮河流域日南部似东西带状区会维持条稳定持久雨带形成降雨非常集中特殊连阴雨天气降雨范围广持续时间长暴雨程频繁洪涝灾害集中时期时正江南特产梅子成熟际称江淮梅雨黄梅雨梅雨期气温较高空气湿度衣物食品等容易霉烂霉雨说梅雨般6月中旬前开始称入梅7月中旬结束称出梅年入梅出梅时间早晚梅雨期长短梅雨量差般梅雨期持续25d左右长达60d短天连续降雨日足6d称空梅
      北方盛夏期暴雨:江淮梅雨结束7月中旬国降雨带北跳华北东北带造成区7月旬8月旬频繁发生暴雨影响致灾严重特暴雨发生时期:1963年8月海河特暴雨1975年8月河南特暴雨1995年7月松辽区域致洪暴雨1996年8月华北特暴雨等时期发生暴雨具强度时间集中特点24h暴雨量般达300~400mm山迎风坡甚达1000mm
      华南汛期暴雨:阶段暴雨热带气旋造成受影响区域中国东南海带热带气旋暴雨造成国海区洪涝灾害风暴潮灾害重素根1951—2000年统计资料年影响中国热带气旋均155影响国热带气旋西北太洋(包括中国南海区)生成
      华西秋雨季暴雨:年9—10月影响国东部区夏季风南撤退陆区陆续进入秋季降雨明显减少中国西南部区包括陕西甘肃南部云南贵州四川西部汉江游长江三峡区华西区出现第二降雨集中期称华西秋雨期间会出现暴雨暴雨中心位四川东北部巴山带降雨范围持续时间长降雨强度般
      西北暴雨:西北区数方年降雨量少日降雨量达50mm机率特新疆80测站未出现日雨量50mm降水日雨量计算西北难达通常定义暴雨特暴雨标准暴雨极少实际西北区容易出现相较强短历时强降水常发生暴雨危害会引起面径流坡沟形迅速泻汇集成局洪水泥石流西北省区根验重新划定影响强降水日雨量作暴雨标准西北区暴雨(日降水量≥25mm)降水频数东南西北两方面中间减少新疆东部少山脉附集中趋势山区暴雨山顶集中
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    312 暴雨空间分布特征
      图31全国年暴雨日数分布图图见暴雨日数分布东南西北减少淮河流域南部区普遍3d中华南部江西等达5~10d黄河中游海河流域辽河流域等般1~3d国西部区偶暴雨发生


      全国年暴雨日数极值分布特点南部北部少东部西部少(图32)长江中游南部区年暴雨日数极值般10~15d广东南部海南东部超15d东北华北黄淮区江汉区西南东部等3~9d


      全国日降水量分布呈东西少南北少态势(图33)河北遵化石家庄河南驻马店湖南桑植线东部区四川盆日降水量200~300mm东北部西北东部山西云南贵州等100~200mm局影响海陆出现日降水量1000mm极值

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    313 暴雨时间分布特征
      46年中中国年暴雨日数变化呈微弱增趋势(图34)国流域年暴雨日数变化趋势(图略)珠江流域长江流域增趋势海河流域黄河流域辽河流域呈减少趋势松花江流域淮河流域变化趋势明显

      雨季中国暴雨发生时期雨季持续某区域形成雨带认雨带时间变化暴雨时间变化致图35雨带推进形势示意图细实线表示逐候标准化雨量值区致位置中国东部区三季节性雨带称东亚夏季风雨带分位长江南区长江中游华北东北带维持期次20~34候(4月6日—6月19日)35~39候(6月20日—7月14日)40~44候(7月15日—8月8日)应着华南前汛期雨季江淮梅雨期北方雨季细实线分布疏密程度出三雨带南北移动程中具明显跳跃性相反西部雨区北南推进没形成阶段性雨带西部雨带约44候减弱河套青藏高原东南部带缩高原东部四川东部甘肃陕西南部带减弱直消失东西部雨带推进形势似黄河长江游带圆心作逆时针旋转

    32 暴雨形成机制
      产生降水需定条件仅根降水形成宏观程讨暴雨形成基条件
    321 暴雨形成条件
      ⑴ 充分水汽供应
    暴雨气饱湿达相数值形成统计海汉口广州昆明等雨暴雨绝数出现湿≥8gkg日期详情进入
      ⑴ 充分水汽供应
      暴雨气饱湿达相数值形成统计海汉口广州昆明等雨暴雨绝数出现湿≥8gkg日期果该区气柱中含水汽凝结产生降水降水量相高饱湿外需充分水汽供应必须研究水汽供应水汽辐合环流形势
      通常分析水汽条件时综合考虑水汽含量水汽通量水汽通量散度降水量等物理量
      ⑵ 强烈升运动
      根估算知假设面饱湿14g kg果50mm降水量天均匀降降水时升速度约108×103ms50mm降水量5h降完降水时升速度约54×10-3ms50mm降水量lh降完降水时升速度260×10-3ms面三种升速度反映三种尺度系统降水第种属尺度系统第二种属中尺度系统第三种属尺度系统实际般暴雨尤特暴雨天均匀降集中1h时降落降水时垂直运动中天气系统造成垂直运动稳定量释放时形成考虑暴雨时必须分析稳定量储存释放问题必须研究形成暴雨中尺度系统
      ⑶ 较长持续时间
      降水持续时间长短影响着降水量降水持续时间长形成暴雨(特连续暴雨)重条件中尺度天气系统生命期较短次中系统活动造成短时暴雨必须次中()尺度系统连续影响形成时间较长雨量较暴雨然中尺度系统发生发展定尺度系统背景说暴雨总发生范围升运动区讨暴雨持续时间必须讨行星尺度系统天气尺度系统稳定性重复出现问题副热带高压脊长波槽切变线静止锋型冷涡等尺度天气系统长期稳定造成连续性暴雨必前提短波槽低涡气旋等天气尺度系统移速较快某稳定长波形势控制区接连出现造成次次暴雨程特定天气形势天气尺度系统移动缓慢停滞时更容易形成时间集中特暴雨
    暴雨形成强度层结稳定度云微物理程形密切相关
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    322 水汽分布
      暴雨发生发展维持必须丰富水汽供应计算表明仅仅降水区气柱含水份够气柱中含水汽全部降达50~70mm降水量水汽供应观点必须周围范围收集水汽详情进入
      持久性暴雨求源源断水汽输送补充暴雨发生断耗损水汽量种水汽输送需特效机制较短时间更范围暴雨区收集必需水汽量计算表明持续性暴雨求水汽辐合区相应达暴雨区身面积10倍供应水汽区水汽集中区(水汽汇)量级(丁汇 2005)
      根许暴雨强风暴系统例研究水汽辐合低层水汽通量辐合造成尤800hPa边界层中占重达二分低层水汽辐合常形成条明显湿舌中低层天气图分析中常常5重特征:⑴ 湿舌实际流层部条狭窄暖湿空气带条高静力量舌暴雨区供应充足水汽建立流稳定层结中起着重作湿舌存作强风暴暴雨发展必条件⑵ 湿舌形成般水汽流程解释暴雨前期着低空西南偏南气流加强出现明显北水汽输送水汽含量增加结果暖湿空气带湿舌断北伸展果逆温层湿空气北扩展尤低空急流建立湿舌形成北发展起着非常重作着湿舌建立湿层厚度增加更高层次形成湿舌种情况流作说明尺度升运动流垂直输送关⑶ 范围湿舌中湿度分布均匀具明显中尺度结构反映中尺度流扰动作⑷ 湿舌宽度暴雨区垂直运动场降水带定关系数值试验中湿舌越宽造成垂直运动场降水带越宽降水总量越湿舌越宽释放位势稳定量越产生流区降水区越⑸湿舌(高舌)北侧西侧干区形成明显湿度形成干锋露点锋国外称干线天气尺度称量锋Ω高舌强流暴雨种触发机制围绕种干线存着支垂直环流升支湿空气区沉支干区副热带海洋气团副热带高压西界常常观测非常狭窄湿度渡区辐合南风西南气流区湿度梯度值区(量锋区)致雷暴暴雨形成利区东亚梅雨锋明显例子
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    323 升运动
      降水发生空气升运动区面低层空气通抬升达饱产生凝结降落成降水气升运动降水强度重作取决量值者取决什尺度系统中升运动详情进入
      天气尺度言(锋区温带气旋高空槽前部副热带高压边缘等)升速度102ms种升速度引起降水量约100~101mmd尺度系统中升运动引起暴雨事实少观测千公里暴雨区水尺度100~300km中尺度系统中(中尺度辐合线飑线中尺度低压等)升速度尺度系统中升速度量级达101ms种升运动引起降水量约101mmh达暴雨强度积云尺度尺度系统升速度达100ms造成降水强度约102mmh达暴雨量级尺度天气系统中暴雨直接关系中尺度升运动中尺度系统直接造成暴雨天气系统尺度升运动中尺度升运动形成增强提供必环境条件触发机制尺度升运动存暴雨发生发展先决条件
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    324 形影响
      国年均暴雨日数图出暴雨日数区位山脉东南迎风坡太行山伏牛山山武夷山南岭等(陶诗言1980)形暴雨影响表现:形产生垂直速度风场变化暴雨动力作山原海陆等形差造成垫面热力性质暴雨中系统影响(陈锡璋1982)详情进入
      形降水关系密切样天气形势迎风坡降水区例1996年8月旬华北发生特暴雨时低层盛行偏东风太行山迎风坡(东坡)雨量(图36)研究表明形暴雨落区幅度影响山脉形1998年6月中旬梅雨暴雨加强增幅作湖北省局形武汉黄石区突发强降水落区较影响(陶诗言2001)
      形抬升垂直速度伸展高度然低层湿度造成降水量时忽视例7209号台风计算表明台风登陆前台风暴雨形作形成台风登陆系统作形作相结合造成
      形动力作表现形系统性风发生改变某方产生形辐合辐散影响垂直运动降水例盛行风着喇叭口形(谓喇叭口形三面环山面开口谷)灌进时形收缩辐合引起升运动加强降水量增1963年8月旬河北省暴雨太行山东侧獐貘站日降水量达865mm形抬升作外喇叭口形收缩作显著
      外山脉背风面定气条件产生背风波背风波升气流处气块抬升稳定量释放降水形成种降水组成带状排排山脉行



    33 环流背景天气系统
      暴雨种尺度天气系统相互作产物尤特暴雨持续性暴雨种尺度天气系统(行星尺度天气尺度中尺度尺度)相互作情况发生系统制约孕育系统发生发展系统产生成长壮反系统起作整暴雨系统继续维持加强里涉扰动尺度环境中发生增长问题涉扰动发展时尺度场反馈问题数学种尺度天气系统相互作问题种非线性复杂问题暴雨预报困难程度存
    331 尺度环流背景
    3311 尺度系统作
      持续2d暴雨预报必须考虑(行星)尺度(3000~8000km)天气系统作
      暴雨出现扰动停滞时期时候尺度系统出现次调整程行星尺度系统持续某种形势某区接二连三扰动发生发展陶诗言中国暴雨中总结(行星)尺度系统暴雨作三方面:
      ⑴ 制约天气尺度系统活动
      行星尺度系统直接产生暴雨通制约直接影响暴雨天气尺度系统活动间接暴雨产生作种制约作表现四方面:
      ① 影响天气尺度系统移动速度例果游高压脊发展稳定游系统(高空槽)受阻移速减慢系统中降水增强果范围形势稳定阻塞形势造成暴雨天气尺度系统停滞少动某区产生持续性暴雨
      ② 行星尺度系统影响天气尺度系统强度变化形势调整产生利天气尺度系统发展利环境条件时天气尺度系统迅速发展系统中暴雨相应增强台风暴雨气旋暴雨中常常见种情况
      ③ 影响暴雨天气尺度系统重复出现造成持续性暴雨例长波槽维持100°E空鲜空高空反气旋盘踞时高原相继西南涡华北方移动西南涡移华北时停滞造成场暴雨种天气尺度系统重复出现求行星尺度形势较稳定
      ④ 造成尺度天气系统间相互作例中高纬度形势调整时果中纬度长波槽较低纬度低涡台风位相叠加时西南涡台风中降水会增强例副热带高压西伸时副热带高压南侧东风扰动西移深入陆东风扰动西风带中东移动高空槽位相叠加时东风扰动中降水增强
      ⑵ 决定范围雨区出现范围
      范围雨区般出现长波槽前面行星尺度系统出现调整时雨区位置改变果根环流演变调整趋势确定未长波槽位置报出暴雨区出现区例预报长波未西退30度时暴雨区相应西移样距离原暴雨区会退西面新生片雨区副热带高压北时雨区会北移
      ⑶ 决定暴雨区水汽源水汽通道
      水汽源水汽输送通道范围环流形势决定国暴雨水汽源两区:南海孟加拉湾区外东海黄海部分区
      副热带高压西伸位置偏南时副热带高压西侧般盛行较强西南气流西南低空急流时候水汽输送南海孟加拉湾尤西南区低涡盂加拉湾热带低压发展时南海水汽输送更强
      果副热带高压位置偏北热带辐合区台风北时副热带高压热带辐合区间副热带高压台风间会出现强劲偏东气流水汽输送东海
      时候暴雨前期偏南水汽输送期转偏东水汽输送时出现形势调整时场暴雨中时偏南偏东水汽输送暴雨区水汽供应利
      行星尺度系统控制影响暴雨天气尺度系统身决定会会暴雨出现种行星波形势时会出现暴雨时候出现必须结合天气尺度系统中尺度系统分析行星尺度系统提供利暴雨发生环流背景
    3312 影响国暴雨类尺度环流系统
      范围暴雨出现定尺度环流形势种形势背景冷暖空气断某区交绥引起暴雨天气尺度系统中间尺度系统发展某区出现强持续垂直运动水汽输送等条件形成暴雨
      国出现范围暴雨仅东亚环流形势密切相关时欧亚甚整北半球环流形势关系国范围暴雨少发生中纬环流型出现明显调整时期环流形势纬型演变成型者型演变成纬型时期
      外国特暴雨低纬环流密切关系低纬中高纬环流相互作产物
      表31出国暴雨影响尺度环流系统中西风带环流长波系统阻塞系统类系统移动缓慢变化较中高纬度环流形势定时期保持相稳定引起暴雨天气尺度系统会区次出现者造成天气尺度系统出现停滞长波系统出现强烈发展形成径型环流形势时北方冷空气南达较低纬度南方暖湿空气北伸展时较低纬度气旋性系统(西南涡热带气旋)北种形势暴雨强烈

      副热带系统中国暴雨关系密切尤西太洋副热带高压进退维持强度变化暴雨关系密切暴雨出现西太洋副热带高压西北侧副热带高压春夏南北推进中国降水带北移
      流层部青藏高压活动暴雨影响显著东移动时会副热带高压通阻挡台风西南涡北造成台风西南涡停滞少动
      热带环流系统暴雨水汽源暴雨少出现热带系统北推进时期尤盛夏华北暴雨常常出现热带辐合区台风北时期
      孟加拉湾风暴低压国西南区暴雨关系密切孟加拉湾低气压量水汽输送国西南区
    3313 影响国暴雨典型尺度环流形势
      陶诗言中国暴雨中国暴雨尺度环流形势分三类:

    稳定型
    (图37a)种流型中西风带环流长波系统移动缓慢停滞少动副热带高压较稳定位置偏北种形势中低纬系统容易相互作稳定型暴雨常常严重国历史名特暴雨发生种环流

    稳定纬型
    (图37b)时西风带环流(35°~55°N)盛行纬环流短波槽活动较副热带高压较稳定常呈带状类形势常带严重暴雨持续性暴雨强度第类
      第三类渡型特征副热带高压位置稳定暴雨程中常出现副热带高压明显进退西风带环流移动性系统降水时间较短类形势暴雨强度第二类
    隐藏
    332 天气尺度系统
      引起降水天气尺度气旋性天气系统包括锋面温带气旋台风东风波高空冷涡高空槽等尺度般1000~3000km预报员般认类系统直接造成暴雨天气系统实非直接造成暴雨中尺度天气系统天气尺度系统中升运动般102m/s水汽供应充分条件降水强度1~2mmh日降水量24~48mm造成中~雨目前数值预报报出降水量25mmd代表天气尺度系统降水量
      天气尺度系统暴雨起着四作:
      ⑴ 制约造成暴雨中尺度天气系统活动
      首先天气尺度系统提供中尺度天气系统形成条件环境场中尺度天气系统发生需基条件例气层结稳定水汽通量出现辐合低空风场出现辐合场气旋性涡度场条件常伴着天气尺度系统出现例高空槽前低空辐合区里中低空偏南气流形成湿舌造成水汽集中空气流造成位势稳定区槽前常常中尺度天气系统出现区
      次天气尺度系统时中尺度系统发生触发机制利中尺度系统发生环境条件具备中尺度系统否出现决定适触发条件触发条件低空天气尺度辐合区例低空切变线锋面中升运动时达5×10-3ms量级果作时间6~12h种升运动造成空气块抬升l~2km稳定量释放造成强烈流活动时逆温层情况升运动逆温层破坏稳定量释放锋面抬升作利触发中尺度系统发生冷锋逼稳定湿舌区时常触发激烈流活动
      面加热作引起流发生种作常天气尺度系统相联系天气尺度系统明显发展时中升运动会加强面加热产生升运动样促中尺度系统生成
      外天气尺度系统已存着中尺度天气系统起组织增强减弱作中尺度天气系统发生机分布分布受天气尺度系统制约中尺度系统常常排列成带状线状天气尺度系统作中尺度系统常发生合分裂现象中系统加强新生减弱
      天气尺度条件影响时尺度流单体转化较尺度强流风暴(超级单体)种强流风暴中造成强烈暴雨
      ⑵ 造成暴雨区水汽集中
      天气尺度系统中低空范围水辐合场造成水汽辐合暴雨区水汽集中趋势暴雨发生提供充足水汽条件国夏季暴雨水汽源西太洋副热带高压西北侧南侧偏南气流偏东气流输送热带洋面天相毫米十毫米蒸发量气团洋面停留段时间形成非常潮湿热带海洋气团夏季陆出现暴雨时数类潮湿气团流该区热带海洋气团中含水量相l00mm降水量果种气团丝毫没变性搬陆强烈抬升出现水汽凝结凝结出水量般半落面般50mm雨量次暴雨天l00~200mm雨量求暴雨区空断潮湿气团供应水汽水方气中低层流入说暴雨区外围水汽含量减少补充暴雨区中水源暴雨区够维持求暴雨外围区尺度流场中出现水汽辐合尺度水汽辐合区暴雨区面积少10倍样暴雨外围区断水汽积累供应暴雨中水源
      种尺度水汽辐合般出现天气尺度系统(气旋锋面)中说明什暴雨数出现种天气尺度系统中
      提供暴雨区水汽程中低空急流起着重作低空急流水汽输送者造成明显湿舌水汽集中许暴雨强流暴雨湿舌存密切关系
      天气尺度辐合作方面造成水汽暴雨区集中外时尺度辐合场中升运动湿层变厚观测表明低层出现水汽水输送形成北西伸展湿舌时湿层厚度明显增加种湿层厚度增加天气尺度辐合场中升运动造成湿层厚度表示暴雨区水汽集中程度般湿层厚度达700hPa时利暴雨发生时湿层增强触发中尺度系统发生
      ⑶ 天气尺度系统中性质空气流造成位势稳定层结
      国夏季暴雨数出现强流活动时期强流出现求量稳定量释放强位势稳定出现暴雨形成重条件天气尺度气旋性系统中利位势稳定建立
      ⑷ 天气尺度系统中风速垂直切变利中尺度系统发生维持
      天气尺度系统中高低空气流方常明显差例低层偏东偏南气流中层高层转成偏西偏北气流高低空气流形成明显风垂直切变强风垂直切变积云中流变成组织升气流利积雨云断发展维持长时间流活动暴雨增强作般高低空急流轴相交处垂直切变里强流天气落区暴雨说求尺度场定程度风垂直切变形成位势稳定层结积雨云中升运动变成组织果垂直切变太强高空卷云砧伸展甚远时积雨云中量水滴高空急流带走降落面然流活动强烈降水量会
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    333 中尺度系统
      中尺度天气系统直接造成暴雨天气系统尤中β中γ尺度系统许国外暴雨强流外场试验计划焦点专门中尺度观测网布置特区时段常规气象观测网般难观测中尺度天气系统详细发生发展程目前暴雨预报难点水尺度十~百公里生命期时面辐合量级104s1降水强度达超10mm/h连续5h降水造成暴雨中尺度系统包括中尺度切变线(辐合线)中尺度低压中高压(雷暴高压)流层中层明显湿度连续带等中尺度天气系统天气尺度环流背景发展起暴雨两作:
      ⑴ 造成暴雨直接天气系统中尺度系统中强升运动(垂直升运动达102~1ms)水汽通量辐合言天气尺度系统水汽辐合量级中尺度系统中明显位势稳定层结造成强烈暴雨1973年7月2日2000—3日0200北京6h降水量达928mm四次中尺度扰动引起中尺度降水系统分成移动性停滞性两类次移动性中尺度扰动某汇集者某中尺度扰动某停滞两种情况引起成灾暴雨
      ⑵ 中尺度系统积云流活动明显组织增强作中尺度环流组织积雨云团部分成线状带状排列成中尺度流带相应造成中尺度雨带
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    334 高低空急流暴雨关系
    3341 高空急流
      高空急流流层部(300~100hPa)集中强风速带中高纬度西风急流低纬热带东风急流许研究表明高空急流降水间密切关系说高空急流出现定应着某区暴雨发生东亚区降水暴雨区位急流入口区右侧出口区左侧里明显升运动区根国气象工作者统计结果(郑秀雅等1992东北辽宁区)78暴雨例受高空急流影响区域性暴雨特暴雨均位急流中心右侧(入口区右侧)面积发生急流中心左前侧(出口区左侧)暴雨范围较急流中心右前侧暴雨范围强度较江淮区暴雨出现西风高空急流中心入口区右侧升运动区
    3342 低空急流
      低空急流(LLJ)位3km层中风速值12ms16ms强风速带认中纬度暴雨强风暴提供热量水汽动量重机制暴雨形成维持密切关系许统计结果表明LLJ中国区暴雨间正相关关系高低空急流风分三类:常见西南风低空急流强风速东亚夏季风活动高空槽东移密切相关第二类东南风急流气流东海甚黄海副高位置偏北时台风北时常出现种东南季风型急流长江北形呈南北走迎风面形成暴雨种低空急流出现华南第三种低空急流偏东风急流常40ºN700hPa出现银川—老东庙—敦煌—羌线新疆塔里木盆常出现种偏东风低空急流形成出现中国东部东南风低空急流原中纬低层高压南侧东风急流形作形成回流关(西北预报员称东灌)低空急流暴雨三种作:通低层明显热量水汽输送利暴雨发生前稳定层结建立断重建低空急流轴左前方正涡区气流辐合区产生明显升运动通种动力抬升触发维持暴雨发生
      许暴雨例中高空急流低空急流会时出现垂直环流圈(升运动区)相互耦合时暴雨会产生重影响中两种情况种高空急流达定强度时急流出口区诱生出偏南低空急流根高空急流次级环流理急流出口区存着右侧沉左侧升间接环流高空非转风北风低层回流南风科氏力作演变成西南气流急流中心足够强低层诱生偏南气流达定强度形成低空急流成低空急流重部分事实说明高空低空急流相互耦合分离述高空急流诱生出低空急流高空急流耦合程中纬度区常观测气旋发生组织强流系统暴雨形成重子种高低空急流耦合情况出现高空急流入口区右侧常东亚梅雨期观测西南低空急流移高空急流入口区右侧升运动区时低空急流左前方升运动区高空急流入口区右侧升运动区相叠加形成强升运动暴雨常出现耦合强升区中



    梅雨时期高空急流低空急流垂直环流耦合概略图
    图38(a)梅雨期高低空急流耦合暴雨关系概略图



    黄淮流域持续性暴雨时期高低空急流耦合
    图38(b)黄淮流域持续性暴雨时期高低空急流耦合暴雨作示意图暴雨发生高空急流入口区右侧低空急流北方(左前方)升运动耦合区陈久康丁治英(1996)分析指出高低空急流耦合台风环流相耦合台风倒槽东侧低空急流北面高空急流激发低空急流倒槽连结造成台风倒槽突然北伸低空偏南低空急流突然北推暖湿空气直输送高空急流入口区右侧辐散区方造成台风远距离暴雨

    33 环流背景天气系统
      暴雨种尺度天气系统相互作产物尤特暴雨持续性暴雨种尺度天气系统(行星尺度天气尺度中尺度尺度)相互作情况发生系统制约孕育系统发生发展系统产生成长壮反系统起作整暴雨系统继续维持加强里涉扰动尺度环境中发生增长问题涉扰动发展时尺度场反馈问题数学种尺度天气系统相互作问题种非线性复杂问题暴雨预报困难程度存
    331 尺度环流背景
    3311 尺度系统作
      持续2d暴雨预报必须考虑(行星)尺度(3000~8000km)天气系统作
      暴雨出现扰动停滞时期时候尺度系统出现次调整程行星尺度系统持续某种形势某区接二连三扰动发生发展陶诗言中国暴雨中总结(行星)尺度系统暴雨作三方面:
      ⑴ 制约天气尺度系统活动
      行星尺度系统直接产生暴雨通制约直接影响暴雨天气尺度系统活动间接暴雨产生作种制约作表现四方面:
      ① 影响天气尺度系统移动速度例果游高压脊发展稳定游系统(高空槽)受阻移速减慢系统中降水增强果范围形势稳定阻塞形势造成暴雨天气尺度系统停滞少动某区产生持续性暴雨
      ② 行星尺度系统影响天气尺度系统强度变化形势调整产生利天气尺度系统发展利环境条件时天气尺度系统迅速发展系统中暴雨相应增强台风暴雨气旋暴雨中常常见种情况
      ③ 影响暴雨天气尺度系统重复出现造成持续性暴雨例长波槽维持100°E空鲜空高空反气旋盘踞时高原相继西南涡华北方移动西南涡移华北时停滞造成场暴雨种天气尺度系统重复出现求行星尺度形势较稳定
      ④ 造成尺度天气系统间相互作例中高纬度形势调整时果中纬度长波槽较低纬度低涡台风位相叠加时西南涡台风中降水会增强例副热带高压西伸时副热带高压南侧东风扰动西移深入陆东风扰动西风带中东移动高空槽位相叠加时东风扰动中降水增强
      ⑵ 决定范围雨区出现范围
      范围雨区般出现长波槽前面行星尺度系统出现调整时雨区位置改变果根环流演变调整趋势确定未长波槽位置报出暴雨区出现区例预报长波未西退30度时暴雨区相应西移样距离原暴雨区会退西面新生片雨区副热带高压北时雨区会北移
      ⑶ 决定暴雨区水汽源水汽通道
      水汽源水汽输送通道范围环流形势决定国暴雨水汽源两区:南海孟加拉湾区外东海黄海部分区
      副热带高压西伸位置偏南时副热带高压西侧般盛行较强西南气流西南低空急流时候水汽输送南海孟加拉湾尤西南区低涡盂加拉湾热带低压发展时南海水汽输送更强
      果副热带高压位置偏北热带辐合区台风北时副热带高压热带辐合区间副热带高压台风间会出现强劲偏东气流水汽输送东海
      时候暴雨前期偏南水汽输送期转偏东水汽输送时出现形势调整时场暴雨中时偏南偏东水汽输送暴雨区水汽供应利
      行星尺度系统控制影响暴雨天气尺度系统身决定会会暴雨出现种行星波形势时会出现暴雨时候出现必须结合天气尺度系统中尺度系统分析行星尺度系统提供利暴雨发生环流背景
    3312 影响国暴雨类尺度环流系统
      范围暴雨出现定尺度环流形势种形势背景冷暖空气断某区交绥引起暴雨天气尺度系统中间尺度系统发展某区出现强持续垂直运动水汽输送等条件形成暴雨
      国出现范围暴雨仅东亚环流形势密切相关时欧亚甚整北半球环流形势关系国范围暴雨少发生中纬环流型出现明显调整时期环流形势纬型演变成型者型演变成纬型时期
      外国特暴雨低纬环流密切关系低纬中高纬环流相互作产物
      表31出国暴雨影响尺度环流系统中西风带环流长波系统阻塞系统类系统移动缓慢变化较中高纬度环流形势定时期保持相稳定引起暴雨天气尺度系统会区次出现者造成天气尺度系统出现停滞长波系统出现强烈发展形成径型环流形势时北方冷空气南达较低纬度南方暖湿空气北伸展时较低纬度气旋性系统(西南涡热带气旋)北种形势暴雨强烈

      副热带系统中国暴雨关系密切尤西太洋副热带高压进退维持强度变化暴雨关系密切暴雨出现西太洋副热带高压西北侧副热带高压春夏南北推进中国降水带北移
      流层部青藏高压活动暴雨影响显著东移动时会副热带高压通阻挡台风西南涡北造成台风西南涡停滞少动
      热带环流系统暴雨水汽源暴雨少出现热带系统北推进时期尤盛夏华北暴雨常常出现热带辐合区台风北时期
      孟加拉湾风暴低压国西南区暴雨关系密切孟加拉湾低气压量水汽输送国西南区
    3313 影响国暴雨典型尺度环流形势
      陶诗言中国暴雨中国暴雨尺度环流形势分三类:

    稳定型
    (图37a)种流型中西风带环流长波系统移动缓慢停滞少动副热带高压较稳定位置偏北种形势中低纬系统容易相互作稳定型暴雨常常严重国历史名特暴雨发生种环流

    稳定纬型
    (图37b)时西风带环流(35°~55°N)盛行纬环流短波槽活动较副热带高压较稳定常呈带状类形势常带严重暴雨持续性暴雨强度第类
      第三类渡型特征副热带高压位置稳定暴雨程中常出现副热带高压明显进退西风带环流移动性系统降水时间较短类形势暴雨强度第二类
    隐藏
    332 天气尺度系统
      引起降水天气尺度气旋性天气系统包括锋面温带气旋台风东风波高空冷涡高空槽等尺度般1000~3000km预报员般认类系统直接造成暴雨天气系统实非直接造成暴雨中尺度天气系统天气尺度系统中升运动般102m/s水汽供应充分条件降水强度1~2mmh日降水量24~48mm造成中~雨目前数值预报报出降水量25mmd代表天气尺度系统降水量
      天气尺度系统暴雨起着四作:
      ⑴ 制约造成暴雨中尺度天气系统活动
      首先天气尺度系统提供中尺度天气系统形成条件环境场中尺度天气系统发生需基条件例气层结稳定水汽通量出现辐合低空风场出现辐合场气旋性涡度场条件常伴着天气尺度系统出现例高空槽前低空辐合区里中低空偏南气流形成湿舌造成水汽集中空气流造成位势稳定区槽前常常中尺度天气系统出现区
      次天气尺度系统时中尺度系统发生触发机制利中尺度系统发生环境条件具备中尺度系统否出现决定适触发条件触发条件低空天气尺度辐合区例低空切变线锋面中升运动时达5×10-3ms量级果作时间6~12h种升运动造成空气块抬升l~2km稳定量释放造成强烈流活动时逆温层情况升运动逆温层破坏稳定量释放锋面抬升作利触发中尺度系统发生冷锋逼稳定湿舌区时常触发激烈流活动
      面加热作引起流发生种作常天气尺度系统相联系天气尺度系统明显发展时中升运动会加强面加热产生升运动样促中尺度系统生成
      外天气尺度系统已存着中尺度天气系统起组织增强减弱作中尺度天气系统发生机分布分布受天气尺度系统制约中尺度系统常常排列成带状线状天气尺度系统作中尺度系统常发生合分裂现象中系统加强新生减弱
      天气尺度条件影响时尺度流单体转化较尺度强流风暴(超级单体)种强流风暴中造成强烈暴雨
      ⑵ 造成暴雨区水汽集中
      天气尺度系统中低空范围水辐合场造成水汽辐合暴雨区水汽集中趋势暴雨发生提供充足水汽条件国夏季暴雨水汽源西太洋副热带高压西北侧南侧偏南气流偏东气流输送热带洋面天相毫米十毫米蒸发量气团洋面停留段时间形成非常潮湿热带海洋气团夏季陆出现暴雨时数类潮湿气团流该区热带海洋气团中含水量相l00mm降水量果种气团丝毫没变性搬陆强烈抬升出现水汽凝结凝结出水量般半落面般50mm雨量次暴雨天l00~200mm雨量求暴雨区空断潮湿气团供应水汽水方气中低层流入说暴雨区外围水汽含量减少补充暴雨区中水源暴雨区够维持求暴雨外围区尺度流场中出现水汽辐合尺度水汽辐合区暴雨区面积少10倍样暴雨外围区断水汽积累供应暴雨中水源
      种尺度水汽辐合般出现天气尺度系统(气旋锋面)中说明什暴雨数出现种天气尺度系统中
      提供暴雨区水汽程中低空急流起着重作低空急流水汽输送者造成明显湿舌水汽集中许暴雨强流暴雨湿舌存密切关系
      天气尺度辐合作方面造成水汽暴雨区集中外时尺度辐合场中升运动湿层变厚观测表明低层出现水汽水输送形成北西伸展湿舌时湿层厚度明显增加种湿层厚度增加天气尺度辐合场中升运动造成湿层厚度表示暴雨区水汽集中程度般湿层厚度达700hPa时利暴雨发生时湿层增强触发中尺度系统发生
      ⑶ 天气尺度系统中性质空气流造成位势稳定层结
      国夏季暴雨数出现强流活动时期强流出现求量稳定量释放强位势稳定出现暴雨形成重条件天气尺度气旋性系统中利位势稳定建立
      ⑷ 天气尺度系统中风速垂直切变利中尺度系统发生维持
      天气尺度系统中高低空气流方常明显差例低层偏东偏南气流中层高层转成偏西偏北气流高低空气流形成明显风垂直切变强风垂直切变积云中流变成组织升气流利积雨云断发展维持长时间流活动暴雨增强作般高低空急流轴相交处垂直切变里强流天气落区暴雨说求尺度场定程度风垂直切变形成位势稳定层结积雨云中升运动变成组织果垂直切变太强高空卷云砧伸展甚远时积雨云中量水滴高空急流带走降落面然流活动强烈降水量会
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    333 中尺度系统
      中尺度天气系统直接造成暴雨天气系统尤中β中γ尺度系统许国外暴雨强流外场试验计划焦点专门中尺度观测网布置特区时段常规气象观测网般难观测中尺度天气系统详细发生发展程目前暴雨预报难点水尺度十~百公里生命期时面辐合量级104s1降水强度达超10mm/h连续5h降水造成暴雨中尺度系统包括中尺度切变线(辐合线)中尺度低压中高压(雷暴高压)流层中层明显湿度连续带等中尺度天气系统天气尺度环流背景发展起暴雨两作:
      ⑴ 造成暴雨直接天气系统中尺度系统中强升运动(垂直升运动达102~1ms)水汽通量辐合言天气尺度系统水汽辐合量级中尺度系统中明显位势稳定层结造成强烈暴雨1973年7月2日2000—3日0200北京6h降水量达928mm四次中尺度扰动引起中尺度降水系统分成移动性停滞性两类次移动性中尺度扰动某汇集者某中尺度扰动某停滞两种情况引起成灾暴雨
      ⑵ 中尺度系统积云流活动明显组织增强作中尺度环流组织积雨云团部分成线状带状排列成中尺度流带相应造成中尺度雨带
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    334 高低空急流暴雨关系
    3341 高空急流
      高空急流流层部(300~100hPa)集中强风速带中高纬度西风急流低纬热带东风急流许研究表明高空急流降水间密切关系说高空急流出现定应着某区暴雨发生东亚区降水暴雨区位急流入口区右侧出口区左侧里明显升运动区根国气象工作者统计结果(郑秀雅等1992东北辽宁区)78暴雨例受高空急流影响区域性暴雨特暴雨均位急流中心右侧(入口区右侧)面积发生急流中心左前侧(出口区左侧)暴雨范围较急流中心右前侧暴雨范围强度较江淮区暴雨出现西风高空急流中心入口区右侧升运动区
    3342 低空急流
      低空急流(LLJ)位3km层中风速值12ms16ms强风速带认中纬度暴雨强风暴提供热量水汽动量重机制暴雨形成维持密切关系许统计结果表明LLJ中国区暴雨间正相关关系高低空急流风分三类:常见西南风低空急流强风速东亚夏季风活动高空槽东移密切相关第二类东南风急流气流东海甚黄海副高位置偏北时台风北时常出现种东南季风型急流长江北形呈南北走迎风面形成暴雨种低空急流出现华南第三种低空急流偏东风急流常40ºN700hPa出现银川—老东庙—敦煌—羌线新疆塔里木盆常出现种偏东风低空急流形成出现中国东部东南风低空急流原中纬低层高压南侧东风急流形作形成回流关(西北预报员称东灌)低空急流暴雨三种作:通低层明显热量水汽输送利暴雨发生前稳定层结建立断重建低空急流轴左前方正涡区气流辐合区产生明显升运动通种动力抬升触发维持暴雨发生
      许暴雨例中高空急流低空急流会时出现垂直环流圈(升运动区)相互耦合时暴雨会产生重影响中两种情况种高空急流达定强度时急流出口区诱生出偏南低空急流根高空急流次级环流理急流出口区存着右侧沉左侧升间接环流高空非转风北风低层回流南风科氏力作演变成西南气流急流中心足够强低层诱生偏南气流达定强度形成低空急流成低空急流重部分事实说明高空低空急流相互耦合分离述高空急流诱生出低空急流高空急流耦合程中纬度区常观测气旋发生组织强流系统暴雨形成重子种高低空急流耦合情况出现高空急流入口区右侧常东亚梅雨期观测西南低空急流移高空急流入口区右侧升运动区时低空急流左前方升运动区高空急流入口区右侧升运动区相叠加形成强升运动暴雨常出现耦合强升区中



    梅雨时期高空急流低空急流垂直环流耦合概略图
    图38(a)梅雨期高低空急流耦合暴雨关系概略图



    黄淮流域持续性暴雨时期高低空急流耦合
    图38(b)黄淮流域持续性暴雨时期高低空急流耦合暴雨作示意图暴雨发生高空急流入口区右侧低空急流北方(左前方)升运动耦合区陈久康丁治英(1996)分析指出高低空急流耦合台风环流相耦合台风倒槽东侧低空急流北面高空急流激发低空急流倒槽连结造成台风倒槽突然北伸低空偏南低空急流突然北推暖湿空气直输送高空急流入口区右侧辐散区方造成台风远距离暴雨

    34 物理量应
      暴雨发生前期形成暴雨基条件逐渐形成甚完全具备通形成暴雨基条件:水汽条件稳定量条件升运动条件等诊断分析助判断暴雨发生性
      形成暴雨物理条件两:素潮湿空气潜稳定充足水汽表现方面简称热力条件外部素促种潜稳定充分释放强迫抬升运动流场配置方面简称动力条件分三条件热力条件分水汽潜位势稳定两条件
    341 动力学特征
      ⑴ 相涡度
      相涡度值实测风转风作计算正负中心分标+号号分应气旋流场反气旋流场区脊区应负涡度中心槽区应正涡度中心高层负涡度低层正涡度相配置较强垂直升运动值指出:类型天气系统造成暴雨物理量场配置相华南区暖区暴雨锋面暴雨例锋面暴雨800~750hPa间存着正涡度峰值区日均值达10×105s1暖区暴雨区流层中低层正涡度柱950~975hPa附存相较正涡度中心强度明显锋面暴雨正涡度暴雨系统低层低值系统正涡度时潜热反馈造成低空正涡度
      ⑵ 散度
      散度值散度场正(D>0)负(D<0)中心分布形势强降水分布密切关系低层辐合易产生升运动维持升运动特强降水程中强持续升运动低层辐合高层辐散判断否存利区域性暴雨尺度升运动基方法单低层辐合流场够必须高层辐散流场抽吸作强升运动维持利强降水产生持续
      暴雨区空高层辐散中心低层辐合中心应般高层辐散低层辐合高层散度低层散度差越愈利升运动维持暴雨系统发展维持降水区移辐合区致面中尺度辐合区局暴雨程中起触发流作常先降水1~2h出现掌握中尺度散度场变化预报未短时强降水暴雨出现重
      华南区暖区暴雨锋面暴雨例赵玉春(2008)2暴雨例分析中发现:锋面暴雨区流层中低层辐合高层辐散900~850hPa附强辐合中心强度达1×105s1300~150hPa附辐散中心强度较低层辐合表明锋面暴雨言流层中低层辐合高层辐散暴雨发生发展中起更加重作暖区暴雨区边界层(950~975hPa附)强辐合中心外800~400hPa间存外强辐合中心流层高层(200~150hPa附)强辐散中心强度(1~4)×105s1左右流层高层辐散中低层辐合明显强表明锋面暴雨暖区高层辐散中低层辐合暴雨中起更加重作进步时期锋面暖区暴雨发现暖区暴雨流层高层辐散较锋面暴雨强流层中低层辐合较锋面暴雨弱外暖区暴雨边界层存辐合中心
      ⑶ 垂直升速度
      垂直升运动水输送水汽输送时空气绝热冷达饱进凝结成水滴降落升速度越降水量越
      暴雨程中整层气升运动2003年10月华北秋季暴雨例
      10日0800直持续12日0800河北省中南部区(40ºN南)处垂直升运动区10日2000—11日0800降水集中时段116ºE(图39)38ºN(图略)作均垂直速度空间剖面图(110ºE~120ºE30ºN~40ºN)处较强升区均升速度700~500hPa间华北原暴雨应升区位36~40ºN锋区结构特征升运动中心高度北倾斜升运动锋面部沉运动构成典型锋面垂直环流(CA)圈
      外螺旋度垂直速度涡度积700hPa850hPa显示涡度分布暴雨落区较应关系诊断预报暴雨

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    342 热力学特征稳定度
      表征气热力学特征物理量较相位温(e)假相位温()湿静力总温度(T)总温度(TT)流效位(CAPE)等暴雨诊断分析中较常假相位温总温度流效位等假相位温(湿静力)总温度具相性质需分析中种
      ⑴ 假相位温()
      暴雨强流天气出现高温高湿区域暴雨说求湿层厚时表征温度湿度参数注意850700500hPa 高值区重叠区域等线表示层结位势稳定果负值区高值区重合高温高湿位势稳定区域区域暴雨生成利
      日作暴雨预报时注意850hPa高值区数值发现夏季<320K代表极气团 >330K代表热带海洋气团(Tm)>340K代表赤道气团(E)利产生暴雨日暴雨预报中条验:850hPa500hPa达337K时数值预报图出未12h果高值区升区域区域中未12h出现50mm降水性甚稳定度指标关键暴雨出现负值区正值区前者称作稳定性暴雨者称作稳定性暴雨 时达337K界条件
      暴雨程中存湿中性结构图3101996年8月4日2000汉口张家口剖面图图中暴雨区空500hPa等值线呈垂直柱状分布值零降水发展暴雨提供利条件
      ⑵ 热力稳定度指数
      表征气热力稳定度指数较日常业务中较常K指数山崎指数(Ky)沙氏指数SICAPE等作分析
      K指数计算公式KT850T500+Td850(TTd)700中T温度Td露点标等压面表征量强弱般情况强降水产生30℃<K<40℃间区域
      根实践证明K指数综合性指标较物理量次暴雨程存稳定量聚集释放聚集释放程降水区稳定量已释放种稳定指标减时单点认降水减停止必须考虑风方否稳定量输送(暴雨文集 1978)
      沙氏指数SIT500Ts中T500表示500hPa气实际温度TS气块850hPa开始状态曲线升500hPa时气块温度SI>0表示气层较稳定SI<0表示气层稳定负值越气层越稳定
      K指数Ky指数暴雨关系密切SI指数CAPE强流关系更密切
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    343 表征动力热力作综合诊断物理量
      ⑴ 湿位涡
      p坐标中引进静力似湿位涡表达式

      假定垂直速度水变化水速度垂直切变湿位涡表达式简化

      式中科氏参数转涡度 p坐标系中垂直涡度分量相位温(换假相位温物理意义相)位势涡度单位PVU(1PVU106m2•K•s1•kg1)湿位涡概念引进气中两种稳定机制流稳定湿斜压性称稳定联系起提供稳定判机制特明显流稳定系统湿斜压性称稳定系统起作通湿位涡斜压部分清楚反映出
      年湿位涡概念理深入研究应广泛暴雨天气系统诊断刘环珠等(刘环珠(1996)玉斌(2000)寿绍文(2001)陈忠明(20032004))暴雨等程进行分析发现湿位涡综合物理量暴雨具较指示意义:流层低层MPV1<0 MPV2>0 区域暴雨区应
      ⑵ Q矢量
      定义非转湿Q矢量Q*(Qx*Qy*):


    Qx*Qy*分Q*矢量xy方分量式中符号均常物理量符号Q*矢量公式表明Q*矢量取决风水垂直切变差异效应风水梯度位温梯度积非绝热效应
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    344 水汽条件分析
      实际暴雨程中降水停止时气中水汽含量没明显减少表明产生暴雨水汽雨区外考查水汽条件时必须考察表征水汽输送水汽辐合物理量:水汽通量水汽通量散度
      ⑴ 水汽通量:低层水汽含量样风速低层水汽通量般说850hPa图水汽通量值分布暴雨区量级落区相关性佳水汽通量等值线密集区通常暴雨发生区水汽通量值中心般暴雨前0~12h出现水汽通量预报暴雨重参数外低空急流支较强风速带够量水汽降水区输送日常业务中常低空急流成水汽输送带
      (2) 水汽通量散度:
      低层水汽通量散度>0水汽辐散利暴雨发生低层水汽通量散度<0水汽辐合利暴雨发生水汽通量散度水分布图时水汽辐合中心强降水中心较重合时水汽辐合中心强降水中心定距离华北暴雨求低空水汽通量散度量级107g(cm2•s•hPa)1(华北暴雨 1992)
      2005年7月22—23日华北暴雨例850~500hPa河北省中南部区处水汽通量值区850700hPa水汽通量水汽通量散度(辐合)值轴850hPa太行山区水汽通量值达14×102g•cm2•s1水汽通量散度12×102 g•hPa1cm2•s1中低层水汽通量水汽通量散度(辐合)说明太行山区仅量水汽输送水汽强烈辐合该区暴雨产生维持提供充沛水汽条件(见图311)

      华北区暴雨(日降水量≥100mm)降水程水汽输送通道般两条:伴西南气流伴东南气流水汽通道2000年7月3—6日降水程例(图312)西南气流孟加拉湾水汽源源断暴雨空输送时副热带高压南部台湾西南热带低压北部东南急流海面暖湿气流暴雨空输送东南急流西南气流两支垫面气流汇集时降水增
      通物理量诊断分析出暴雨形成物理条件动力热力动力热力相结合形式分布关

    35 卫星资料应
      日常天气预报业务工作中天卫星云图卫星覆盖面较广时空分辨率高70年代期常应卫星资料分析暴雨程锋面切变线云系换更新镶嵌云带中尺度流云团(MCCMCS)分析等
    351 暴雨天气尺度系统云系特征
      国造成暴雨天气系统温带锋面急流气旋等热带热带辐合带东风波热带气旋等关热带气旋知识章节介绍里重点天气系统云图特征进行介绍预报员应云图识判断发展变化关云系识第二章已陈述里赘述
      实际工作中综合应卫星资料红外图(IR)见光图(VIS)水汽图(WV)反演资料天气系统演变进行分析利MICAPS台云图高空形势数值预报场形势叠加显示更易准确判断系统移动演变等
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    352 暴雨中尺度系统云系特征
      暴雨定尺度环流形势嵌入天气尺度系统中中尺度系统直接造成持续性突发性暴雨天气MCSMCC活动分开MCC常致洪暴雨相联系1981年四川暴雨968华北特暴雨1998年长江水2007年718济南暴雨729运城暴雨MCCMCS活动造成镶嵌云带中尺度流云团(MCCMCS)进行分析十分重

      项续康等(1995)机选取19891993年春末夏初国南方区10MCC作较全面综合分析结果:
      ⑴ 形成青藏高原东南侧山背风坡侧低空急流低空 湿舌伸入利MCC发展区MCC发展两十分重条件
      ⑵ 生命史持续时间美洲MCC相前期流单体绝数午期傍晚生成出现典型发展夜间发展成MCC次日午消散均生命史约18h美洲(10h左右)长
      ⑶ 冷云罩(≤52℃)面积均14×105km2美洲(2~3×105km2)云型椭圆偏心率(≥06)美洲(≥07)略
      ⑷ MCC云顶低温度普遍80℃均值863℃低温度出现时间般冷云罩达面积时间早4~6h数MCC≤52℃冷云罩面积≤32℃冷云罩面积早1~2h达MCC定义中标准
      ⑸ 移动路径绝数偏东方移动700~500hPa层均气流方体致低空急流轴基相
      ⑹ 生命史包括形成发展成熟消散四阶段前两阶段降水量较

    强流天气暴雨出现成熟阶段
      2007年7月30—31日华北次MCC程例通分析风云二号卫星红外图TBB发现次区域性暴雨高空槽云系季风云涌叠加产生中尺度流云团造成2007年7月30日1200—1400UTC形成阶段30日1500—1800UTC发展阶段30日1900—2200UTC成熟阶段30日2300UTC开始MCC减弱图313云顶亮温TBB演变
      MCC阶段云图降水特征出暴雨云团三中尺度流云团发展合形成降水强度出现MCS西侧TBB梯度方降水强度达40mmh
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    353 暴雨水汽图特征
      卫星水汽图获气流层层水汽分布情况具良空间连续性早发现深厚湿层水汽输送带形成发展减弱断裂变化暴雨持续性暴雨预报具积极意义
    3531 水汽羽暴雨
      水汽图湿舌湿涌常呈羽毛状Scofield等(1993)称水汽羽反映流层中高层水汽分布输送状况认识相联系中高层系统垂直运动场分析预报暴雨强流产生性
      国中东部区夏季出现暴雨强流常常中低纬系统相互作密切相关水汽图反映中纬度区极锋羽热带副热带区热带羽相互作表现二者结合结合处产生暴雨强流天气国中纬度区偏东方移动极锋羽常常短波槽面锋面相联系呈气旋性弯曲热带羽常西南季风者南支波动相联系呈反气旋性弯曲(图314)


      Scofield等(1993)研究发现低层θe舌区常热带羽致热带羽常常代表水汽相深厚潜稳定区遇强迫机制出现雷暴发生Scofield出极锋羽热带羽相交相互作时利高低空强迫机制耦合产生雷暴暴雨模型图(图315)图中A区干空气区里发展出雷暴较剧烈常伴冰雹龙卷风B区处干空气水汽羽交界处里产生强流灾害性天气产生暴雨C区完全处水汽羽中里发展出暴雨云团移动缓慢传播产生暴雨暴雨


      覃丹宇等(20042005)2002年6月21—24日2002年7月20—25日暴雨程中水汽羽进行进步分析研究总结出热带水汽羽暴雨间关系概略图(图316)结果表明:条热带水汽羽始终暴雨相伴走孟加拉湾东北方延伸鲜半岛断湿涌低纬区中高纬区涌动引发途暴雨热带水汽羽连接着低纬度中纬度天气系统体现中低纬相互作热带水汽羽稳定维持MCS提供利发生发展环境条件

    3532 水汽图位涡结合业务预报中应
      水汽图位涡相结合动力气象位势涡度理数值预报模式输出物理量场卫星遥感水汽图机结合起取长补短勾画出天气系统三度空间结构发展趋势合理诊断预期形成种逻辑严谨操作预报思路
      水汽图代表高层(垂直)运动场动力流层顶表现位涡异常直观洞察高层动力特征水汽图位涡间关系表现出动力活跃区四特点:⑴急流相伴产生动力活跃区高层辐合辐散⑵急流水汽图巨反差极侧干赤道侧湿⑶源流层入侵流层干侵入相联系(素造成干区相联系)辐合沉运动水汽图应暗区⑷升运动相联系辐散流层部变湿水汽图应亮区系统发展动力作变强四点变越越清楚水汽图位涡进行较时两方面入手:较干特征监视识气旋生相关暗带较湿特征监视识气旋生相关湿舌实践中样较容易判断干特征言然水汽图暗色调干侵入关等图暗区观测瞬间定联系着沉运动图灰度反映运动中气块段较长历史程中总物理状态湿特征分析难点必定垂直范围里考察涡度场水汽图间关系400500hPa位涡异常暗特征较效动力流层顶高度(常位涡等15MPVU20MPVU位涡面代表)绝涡度较干湿特征较效干侵入位涡异常水汽图间关系较复杂水汽图干区位涡异常间存简单应关系预报员必须熟知情况会进行分析
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    354 卫星反演资料应
      图产品省市气象台均通9210通信系统发风云二号卫星反演产品中TBB云导风等产品暴雨预报中定途
      ⑴ 气运动矢量(云迹风云导风)产品
      云迹风资料揭示云移动规律气运动天气系统发展演变尤流层部环流形势判非常利实际工作中利云迹风资料判断流层部否急流急流否呈疏散型分布疏散型急流流层部低空急流否耦合等等暴雨强流天气发生发展做出正确判断
      侯青等(侯青许健民2006)综合运19982002年降水资料卫星导风资料统计分析流层部流场特征证实国夏季出现重降水程时流层部存三种特定环流形势:第种国南方雨带空流层部常伴反气旋脊中心
    位青藏高原空反气旋(南亚高压)东延伸强降水区位该反气旋脊线副热带西风急流间气流辐散区脊线南侧热带东风速度辐散区里6~7月国长江流域华南区较见第二种强降水区位国东部海流层部称反气旋外流区西侧高空变形场东侧常见7~9月旬第三种强降水区位高空槽前西南气流里种流型7—8月时国30°N北区居
      三种环流形势点强降水区流层部存气流辐散说明范围区域性降水必须伴流层里致升运动流层部流场辐散正流层存升运动表现形式第种形势例说明图317强降水区位流层部反气旋脊脊线附副热带西风急流热带东风急流相伴强降水中心分位流层部反气旋脊线副热带西风急流间气流辐散区(图317a)

    流层部反气旋脊线南侧热带东风速度辐散区(图317b)

    气中气旋性环流反气旋性环流汇合疏散流般进入流层流层顶辐合辐散量非常层流层部卫星风正描写出流层顶附辐合辐散疏散汇合趋天气系统分析诊断十分疏散脊疏散渐线流层中升运动关尤青藏高压东侧反气旋脊国雨带联系十分紧密2007年次暴雨程青藏高压东侧反气旋脊关2007年6月7日1200云导风水汽图叠加(图318)广东暴雨出现时流层部形势暴雨区位青藏高压东侧反气旋脊然天气图(200hPa150hPa)分析出流层部反气旋脊云导风风场记录更密特征更清楚

      许健民等(许健民 2009)总结西风槽前副热带急流南暴雨强流系统流层部流场方面区(表33)

      ⑵ 卫星黑体亮度温度(TBB)产品
      黑体亮度温度卫星通扫描辐射仪观测垫面物体获取量化处理辐射值反映垫面亮度温度状况般TBB值越表明云顶越高流越旺盛
      TBB资料天气尺度系统分析预报中定量追踪诸冷锋云系切变线云系等系统强度变化移动特征预报系统未移动方强度变化伴天气落区
      TBB直接展示流发展旺盛程度TBB值分析推断云团发展强度处阶段TBB等值线分布分析梯度特征暴雨强流天气常出现低TBB区域中梯度陡变处
      例子出卫星反演产品暴雨预报中应卫星资料具高时间高空间分辨率特点充分运卫星资料提高暴雨预报准确率具重意义
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    36 雷达资料特征
    361 雷达回波特征
      产生暴雨雷达回波反射率子特征致分两种类型:积层混合云降水回波流云降水回波前类暴雨具范围持续时间长特点常产生暴雨连续性暴雨暴雨类暴雨具强局性类暴雨具突发性强时间短降水强度特点容易形成城市积涝山体滑坡等灾害详情进入
    3611 积层混合云降水回波
      积层混合性降水表现层状云降水回波特征流云降水回波特征基反射率子PPI图回波形状呈片状絮状结构尺度回波直径达百公里持续时间长达数十时片层状云回波中常常夹杂分布着较强流单体回波基反射率子垂直剖面RHI图回波高低起伏高峰部分达雷暴高度时观测分布均零度层亮带结构类暴雨回波强度般强回波中心般40~55dBZ基反射率子垂直剖面RHI图强回波中心高度较低般5km(见图319)

    图319 2005年8月16日1924石家庄反射率子产品(15°仰角)反射率子剖面图
    3612 流性降水回波
      流性降水回波特点基反射率子PPI图带状块状回波单体组成回波单体发展迅速降水突发性强降水率高持续时间短类暴雨回波单体强度般较强回波中心强度50~65dBZ反射率子垂直剖面RHI图南北方明显差异桂林附降水回波属热带降水型45dBZ强回波位6km高度质心较低石家庄附流降水属典型陆性强流50dBZ强度回波扩展12km远远超20℃等温线高度(83km)60dBZ强回波扩展9km呈现出高质心雹暴结构(见图320)(俞鼎周刚等2009)

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    362 雷达风场结构特征
      低空急流逆风区气旋性辐合切变暴雨速度特征详情进入
    3621 低空急流速度图识
      暴雨产生定充分水汽供应低空急流暴雨输送水汽通道刘洪恩出供普勒雷达径速度分析中参考中尺度低空急流判断标准:急流中心水距离≥80km高度3km时间尺度≥2h存水风速≥10 ms风致低空强风速区(刘洪恩2001)低空急流恰雷达时低空急流普勒正负速度区关显示中心呈称分布(图321次东南风低空急流速度图)正负中心位置相较稳定(夏文梅王凌震等 2003)积层混合云降水形成速度场常低空急流存短历时强降水暴雨雨带走低空急流轴走致

    3622 逆风区速度图识
      没速度模糊情况正速度区包含负速度区负速度区包含正速度区称逆风区种逆风区边辐合区边辐散区形成产生暴雨垂直环流结构(张沛源陈荣林1995夏文梅张亚萍等2003)积层混合性暴雨流性暴雨常逆风区存逆风区尺度越伸展厚度越厚持续时间越长越容易造成暴雨许文献证实逆风区暴雨产生应关系
      图322出2008年8月11日0508(图中时间世界时)秦皇岛SA普勒雷达观测径速度(图中箭头指牛头崖)500~600牛头崖逐分钟降水量直方分布图次暴雨程降水量较集中牛头崖程降水量达1700mm距牛头涯10km莲蓬公园降水量仅174mm降水开始径速度场逆风区相伴降水开始逆风区原停滞动仰角05~24°高度均逆风区存降水始终位逆风区辐合区前630降水着速度图逆风区消失结束

    3623 降水持续时间估计
      总降水量取决降水率降水持续时间降水持续时间取决降水系统移动速度系统走移动方夹角条流雨带果移动方基走垂直点降水持续时间会长样流雨带果移动速度矢量行走分量某点需更长时间导致更雨量果流雨带面带片层状云雨区雨量进步加流雨带移动速度矢量基行走流雨带中强降水单体次点谓列车效应产生累积雨量列车效应局限流雨带移行走情况降水云团先点会列车效应(俞鼎周刚等2009)2005年8月6日麦莎台风条螺旋雨带宁波北仑区形成列车效应产生650mm降水(见图323)

    37暴雨落区预报
    371素配料法简介
      着数值预报发展观测手段提高暴雨业务预报中预报员仅获传统面高空观测资料获取卫星雷达等遥感资料获取确定性高时间空间分辨率单模式数值预报产品获集合预报产品数值预报产品包括风温度湿度气压等预报包括性质降水定量预报详情进入
      目前数值预报模式模拟结果已诊断暴雨强流预报需种参数(探空曲线等)效数值模式预报基础必国目前短期天气预报方法做改进改变预报思路天气型预报方法改变成模式释预报
      1996年Doswell et al (1996)结合Chappel(1986)Johns R H等(1992)工作提出种新产生暴洪暴雨预报方法—配料法(ingredientsbased mothodology)该方法天气学观点入手考虑降水累积量降水持续时间降水率关降水率水汽垂直输送成正某场降水(P)表示:

      里q湿w升速度E例系数表示云里落面降水量进入暴雨区空水汽总量
      式知降水量决定升速度水汽供应量降水持续时间强降水量出现水汽垂直输送降水持续时间长方说某水汽充足者具强烈抬升条件(形潜热释放尺度强迫等)者产生暴雨中尺度流系统持续发生发展出现剧烈降水
      配料法提出快应美国冬季降雪降水预报(Nietfeld etal1998Wetzel2000)
      美国国家气象中心天气预报部预报暴雨时参考7暴雨预报指标:
      ⑴ 气层水汽含量情况(美国指标降水量达年均120~150)
      ⑵ 低层水汽流入水汽通量
      ⑶ K指数(K≥30)
      ⑷ 整层水汽相湿度达70
      ⑸ 高空急流结构
      ⑹ 低空湿分布
      ⑺ 1000~500hPa厚度散开区
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    372 配料法分析预报应
      配料法暴雨预报旨反映种观预报思路预报员暴雨预报中集中精力关注利暴雨发生配料演变种配料包括深厚湿流关水汽稳定抬升条件非形抬升条件判断通天气图分析获水汽稳定通典型天气型识数值模式产品获取关天气形势分型研究预报验总结已较完善暴雨动力热力物理条件配料诊断分析产品利模式输出产品配料暴雨落区客观预报产品研究开发见面分介绍利中尺度数值模式输出产品配料法暴雨客观预报暴雨配料综合图分析方法详情进入
    3721 客观预报方法
      张玲等(张玲陶诗言等2009)阐述暴雨发生动力热力条件耦合暴雨程判识利数值模式输出产品暴雨基配料进行诊断介绍基物理量演变配料法暴雨预报技术配料法预报流程(见图324):

      ⑴ 利观测资料进行环境场分析确定尺度环流形势⑵ 利探空面观测资料计算物理量确定前配料种类量级⑶ 综合⑴⑵结果初步确定危险天气危险区域⑷ 前收集资料作初始场利中尺度模式进行24h模拟⑸ 利模式结果计算物理量监测配料变化追踪暴雨系统发生发展⑹ 综合⑶⑸结果确定终危险天气危险区域
      暴雨程中表征深厚湿流发生发展基物理配料—水汽稳定抬升三类物理量参数诊断更客观定量判断暴雨落区量级量例分析研究表明暴雨发生发展期间表征水汽稳定抬升条件物理参数具明显演变特征:强降水发生程中水汽积累消耗演变特征强降水发生前发生初期通常处稳定环境中降水结束环境趋稳定弱稳定状态降水发生程中天气尺度抬升形抬升促发流效位释放产生强升运动(张玲2002孙建华2004梁丰2005)
      华北区例介绍配料法业务预报中应张玲等(张玲唐晓文等2008)计算分析5种环境条件华北暴雨配料演变结果表明:天气形势华北暴雨配料均具特征:⑴ 暴雨发生前量量水汽积累K指数θse超气候值⑵ 绝部分例中暴雨发生前空气流稳定降水量超气候值120⑶ 暴雨发生量释放水汽消耗气层逐渐稳定⑷ 约50暴雨例中流效位释放⑸ 流效位释放发生白天然条件配合难产生强降水⑹ 充足水汽条件没条件配合时会出现暴雨⑺ 暴雨程中流抑制量通常低100Jkg⑻ 连续2d暴雨第2暴雨日发生流稳定状态
      述配料演变特征说明降水量(PW)K指数θseLI指数流抑制量(CIN)诊断华北暴雨发生具指示意义流效位(CAPE)具定指示意义水汽条件稳定必须考虑配料
      ⑴ 配料选取
      利2004-2006年59月NCEP 背景场MM5回算资料计算种利降水发生反映水汽条件升运动稳定量动力热力抬生机制特征物理量述物理量20 00计算值全国700 站0800080024h 观测降水量进行相关分析选定国气候区域相关系数超02特征物理量配料
      ⑵ 单时刻阈值确定
      降水根配料排序确定超10%降水发生时值阈值物理意义明确配料垂直速度涡度等阈值0
      ⑶ 预报时段阈值确定
      计算MM53h输出配料否超⑵阈值超判定降水贡献配料指数记1反判定降水贡献配料指数记0预报时间段配料指数累加降水根累加配料指数排序分6等份确定级阈值
      ⑷ 配料指数降水量转换关系
      预报点配料指数进行加权均获预报点配料综合指数配料综合指数根降水排序确定配料综合指数转换50100mm24h降水阈值
      ⑸ 24h累积降水等级预报
      根模式输出结果计算站点未2436486072h配料综合指数根⑷确定降水量转换关系进行50100mm24h降水等级预报
      根国家气象中心提供业务中尺度模式产品利逐3h输出面1000~100hPa19层等压面水风场(UV)垂直风场(W)位势高度(H)湿(Q)相湿度(RH)温度(T)进行72h时效逐12h暴雨(50100mm24h)预报2006年应结果表明该方法具定参考意义(图325)中配料法暴雨落区预报方法华南前汛期暴雨台风暴雨东西分布暴雨(梅雨锋暴雨)具相预报力南北分布暴雨局暴雨预报力限

    3722 暴雨配料综合图应
      2008年9月22—26日四川震灾区出现连续数日暴雨天气秋季出现样连续暴雨较罕见仅天气型识判断次暴雨程相难度利探空观测资料诊断深厚湿流发生物理配料12h暴雨落区预报意义面9月22—24日暴雨程例介绍暴雨配料综合图预报中应
      9月22日080023日0800汶川震灾区出现50mm暴雨天气强降水出现22日夜间23日凌晨(图326a)


    利22日2000探空资料诊断降水量(PWAT)利抬升指数(BLI)流效位(CAPE)显示:汶川震灾区PWAT超50mm达气候状态(图略)120BLI <0CAPE超3000J•kg1表明该区气层非常潮湿稳定(图327a)


    22日夜间面低压系统强迫抬升量流效位产生强升运动暴雨系统发生发展22日2000广东湖南江西然PWAT超40mm然低气候状态气层然稳定积聚量流效位区处副高控制范围缺乏抬升机制没产生强降水天气9月23—24日汶川震灾区次出现暴雨天气河套西部区广东海海南出现暴雨暴雨天气三暴雨区强降水均发生23日夜间—24日凌晨(图326b)


    23日2000降水量(PWAT)利抬升指数(BLI)流效位(CAPE)分布显示:四川盆陕西南部江淮江南华南区降水量超40mm四川中部南部河套西部北部长江游海南广东福建东部降水量超气候均值(图略)区K指数超气候均状态四川中部北部海南广东福建南部长江游流效位CAPE>2000J•kg1BLI<0表明区气层非常潮湿稳定(图327b)


    22日夜间高原短波槽东移影响四川量流效位释放产生强升运动暴雨系统发生发展台风登陆影响华南时强烈抬升华南海南量流效位释放暴雨系统发生发展长江游气层然稳定积聚量流效位区处副高控制范围缺乏抬升机制没产生强降水天气河套区时处副高西北侧西风带南缘间伴西风槽快速东移南冷锋产生强烈天气尺度抬升处半干旱气候背景区域河套区水汽条件暴雨发生维持中起着更加关键作
      暴雨种概率事件 尤特暴雨 时满足暴雨发生配料时出现 加探空站点稀疏 会出现空漏报预报时效较短问题解决办法配料法数值模式输出结合利模式提供诊断强流种参数数值模式预报基础 运配料法出强降水潜势预报 种数值预报解释应思路
    第七章 寒潮预报
      学点
      章介绍影响国寒潮冷空气活动原路径强度影响等重点介绍寒潮天气预报方法预报思路
      寒潮指规模强冷空气高纬南区带强烈降温风等天气水汽条件适宜时会伴雨雪冻雨等天气1951—1984年资料统计国寒潮年出现11次少仅2次寒潮带剧烈降温造成畜农作物冻害伴出现暴雪冻雨冰冻致道路结冰河流封冻严重影响交通航空冻雨会造成电线结冰致电力通讯中断年3月10—11月国寒潮出现频繁时段畜牧业农业危害严重时段寒潮国种灾害性天气
    71 寒潮概述
    711 寒潮标准
      年会次冷空气影响国强冷空气影响造成定幅度降温时称寒潮否称次冷空气活动根气象标准汇编(中国气象局政策法规司 气象出版社 2008)国寒潮标准:某日低气温24h降温幅度≥8℃48h降温幅度≥10℃72h降温幅度≥12℃该日低气温降4℃称次寒潮天气程
      国幅员辽阔南北方气候差异寒潮带影响危害相寒潮标准略差异(表71)

      前述寒潮带剧烈降温风暴雪冻雨沙尘霜冻等恶劣天气民群众生产生活许行业带严重影响公众相关部门够提前采取效措施防御减轻寒潮危害2007年中国气象局制定气象灾害预警信号发布传播办法(中国气象局16号令)中寒潮造成灾害严重性规定寒潮预警标准分蓝黄橙红四级
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    712 寒潮时空分布特征
    7121 出现时间变化趋势
      寒潮强冷空气活动明显季节性变化国寒潮早出现9月旬晚出现5月份(张培忠陈光明 1999)集中11月~次年3月中10~11月3月寒潮强冷空气活动频繁时段春秋两季气环流处调整期冷暖空气势均力敌交影响频繁气温变化幅度容易形成寒潮冬季天气形势稳定冷空气处绝优势气温起伏变化易形成寒潮
      分析1951—2001年51年气象资料发现20世纪5060年代国寒潮偏70年代渡8090年代偏少全国性寒潮20世纪50~90年代呈逐渐递减趋势(马树庆李锋王琪等 2009)种变化全球气候变暖定关系
    7122 空间分布特征
      根寒潮影响范围分全国性寒潮区域性寒潮前者指:全国范围取30代表站分5区域(图71示)2~5区域出现寒潮中包含华北长江两区称全国性寒潮区域性寒潮指:影响北方23区影响南方2区1951—1980年资料统计均年全国类寒潮21次区域性寒潮北方11次南方13次(朱乾根林锦瑞寿绍文等 2000)

      国家气候中心根1961—2005年气象资料统计分析全国年寒潮频次图(图72)

      出1961—2005年间国部分区出现寒潮出现频次较高区域位新疆北部蒙东北三省山东西北部山西陕西江南西南部分区域年中寒潮出现区位新疆北部蒙古北部东北三省局部出现15次(图73)

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    713 冷空气源
      产生寒潮冷空气初形成聚集方称冷空气源影响国冷空气源三(图74)⑴ 新岛西北方寒冷洋面(约60ºE西70ºN北区域)⑵ 新岛东北方寒冷洋面(约60~100ºE70ºN北区域)⑶ 冰岛南洋面新岛西冷空气巴伦支海俄罗斯欧洲区进入国(西北路径)影响次数(约占50)达寒潮强度路冷空气新岛东洋面冷空气喀拉海泰米尔半岛中西伯利亚进入国(超极路径)出现次数少(约占20)气温低容易达寒潮强度冰岛南洋面冷空气俄罗斯欧洲南部中海黑海里海北部进入国(西路路径)冷空气出现次数约占30源气温源高般达寒潮强度少东移程中源冷空气汇合达寒潮强度
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    714寒潮关键区寒潮路径
      统计影响国冷空气95区域里积聚加强该区域寒潮关键区位70~90ºE43~65ºN(图74阴影)
      寒潮路径指冷空气体移动路线冷空气源进入寒潮关键区三条路径:Ⅰ西北路径Ⅱ超极路径Ⅲ西路路径(图74)关键区南影响国三条路径:西路西北路东路(图74)西路指关键区新疆青海西藏高原东南侧南影响国西北西南江南西北路指关键区蒙古达国河套附南直达长江中游江南区东路指关键区蒙古华北北部冷空气力继续东移时低空冷空气渤海折西南黄河游南达两湖盆路径南冷空气常华北华东区出现雨雪天气

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    715 寒潮天气
      寒潮天气包括剧烈降温伴出现风雨雪冻雨扬沙霜冻等
      剧烈降温强冷流作形成霜冻强冷空气影响面气温降零度产生风强冷高压前较强气压梯度(气压差加)高空风动量传作形成时常伴沙尘天气冷空气影响时暖湿气流升运动配合会出现雨雪天气中层(700hPa附)存定厚度暖层(温度≥0℃)暖层气温≤0℃冷层时出现冻雨
    72 寒潮成分析
      寒潮高纬度规模强冷空气南活动形成产生天气系统活动环流调整密切相关通踪天气系统发生发展环流形势演变解掌握寒潮天气形成原发展规律节重点介绍寒潮关天气系统寒潮发生发展形成程


    寒潮动画演示

    721 寒潮天气系统环流特点
      寒潮天气系统指够指示寒潮发生天气系统极涡极高压长波槽面强冷高压前部冷锋等详情进入
    7211极涡
      影响国冷空气源北冰洋附区冬季极夜强烈辐射冷里形成极寒冷空气团500hPa表现绕极区气旋式涡旋称极涡极涡象征着极寒冷空气位置活动范围变化国寒潮天气程指示意义北半球500hPa仅绕极轴分布极涡中心时短时间国会出现寒潮极涡断裂两中心极涡位亚洲北部(60°N南)时寒潮发生极涡分裂三中心贝加尔湖存极涡中心冷空气该聚集定程度南时国出现寒潮天气程
    7212极高压
      极高压深厚暖性高压指500hPa高纬(70°N北)区维持3d暖中心配合闭合反气旋环流极高压南衰退西风带发展长波脊叠加时国爆发寒潮天气
    7213 面高压冷锋
      形成寒潮时面图定强冷高压冷高压体越庞中心强度越强造成寒潮越强冷高压前缘条冷锋高空图强锋区相应冷锋移动前部气压系统引导冷空气南高空气流关
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    722 出现寒潮中期环流特点
      形成寒潮冷空气定尺度环流背景移动发展加强统计70寒潮爆发中期环流特征倒Ω型太洋东部阿拉斯加暖高压脊西洋暖高压脊极发展(时通)挟持极涡形成倒Ω流型(图75)倒Ω流型亚洲收缩形成东亚区倒Ω流型时极涡底部支强锋区锋区槽发展横槽缓慢南压酝酿强冷空气低槽发展横槽南压(转竖)引导强冷空气侵入国产生寒潮

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    723 寒潮天气类型
      寒潮天气发生发展形成程两部分组成:冷空气酝酿聚积二冷空气爆发南教科书中寒潮形成短期天气形势纳三种类型:① 槽发展型② 低槽东移型③ 横槽型横槽型中包含着横槽转竖横槽旋转南低层变形场作三种述三种类型寒潮形成程天气学原理方法(第三版)中详细描述处重复简介绍三种寒潮类型发生发展程中形势演变特点预报关注点性差异详情进入
    7231槽发展型
      称脊前稳定槽东移发展型特点:500hPa初新岛附西欧出现槽该槽东移程中逐渐发展着乌拉尔山长波脊50~80ºE(时约90ºE)建立脊前西北气流冷流加强促位前部槽东移程中明显发展取代东亚槽发展程分三阶段:乌拉尔山高压脊形成稳定槽东移西伯利亚区发展低槽东移加深达东亚槽均位置三阶段定次出现时第二阶段时出现时二三阶段时出现点:⑴ 乌拉尔山长波脊建立⑵ 槽东移程中明显发展⑶ 更东亚槽图761971年12月13—19日槽发展型寒潮例(中国民解放军空军司令部 1975)中500hPa槽面冷锋动态图系统演变中出槽发展东移引导冷空气南引发寒潮全程
    7232低槽东移型
      低槽东移型特点:冷空气源路径偏西引导冷空气源欧洲欧亚陆基气流纬气流纬基气流振幅较槽脊西东移动低槽移入蒙古前般发展达贝加尔湖受温压场结构变化形影响发展时槽中亚区空高压脊发展脊前偏北气流加强环流度加促槽冷空气爆发南时低槽东移程中北方新鲜冷空气南汇合数面气旋发展点:⑴ 振幅较低槽进入蒙古前东移发展⑵ 低槽达贝加尔湖受温压场变化形影响发展⑶ 中亚区空高压脊发展促冷空气爆发南图771971年11月9—15日低槽东移型寒潮500hPa低槽面冷锋动态图影响系统演变中出低槽东移进入蒙古发展引导冷空气南引发寒潮全程

    7233横槽型
      横槽型中包含横槽转竖横槽旋转南低层变形场作三种形式(两种天气学原理方法(第三版)中详细描述)面仅常见横槽转竖型予介绍
      横槽转竖型特点:高空图乌拉尔山区阻塞高压乌拉尔山高压脊北部东发展(脊线呈NESW走)切断正常西风环流亚洲高纬区出现北高南低形势脊前东北气流者阻塞高压底前部东北气流西风气流间亚洲东部形成横槽横槽南直西风环流东北气流引导贝加尔湖北部较强冷空气西南输送横槽部堆积时欧洲移冷空气合加强乌拉尔山高压脊阻塞高压发生变化导致前部偏东气流转西北偏北气流时横槽趋转竖南部环流纬转环流发展引导横槽部强冷空气举南引发寒潮
      该型冷空气源偏东取超极路径冷空气贝加尔湖区积聚关键区侵入国路径视横槽位置偏西偏东具体确定取西北路径横槽建立天气形势相稳定横槽锋区缓慢南压通常1~2纬距d该型寒潮爆发取决横槽时转竖促横槽转竖条件:⑴ 冷中心负变高区移槽前横槽转暖流明显正变高⑵ 横槽部东北风转北风西北风风速加⑶ 阻塞高压崩溃连续退⑷ 长波调整
    7234型寒潮性
      类寒潮出现定具备强冷空气堆积引导强冷空南环流条件程高空图显示低槽强锋区北南移动面应着强冷高压冷锋冷空气堆积高空图表现冷中心加强12月~次年2月500hPa≤40℃冷中心(冷槽)700hPa≤36℃应面图冷高压中心强度达1060hPa标志着冷空气堆积达产生寒潮强度10~11月3~5月500hPa冷中心强度≤40℃700hPa介28~32℃间面冷高压中心达1047hPa时标志着冷空气堆积完成达产生寒潮强度
      类寒潮处会引起气温骤降气压升高风天气
    7235型寒潮差异
      冷空气源(洋面)进入国路径(西路西北路东路等)冷空气南方式(冷高压体南分裂南补充扩散南)引导寒潮爆发流场(乌拉尔山中亚高压脊发展横槽转竖低槽旋转等)寒潮强度影响范围
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    724 寒潮程举例
      预报实践中发现次寒潮天气形成程相单纯槽发展型低槽东移型常见事实次寒潮天气形成程中天气形势演变错综复杂整发展程天气形势演变具唯性难纳述三类型中某类完全符合某特定类型特征种类型中伴着种类型特征寒潮形成天气形势单典型某类型两种种类型组合互相转化特两股冷空气汇合形成寒潮详情进入
      面选择2000年出现两次影响较寒潮天气程进行分析重点分析寒潮天气成天气形势演变程解寒潮形成样性复杂性预报员提供更关寒潮认识预报关注点
      例1:2001年4月8—10日寒潮程
      2001年4月8—10日国山西陕西河南等出现范围寒潮天气程面分析500hPa面图次冷空气酝酿程寒潮爆发天气形势特点
      ⑴ 冷空气聚积
      4月3日2000500hPa高空图(图略)里海北56ºE附低槽冷温槽重合36℃冷中心位槽槽没冷流槽前等高线疏散低槽东移时次面图里海西北方出现中心强度1020hPa高压5日2000(图78a)

      低槽东移83ºE时高纬(60ºN北81ºE)附新生低槽称北槽北槽冷中心43℃冷温槽相槽明显冷流输送预示北槽发展北槽发展导致原东移低槽迅速减弱北槽部西北气流引导新岛东洋面冷空气南补充原东移低槽携带冷空气中加强6日2000(图78b)

      巴尔喀什湖北方(约75ºE55ºN处)出现40℃冷中心面冷高压中心增1035hPa(图78c)

      北槽成引发寒潮槽时较强暖流乌拉尔山西部高压脊中输送乌拉尔山高压脊发展东移脊前西西伯利亚带环流度加冷空气关键区进步加强7日2000700hPa锋区强度达32℃10纬距面冷高压中心加强1047hPa(图78d)表明冷空气酝酿成熟达出现寒潮标准开始影响新疆区

      ⑵ 冷空气爆发
      7日2000(图78e)乌拉尔山高压脊东移逐渐转NNESSW前部槽

      呈NESW走该槽缓慢东南方移动部冷空气继续加强8日0500面冷高压中心已加强1055hPa8日2000(图78f)

      槽移贝加尔湖西国新疆线槽南段转东北风西北风构成横槽时新岛东80ºE70ºN附新出现槽该槽携带冷空气高纬快速东移槽西北气流引导北方寒冷空气乌拉尔山高压脊前南(图78g)

      时槽南段槽东北风转西北风预示横槽转竖8~9日横槽出现24h正变高区风场变高两者作槽南段9日夜间开始转竖冷空气10~11日影响国西部外部区(图78h~78j)11日2000(图略)槽整体移125ºE东亚槽建立寒潮程结束



      次寒潮冷空气初源欧洲西部冷空气东移程中两次新岛东洋面冷空气补充加强达够产生寒潮强度关键区移出冷空气西路影响国(图79)
      例前期冷空气酝酿堆积阶段环流形势演变具槽发展型特征5日2000高纬(81ºE60ºN北)附新生低槽东移程中加深发展乌拉尔山高脊发展引导高纬冷空气南聚集爆发阶段呈现出横槽转竖特征前述次寒潮程中环流发展演变特点包含种类型特征法简单某种类型
      例2:2005年3月10—13日寒潮程
      2005年3月10—13日国部区出现寒潮天气西北区部华北东北区南部黄淮江淮江南汉水流域华南北部等区伴着5~6级偏北风述部区48h低温度降8~12℃淮河南出现暴雪面分析次寒潮发生发展形成程
      ⑴ 冷空气积聚
      3月4—5日500hPa(图710a)极涡位60ºN北新岛东150ºE宽广区域

    极涡底部直纬环流断欧洲槽东移6日0800(图710b)

      欧洲槽东移新岛南温度槽落高度槽槽明显冷流槽前较强暖流预示着槽槽前脊发展加强6日2000(图710c)

      槽略东移槽前高压脊东移80ºE极发展受影响西西伯利亚区环流度加强游槽脊东移度加促极涡东移动南发展极涡部偏北气流引导极冷空气南7日2000(图710d)

      极涡底部(黑龙江北侧)形成切断低压时面图两冷高压位咸海里海北部中心强度10225hPa欧洲东移槽引导冷空气相应位贝加尔湖北部中心强度1040hPa南伸极涡相配合(图710e)

      欧洲槽继续东移槽部咸海里海北区明显暖流北输送槽脊北发展脊北部移速较快高压脊呈NESW发展8日2000(图710f)

      脊线呈NNESSW走位西西伯利亚区前部欧洲槽迅速减弱脊前西北气流开始转东北气流时切断低压西侧弱横槽出现9日2000(图710g)

      脊前东北气流切断低压底部西北气流构成横槽位贝加尔湖东44℃冷中心配合欧洲低槽携带冷空气贝湖东部横槽部冷空气合加强面图显示合加强冷高压(图710h)

      开始影响国东北高空横槽形成缓慢南压略西伸展极南冷空气横槽部堆积加强10日0800500700850hPa层冷中心强度已达443024℃850700hPa位35~42ºN锋区强度达32℃10纬距28℃10纬距面冷高压中心增强10500hPa(图710i) 影响国东北华北北部冷空气已达产生寒潮强度标志着冷空气堆积程完成

      ⑵ 冷空气爆发
      10日0800500hPa横槽部明显暖流输送横槽西段出现10~16hPa正变高区(图710j中阴影)

      时横槽西部脊中较强暖流输送北发展助脊前西北气流发展取代东北气流征兆均预示着横槽转竖时锋区呈东西位40°N附10日2000—11日横槽转竖(图710k)

      槽脊前偏北风垂直锋区风等温线成90°夹角极强冷流南输送面冷高压加强1060hPa中心南移(图710m) 24h冷锋华北快速压华南引导强冷空气迅速南引发范围寒潮

      ⑶ 寒潮伴天气
      700hPa长江流域明显辐合线辐合线南侧西南急流(图710n)具备充足水汽条件动力条件强冷空气南江淮江南部分区空温度≤0℃(图710n)造成带暴雪天气

      1011日国空风速明显加强图710p 2005年3月10日0800面3h变压2000 500hPa风场面风区(阴影)出风区北方面3h变压中心达+4hPa风区游500hPa风速达30 ms高空风动量传加强锋区南导致许区陆续出现风

      ⑷ 程特点
      次冷空气源两欧洲西部新岛东欧洲东移槽携带冷空气极涡部超极路径南冷空气贝加尔湖北区汇合加强(图711)横槽位置偏东冷空气东路南影响国

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    73 寒潮预报
      寒潮预报包括冷空气强度冷空气爆发南冷空气体移动路径(寒潮路径)降温幅度(寒潮强度)寒潮天气预报部分寒潮预报首先考虑冷空气聚积否达较寒冷程度否南难形成寒潮次判达定强度冷空气爆发南条件利环流形势根环流形势推断力冷空气移动方寒潮路径然根南冷空气强度预报区冷空气影响前气温回升情况估计降温幅度综合种素分析否产生风霜冻雨雪等种寒潮天气
    731 预报思路预报关注点
      第步:冷空气强度识
      判断冷空气否达产生寒潮强度应综合考虑高空层温度锋区强度面冷高压强度
    详情进入
      第步:冷空气强度识
    判断冷空气否达产生寒潮强度应综合考虑高空层温度锋区强度面冷高压强度般情况隆冬季节12~2月份500hPa西伯利亚蒙古带≤40℃冷中心冷槽相应700hPa 冷中心≤36℃(朱乾根林锦瑞寿绍文等2000)700hPa锋区强度达2032℃10纬距应面冷高压中心强度≥1060hPa意味着冷空气已达出现寒潮强度非隆冬季节高空冷中心面冷高压强度会弱2001年4月8—10日寒潮500hPa700hPa冷中心分41℃24℃应面冷高压中心强度仅1047hPa产生寒潮
      第二步:冷空气爆发南
      冷空气已达出现寒潮强度否出现寒潮取决中高纬度环流度否加高纬堆积加强强冷空气迅速南预报冷空气爆发需判断引导冷空气低槽否发展槽高压脊否发展横槽需判断横槽否转竖总考虑环流度否加
      根天气学原理业务实践温度槽落高度槽高度槽前等高线呈疏散低槽发展外乌拉尔山高压脊建立南北支槽位相叠加中亚区高压脊迅速发展等环流度加预报关注点横槽冷流正涡度进入横槽部阻塞高压阻高崩溃横槽转竖横槽西段冷流东段24h正变高正变温中心侵入横槽西段暖流负涡度输送进横槽冷中心冷槽移横槽南部槽东北风转西北风等均横槽转竖引导冷空气爆发南
      第三步:寒潮路径强度
      寒潮路径冷空气体移动路线指高空冷中心面冷高压中心冷锋(锋24h正变压负变温中心)移动路径
      寒潮路径预报①面冷高压中心动态面24h正变压中心动态结合高空环流形势进行外推②冷锋走反映短时间冷空气移动方③700hPa850hPa冷流区动寒潮路径短期预报④面冷高压长轴方指示寒潮侵袭方冷高压长轴方东西冷空气东移动
      外应引导气流规冷高压移动方空500hPa700hPa气流方500hPa风速05~07倍700hPa风速08~10倍估计例面冷高压空700hPa西北风预报面高压东南方移动实际工作中应引导气流规时注意引导气流身变化形影响遇山脉阻挡移动路径会较变化外引导气流规仅适浅薄系统
      路径南冷空气区言寒潮影响路径应根南冷空气相位置确定寒潮路径生搬硬套
      寒潮强度预报:
      某寒潮强度入侵冷空气强度冷空气路径引导气流强度冷空气入侵前气温状况形等素关冷高压中心强度越强高空锋区冷流越强面冷锋24h正变压负变温越强冷空气入侵前气温回升越高出现寒潮强度越强
      寒潮强度预报关注点: ① 面图冷高压中心强度冷高压体庞否等压线密集程度② 高空图冷中心强度高空锋区强度冷流强度③ 面图锋变压中心强度降温程度④ 预报区域冷锋影响前层否暖中心气温明显回升
      根寒潮标准寒潮预报考虑低气温降温幅度244872h否达8℃10℃12℃根热流量方程导致某温度变化子4变压气压流引起温度变化实际预报中忽略垂直运动局气温变化影响层垂直速度似0考虑某温度变化取决温度流非绝热子非绝热子考虑辐射水汽凝结蒸发面感热气温影响气温非绝热变化表现气温日变化气团变性般强冷空气侵袭时伴着强冷流气温幅度降流降温引起根寒潮分析总结寒潮出现时850hPa冷流达28~40×105℃s1强达60×105℃s1(陈豫英陈楠邵建等 2009许爱华乔林詹丰兴等 2006)寒潮预报中冷流强度高空锋区强度考虑降温幅度重参考外冷空气影响前气温较高气温明显升助冷空气影响降温幅度增陈豫英等宁夏2008年12月份两次寒潮程分析发现(陈豫英陈楠邵建等 2009)12月2日冷空气影响前天宁夏受蒙古热低压控制日均气温较历史期偏高84℃2日白天高气温较1日升高25℃晚冷锋境气温持续降24h降温达10℃12月20日寒潮程前3d宁夏处面倒槽中气温持续较高日均气温较历史期偏高4℃左右20日午6h增温92℃1400冷锋境6h气温降11℃果日均气温较历史期偏低连续3d面24h变温负较强冷空气入侵易达寒潮
      目前通数值预报提前知道未244872h 850hPa温度变化850hPa温度降幅似面气温降幅搬影响面气温素垫面性质云量降水风基础温度等应根验综合考虑估算低气温降幅外低温度预报通数值预报产品统计释应数值预报产品助寒潮预报
      区应根实际情况通总结已发生寒潮例中探索降温幅度预报验预报指标
      第四步:寒潮天气预报
      前述寒潮出现时剧烈降温伴着风沙尘雨雪冻雨霜冻等天气现象春秋季节时会出现雷暴关风沙尘雨雪等天气预报书章节已详细介绍章赘述冻雨霜冻等寒潮天气预报章74中作简介绍
      前着计算机技术快速发展数值预报已广泛应天气预报业务具预报时效长预报力强等优点已成目前预报员日常工作中必少技术支撑灾害性天气预报重气象保障精细化天气预报中发挥着关键举足轻重作需指出寒潮天气出现发展程应数值预报预报寒潮预报天气更优势数值预报产品清晰连续冷空气加强爆发南全程踪冷空气力移动路径根素配合预报寒潮相伴天气(风降水等)运天气图实况资料做预报更提前量外数值预报提供物理量场预报温度流等帮助预报员定量判断否出现寒潮预报员预报寒潮天气时定参考数值预报结果充分发挥数值预报作
    隐藏
    732 寒潮预报举例
      前面出寒潮预报思路预报关注点面2009年10月30日—11月1日国出现范围寒潮天气例进步说明寒潮预报中冷空气强度识冷空气爆发南影响区域预报详情进入
    7321冷空气强度识
      前述冷空气酝酿堆积达定强度时爆发南会引发寒潮根分析总结非隆冬季节高空500hPa700hPa850hPa冷中心分≤40℃24℃18℃面冷高压强度达1047hPa700hPa锋区强度达20~32℃10纬距时作冷空气达产生寒潮参标准 2009年10月23日500hPa高空图(图712a)

      西伯利亚倒Ω流型极涡中心位(100ºE68ºN)43℃冷中心配合极涡底部中纬度区直纬环流24—25日极涡原旋转西侧横槽缓慢南压冷中心加强27日(图712b)

      极涡中心移(97ºE60ºN)西侧横槽转竖北段减弱东移南段位咸海东部时500hPa700hPa850hPa极涡应冷中心强度分达463121℃700hPa极涡南侧锋区强度24~28℃10纬距位45~55ºN面图冷高压位贝加尔湖西部中心达10275hPa(图712c)

      表明冷空气未达形成寒潮强度继续关注天气形势演变乌拉尔山西暖流输送28日起乌拉尔山高压脊东移中发展促咸海东部低槽发展(图712d)

      乌山高脊发展东移推动极涡东移 29日极涡西侧形成横槽位贝加尔湖北46℃冷中心配合30日2000500700850hPa横槽应冷中心分达473427℃700hPa锋区强度28℃10纬距已南压40~50ºN着极涡旋转部偏北气流引导新岛东冷空气南补充贝加尔湖西部冷高压中该冷高压加强30日2000面冷高压中心加强1047hPa高压体庞(图712e)高空面特征均符合形成寒潮标准标志着冷空气堆积完成达产生寒潮强度

      次程中冷空气高空锋区28日夜间开始影响东北蒙东北部时面高压强度强已区域部分站29—30日达寒潮说明前述冷空气堆积完成参考标准绝异应根实际情况寒潮程作量统计分析基础总结修正述标准确定适合参标准
      次程前EC连续数天预报30日面气压场高压中心达1044hPa实况相强度预报实况偏高压位置预报正确冷空气达产生寒潮强度预报定指示性
    7322冷空气爆发南预报

      30日2000高空面特征均符合形成寒潮标准否产生寒潮呢?环流形势演变否利引导强冷空气爆发南30日2000500hPa高空图(图712f)出较强暖流巴尔喀什湖高压脊输送预示短期巴尔喀什湖(简称巴湖)高压脊东移中会明显发展脊前西北气流取代贝加尔湖北侧横槽部东北气流促横槽转竖时该横槽部出现中心+12hPa24h变高区+4℃24h变温区样预示该槽趋转竖两点预报横槽转竖横槽转竖咸海东移低槽迭加趋势国中东部区环流度加脊前槽强西北气流促锋区(冷空气)快速南压引导强冷流影响国正高空图中亚区环流度加强导致冷空气举南爆发寒潮
      EC数值预报提前4d准确预报3031日11月1日500hPa高度场形势实况相符预报指示意义
      时EC数值预报连续预报:面冷高压体11月1日南影响国部区准确预报冷空气举南时间外850hPa温度预报显示:31日锋区位40~50ºN11月1日明显南影响40ºN南区实况吻合外风场:层风预报正确风速预报500hPa实况700hPa相850hPa偏
      出次寒潮爆发完全信赖EC数值预报产品提前做出准确预报
    7323影响区域预报
      30日2000实况(图712f)出暖流巴湖高压脊输送预示短期高压脊发展该脊线前期东移速度约10距日考虑脊发展会移速略减缓外推31日2000巴湖高压脊线位85ºE附脊前西北气流影响90ºE东区该区域高空锋区呈东西位40~50ºN间脊前偏北风锋区等温线成90º夹角明显冷流国新疆西藏外广区输送着高压脊进步东移冷空气影响范围更偏东事实30日两槽合东移31日低槽位置偏东(图712g)

      引导冷空气南位置偏东(图712h)EC数值预报指示:31日11月1日冷流影响区域新疆西藏西部外国广区冷空气影响前状况冷空气影响面定达寒潮

    隐藏
    733应数值产品预报寒潮
      目前数值预报广泛应日常天气预报现代天气预报基础应数值预报早冷空气演变冷空气酝酿堆积爆发南程提前作出预报早采取预防措施保障交通电力供暖农业等行业维护正常民生活秩序意义重详情进入
      面应EC数值预报产品2008年12月3—5日发生河南安徽山东等寒潮程进行预报
      EC数值预报产品仅提供500hPa高度面气压850hPa温度850hPa700hPa500hPa相湿度风风速述素预报结果进行寒潮程分析预报
      11月30日预报员29日2000EC预报面气压场:11月30日2000咸里海北部高压该高压东移程中逐渐加强 12月1日2000移乌拉尔山东中心强度达1044 hPa2日2000高压体明显东南方移动中心强度增1052hPa前缘冷锋位中蒙边界东段河西走廊线(图713a)

      3日2000高压继续东南移强度维持变前缘冷锋已影响华北河南带(图713b)

      面高压相应EC预报1日2000850hPa温度场贝加尔湖巴尔喀什湖线密集锋区36℃冷中心2日2000(图714a)

      850 hPa锋区东移南压中蒙边界东段河西走廊带河套西35°~45°N区域达28℃10纬度 0℃线位40°N附(110°~120°E)0℃线南国中东部区处暖脊中3日2000850 hPa 0℃线南压山东河南西北部淮河北区转北风风等温线垂直(图714b)

       表明国华北中东部区前期暖流影响(图714a)转较强冷流(图714b)影响预示着气温明显降 EC预报4日2000面冷锋已达华南(图716)

    850 hPa 0℃线南压长江流域河南山东苏皖北部均处4~13℃强冷空气控制(图715)

      述部区24h气温降已达8℃局部达10℃11月29日2000EC预报500hPa高度场:12月1—4日着贝加尔湖北部低压中心东南移低压西侧横槽西南侧低槽合旋转南引导槽冷空气南面高压加强3日夜间—4日500hPa低槽转南北影响国110°E东区贝加尔湖南长江北区域纬环流转环流度明显加槽北风风速加EC预报面高压500hPa环流形势850hPa温度场演变发现:12月1—4日面气压场咸里海北部移出逐渐东南移高压迅速加强1052 hPa相应850hPa温度场出现28℃10纬度锋区锋区北冷中心强度达32~36℃表明冷空气处断酝酿加强程中时500hPa环流形势演变表明3—4日着中亚区环流度明显加强高纬冷空气快速南符合冷空气爆发南产生寒潮环流特征面冷高压中心强度1052 hPa尚未达隆冬季节出现寒潮标准—1060hPa

      述条件否出现寒潮呢?EC11月252627日连续3d述预报量实况进行分析检验预报误差进行订正通较发现500 hPa高度场预报实况基致(图718ab)

      850 hPa温度场预报110°E东实况基致(图718cd)

      层风风速预报实况相差面气压预报高压位置实况略差中心强度明显偏低连续数天偏低6~9hPa述检验说明EC预报结果数正确相信赖面气压进行订正高压中心增加6~9 hPa样EC预报面高压中心强度达1058~1061hPa满足寒潮产生预报指标事实次寒潮出现前面高压中心强度达1060hPa
      冷空气影响区域影响区域会出现寒潮尺度形势场满足寒潮出现基条件方出现寒潮关键判断该2448h低气温否降8℃10℃低气温≤4℃河南例说明然影响低气温素天空状况风风速温度流等等根寒潮技术总结(陈豫英陈楠邵建等 2009年许爱华乔林詹丰兴等 2006)造成寒潮原强冷流作根EC预报2日2000面图河南处暖低压带中850hPa温度场处暖脊控制中温度高达6~8℃暖流输送3日早晨低气温会太低 4日2000面图河南处冷高压中风力高空强NW气流控制天气晴朗利夜间辐射降温时850hPa 0℃线已达长江流域河南处强冷流影响全省处4~9℃4日夜间辐射降温流降温作导致5日低气温幅降河南区域4日20002日2000相48h850hPa降温幅度达10~17℃预报5日河南区低气温3日相降10℃低气温≤4℃3—5日河南出现寒潮天气外3日2000面预报图:河南处西高东低气压场中10度气压差约12hPa加850 hPa冷流700 hPa 850 hPa强西北气流动量传作预报寒潮相伴风天气高空风场显示冷空气影响时河南时高空均受西北气流控制考虑降水天气
      次程实况:3日全省低气温4~8℃(山区略低)5日全省低气温2~10℃48h低气温降幅均10℃
      根天气图资料预报次寒潮:1日面图巴尔喀什湖北出现中心强度1050hPa冷高压2日0800面高压中心强度增1055hPa 时次500700850 hPa温度场面高压应冷中心分达40℃36℃32℃700hPa锋区达28℃10纬度表明冷空气酝酿接产生寒潮标准时500hPa环流场高纬低压相伴低槽旋转东移南根外推低槽3日达110°E东3日中亚区环流度会明显加引导高纬冷空气举南预报4—5日河南寒潮天气出现实况:3日0800面高压强度达1060hPa 500hPa低槽移贝加尔湖河套西部已充分握预报中东部区出现寒潮出应天气图早12月2日预报寒潮应数值预报11月30日预报寒潮天气
      外11月29日—12月3日连续数天踪EC数值预报发现天素时次预报结果致实况相误差特国中东部区域说明数值预报较稳定性强预报员完全数值预报进行检验订正基础赖预报寒潮天气

    隐藏

    74 寒潮天气预报
    741 寒潮风预报着眼点
      影响面风子气压场表摩擦热力环流形动量传递等水方气压差异产生风直接原风速水气压梯度成正
      般均风速达6级(108~138ms)风称风风寒潮天气突出表现寒潮相伴风冷锋偏北风预报类风天气点考虑详情进入
      ⑴ 面气压梯度
      般面冷高压前部气压梯度果冷锋前气旋暖低压发展冷锋前气压梯度增出现偏北风机率较单受冷锋影响更高
      面图关键区站点间海面气压差冷锋前正负变压差代表气压梯度预报风河南例冷锋影响路径东路时北京气压高郑州郑州气压高西安时北京郑州气压差>12hPa时预报河南出现6级东北风
      ⑵ 3h变压
      冷锋前3h变压反映冷锋附气压场新变化反映冷暖空气活动情况3h变压数值预报未6~12h风参考指标冷锋两侧3h正负变压中心差值越造成风力越强1400锋3h正变压中心≥3hPa时次≥4hPa常风出现
      ⑶ 动量传
      气中乱流流运动空气交换结果层动量较空气传层层风速加出现寒潮时般引导冷空气南高空风速偏北分量高空锋区较强(850hPa等温线密集区)高空风锋区夹角较时气斜压性加强冷空气沉暖空气升高空强风速传面偏北风加强

      ⑷ 空中冷流
      冷流面加压利面冷高压加强空中冷流易气层结稳定利动量传面风区常应空中冷流强区河南省预报寒潮风时参考850hPa45~55ºN范围等温线密集度5根等温线锋区南影响河南未24h会出现5级风

      图720a720b2009年11月初河南寒潮程中导致风出现影响子图出11月1日1400面3h变压中心位山西中心强度达+3hPa11月1日2000 500hPa高空风速≥30ms区域正位河南空时700hPa锋区位河南空受高空风动量传空中冷流面变压差强气压梯度作11月1—2日河南部出现17ms偏北风
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    742 冻雨预报着眼点
      冻雨预报着眼点已第2章中介绍赘述
    743霜冻预报着眼点
      面温度降0℃时空气中水汽面物体凝结成白色冰晶霜霜冻指面叶面温度突然降农作物生长需低温度农作物遭受冻害现象数农作物面叶面温度降0℃会遭受冻害面温度降0℃作出现霜冻标准
      霜冻预报结低温度预报低温度百叶箱温度霜冻考虑面温度两者差般情况出现霜冻时段云微风静风预计低气温<5℃时预报霜冻(朱乾根林锦瑞寿绍文等 2000)区霜冻标准样统计分析低温度面温度应关系预报霜冻陕西霜冻预报指标低温度<2℃(杜继稳等 2007)预报低气温<2℃预报陕西出现霜冻

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