(完整版)强对流天气的中尺度分析
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2005年8月27日强对流天气过程分析页数:2
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一次强对流天气过程的诊断分析和数值模拟页数:7
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青岛地区一次冷涡槽前强对流天气过程分析页数:10
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毕节市一次强对流天气人工防雹过程分析页数:2
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强对流天气特征及预报
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中气旋 中气旋是指与对流风暴的上升气流相联的小尺度涡旋，尺度小于10km，并且满足一定的旋转（切变）、垂直伸展和 持续时间的判据。 Doswell等（1993）指出，深厚而持久的中气旋是区别超级单体的唯一有效特征，其中，深厚指环流的深度达到几 公里，持久指中尺度环流维持超过几十分钟。钩状回波等其它所谓的超级单体结构特征都是中气旋环流的直接表现。 在多普勒天气雷达上，连续的时间和空间范围内存在的中气旋是判断超级单体强对流天气的最佳途径。中气旋在多 普勒天气雷达径向速度场上表现为一对沿雷达径向对称的正负速度中心对。气旋性辐合（散）则表现为沿径向倾斜 对称的正负速度中心对。 很多研究（郭艳，2005，应冬梅，2007）表明，在区域性的大冰雹天气过程中，降雹前风暴的径向速度图上都出现 了中气旋。 需要指出的是，在CINRAD/CD PUP程序提供的中气旋特征（M）产品上只有3个风暴出现了中气旋特征报警。这可 能是由于中气旋产品的算法是根据大平原地区的中气旋设计，较小或较弱的中气旋特征往往不能满足算法的域值而 无法识别。图6.28中黄色圈中是2009年7月27日的局地冰雹的径向速度场，他们具有典型的中气旋特征且伴有中气 旋特征报警，而图4.8中黄色圈中是呼和浩特2009年8月17日17时43分局地冰雹的径向速度场，它们没有中气旋特征 报警，但在径向速度产品上可以分析出明显的中气旋特征。 另外值得注意的是，虽然我们发现中气旋特征与冰雹天气有非常好的相关性，但由于只证实了它是必要条件，未进 行充分条件的检验，所以使用这个指标作预报时应谨慎，最好是结合各种参数指标综合考虑。图6.29是呼和浩特 2009年8月17日17时43分中尺度气旋特征图，但当时相对湿度较小，回波表现较为松散，是否降雹不能肯定。 因此，风暴内中气旋特征的出现，表明超级单体结构的建立，所以发现中气旋特征后应发布相关的强对流天气预警。 不过很多突发性局地强风暴由于产生于不大有利的环境中，相对风暴及其伴随的中气旋的尺寸都较小，所以不一定 会出现中气旋特征报警，这种情况下应通过分析径向速度产品来判断中气旋特征。
强对流天气中尺度分析-龙利民
基本概念
中尺度强对流系统及其降水特征分析 中尺度强对流天气与暴雨预报的比较分析
气团
——主要指温度和湿度水平分布比较均匀的大 范围的空气团。在同一气团中，各地气象要 素的垂直分布(稳定度)几乎相同，天气现象 也大致一样。
其水平尺度可达几千km，垂直范围可达几km 到几十km，常常从地面伸展到对流层顶。
➢大气潜在不稳定差异 强对流是在中低层有较强的潜在不稳定条件下发生的；暴雨是在较弱潜 在不稳定条件下发生。
➢水汽垂直分布差异 强对流的发生要求湿层浅，上干下湿；暴雨要求湿层厚，上下都潮湿。
➢垂直切变差异 强对流要求垂直切变大，一般3-6×10-3s-1；暴雨要求垂直切变小，一
般1.3×10-3s-1。
➢ 锋的分类
冷锋、暖锋、准静止锋和锢囚锋
✓ 冷锋 锋面在移动过程中，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动。
✓ 暖锋 锋面在移动过程中，暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动。 暖锋多在东北和长江中下游活动，大多与冷锋联结在一起。
✓ 准静止锋 当冷暖气团势力相当，锋面移动很少。实际工作中一般在6小时内，锋 面位置无大变化的锋定为准静止锋。
流同样能够起到与低空急流相同强度的热力、动力作用而与中尺度低空急流可能 存在本质上的差异：
✓ 尺度不同
✓ 垂直结构不同(天气尺度低空急流与高空急流通过次级 环流形成藕合关系，目前没有发现中尺度急流存在这种 藕合关系)
✓ 形成机理不同：
---- 中尺度低空(或边界层)急流可能与局地水平温度梯度的 剧烈变化有关---例如地形热力不均匀、海陆强烈温差、 局地对流性强降水等等---常与局地强降水相伴随
中尺度强对流天气与暴雨预报的比较 分析
暴雨是由中尺度系统造成的
中尺度强对流系统及其降水特征分析 中尺度强对流天气与暴雨预报的比较分析
气团
——主要指温度和湿度水平分布比较均匀的大 范围的空气团。在同一气团中，各地气象要 素的垂直分布(稳定度)几乎相同，天气现象 也大致一样。
其水平尺度可达几千km，垂直范围可达几km 到几十km，常常从地面伸展到对流层顶。
➢大气潜在不稳定差异 强对流是在中低层有较强的潜在不稳定条件下发生的；暴雨是在较弱潜 在不稳定条件下发生。
➢水汽垂直分布差异 强对流的发生要求湿层浅，上干下湿；暴雨要求湿层厚，上下都潮湿。
➢垂直切变差异 强对流要求垂直切变大，一般3-6×10-3s-1；暴雨要求垂直切变小，一
般1.3×10-3s-1。
➢ 锋的分类
冷锋、暖锋、准静止锋和锢囚锋
✓ 冷锋 锋面在移动过程中，冷气团起主导作用，推动锋面向暖气团一侧移动。
✓ 暖锋 锋面在移动过程中，暖气团起主导作用，推动锋面向冷气团一侧移动。 暖锋多在东北和长江中下游活动，大多与冷锋联结在一起。
✓ 准静止锋 当冷暖气团势力相当，锋面移动很少。实际工作中一般在6小时内，锋 面位置无大变化的锋定为准静止锋。
流同样能够起到与低空急流相同强度的热力、动力作用而与中尺度低空急流可能 存在本质上的差异：
✓ 尺度不同
✓ 垂直结构不同(天气尺度低空急流与高空急流通过次级 环流形成藕合关系，目前没有发现中尺度急流存在这种 藕合关系)
✓ 形成机理不同：
---- 中尺度低空(或边界层)急流可能与局地水平温度梯度的 剧烈变化有关---例如地形热力不均匀、海陆强烈温差、 局地对流性强降水等等---常与局地强降水相伴随
中尺度强对流天气与暴雨预报的比较 分析
暴雨是由中尺度系统造成的
中尺度天气图分析技术规范
中尺度天气图分析技术规范分析高度：925hpa分析项目技术要求分析方式分析目的分析符号风低空急流当有2个以上连续测站风速超过12 m/s时，沿12m/s以上大风区的几何中心分析低空急流轴，并在急流轴上标注最大风速值。
人工分析判断低层的辐合区；综合湿度分析判断水汽输送条件；综合其它层的风场分析判断垂直风切变条件灰色显著流线当风速未达到低空急流的标准，但有风速明显比周围大的最大风带出现，且位于干湿气流区之间，或者位于切变线、靠近急流轴的位置时，分析显著流线，并在流线上标注最大风速值。
人工分析低空急流和辐合区的辅助分析灰色切变线（辐合线）当风场具有明显的风向切变时，沿风的交角最大（风向改变最大）的位置分析切变线。
当风场具有明显的风速辐合时，沿最大风速的前端分析辐合线。
人工分析判断低层的辐合区灰色温度等温度线以0℃为基准，每隔2℃分析等温线，如-2℃，0℃，2℃等。
在客观分析基础上进行人工订正确定温度脊红色温度中心分别标注暖、冷中心。
在客观分析基础上进行人工订正确定温度脊暖中心N，红色，冷中心L，蓝色温度脊从暖中心出发，沿等温度线曲率最大处分析温度脊。
人工分析判断低层增暖引起的不稳定；综合低空急流及其显著流线分析判断暖平流红色湿度等露点温度以0℃为基准，每隔2℃分析等露点温度线，如10℃，12℃，14℃等。
在客观分析基础上进行人工订正确定干线和湿区绿色等比湿线4-9月每隔2 g/kg分析等比湿线；其它月每隔1 g/kg分析等比湿线。
在客观分析基础上进行人工订正确定干线和湿区绿色干线（露当相邻两站的露点温度相差10℃以上时，沿湿度梯度最大处人工分析判断水平干湿分布不均匀引起的大气不稳定。
当有显著流灰色点锋）分析干线（露点锋）。
线自干线（露点锋）的干区一侧吹向湿区时，强对流天气易发生等温度露点差线以1 ℃为基准，每隔2 ℃分析等温度露点差线，如1 ℃，3 ℃，5 ℃在客观分析基础上进行人工订正确定湿舌绿色湿舌当温度露点差（T-Td）小于或等于5℃, 或相对湿度（RH）超过70%时，分析湿舌人工分析判断低层的显著湿区；综合低空急流和显著流线判断水汽输送条件绿色850hpa风低空急流当有2个以上连续测站风速超过12 m/s时，沿12m/s以上大风区的几何中心分析低空急流轴，并在急流轴上标注最大风速值。
2 中尺度系统
§7.2 中尺度系统
• 天气尺度系统中包含了中尺度系统。中 尺度天气系统是对流系统的背景或母 体。我们以下给出一些中尺度系统。
中尺度雨团
• 在一次较大范围的强降水区中，可能镶嵌有中α尺度雨带， 称为中尺度雨带，中尺度雨带中含有中β尺度雨团，称为中 尺度雨团。一次暴雨过程中，可能出现两条或两条以上的中 尺度雨带及多个中尺度雨团活动，它们是造成暴雨天气的重 要成员。中尺度雨团有如下基本特征： • (1) 水平尺度小，通常不超过200km。 • (2) 生命期短，一般在10小时以内。 • (3) 低空辐合强，对流层低层水平散度量级达10-4/s。(4) 多 次发生，一次强降水过程中可出现多个中尺度雨团。 • (5) 降水强度大，１小时降水量可达50ｍｍ以上。 • (6) 两种动态：移动性和准静止性，以移动性的中尺度雨团 为多。 • 这些中尺度雨团在流场上的反映主要是在近地面层 （300ｍ），850百帕层已ＣＣ 及其附近的 流场环境示 意图细箭头 线为流线， 黑箭头为上 升运动，空 心箭头为下 沉运动
中尺度雨带有如下基本特征
• 中尺度雨带常几条并存，并相互平行，其间距大致 相同，约为 100km 。每条雨带的宽度约 10~50km 。 有时中尺度雨带只有一条。 • 一条中尺度雨带由更小的对流单体组成，它们分别 处于不同的发展阶段。 • 中尺度雨带的移动方向，明显偏向平均风方向的右 侧，移动速度可大于平均层的风速。 • 中尺度雨带多出现在大气层结为位势不稳定的地 区。 • 中尺度雨带通过测站时，地面气象要素会发生明显 变化，如气压骤升，气温下降，湿度上升及风向风 速突然变化等。台风和热带气旋中存在中尺度雨 带。
美国中部地区ＭＣＣ个例图示
MCC特点
• • 在对流层下半部（尤其是700百帕附近）有从四周进入系统的相对入流。 在对流层中层，相对气流很弱，因为系统几乎是随对流层中层气流移动 的。在对流层上层，相对气流向系统周围辐散，下风方的辐散比上风方 更强。 最强的中尺度对流元通常出现在系统的右后象限，有时呈线状，排列方 向平行于系统移向。 大面积的轻微降水和阵雨通常出现在强对流区的左边平均中尺度上升区 内。 MCC出现在低空偏南气流最大值前的强暖平流区及明显的辐合区中。 系统在浅边界中是一个冷核，贯穿于对流层中层大部分的则是暖核。然 后在对流层上层又是冷核。 在热力结构上，边界层中产生一个中尺度高压，其上有中尺度低压，到 对流层上层，又有中尺度高压盖在系统之上。中低压起了增强进入系统 的入流的作用。在高层，中高压加强了系统北部边缘的高压梯度，并加 强了反气旋弯曲的外流急流。
• 天气尺度系统中包含了中尺度系统。中 尺度天气系统是对流系统的背景或母 体。我们以下给出一些中尺度系统。
中尺度雨团
• 在一次较大范围的强降水区中，可能镶嵌有中α尺度雨带， 称为中尺度雨带，中尺度雨带中含有中β尺度雨团，称为中 尺度雨团。一次暴雨过程中，可能出现两条或两条以上的中 尺度雨带及多个中尺度雨团活动，它们是造成暴雨天气的重 要成员。中尺度雨团有如下基本特征： • (1) 水平尺度小，通常不超过200km。 • (2) 生命期短，一般在10小时以内。 • (3) 低空辐合强，对流层低层水平散度量级达10-4/s。(4) 多 次发生，一次强降水过程中可出现多个中尺度雨团。 • (5) 降水强度大，１小时降水量可达50ｍｍ以上。 • (6) 两种动态：移动性和准静止性，以移动性的中尺度雨团 为多。 • 这些中尺度雨团在流场上的反映主要是在近地面层 （300ｍ），850百帕层已ＣＣ 及其附近的 流场环境示 意图细箭头 线为流线， 黑箭头为上 升运动，空 心箭头为下 沉运动
中尺度雨带有如下基本特征
• 中尺度雨带常几条并存，并相互平行，其间距大致 相同，约为 100km 。每条雨带的宽度约 10~50km 。 有时中尺度雨带只有一条。 • 一条中尺度雨带由更小的对流单体组成，它们分别 处于不同的发展阶段。 • 中尺度雨带的移动方向，明显偏向平均风方向的右 侧，移动速度可大于平均层的风速。 • 中尺度雨带多出现在大气层结为位势不稳定的地 区。 • 中尺度雨带通过测站时，地面气象要素会发生明显 变化，如气压骤升，气温下降，湿度上升及风向风 速突然变化等。台风和热带气旋中存在中尺度雨 带。
美国中部地区ＭＣＣ个例图示
MCC特点
• • 在对流层下半部（尤其是700百帕附近）有从四周进入系统的相对入流。 在对流层中层，相对气流很弱，因为系统几乎是随对流层中层气流移动 的。在对流层上层，相对气流向系统周围辐散，下风方的辐散比上风方 更强。 最强的中尺度对流元通常出现在系统的右后象限，有时呈线状，排列方 向平行于系统移向。 大面积的轻微降水和阵雨通常出现在强对流区的左边平均中尺度上升区 内。 MCC出现在低空偏南气流最大值前的强暖平流区及明显的辐合区中。 系统在浅边界中是一个冷核，贯穿于对流层中层大部分的则是暖核。然 后在对流层上层又是冷核。 在热力结构上，边界层中产生一个中尺度高压，其上有中尺度低压，到 对流层上层，又有中尺度高压盖在系统之上。中低压起了增强进入系统 的入流的作用。在高层，中高压加强了系统北部边缘的高压梯度，并加 强了反气旋弯曲的外流急流。
天气预报 中尺度分析new
中低层槽、切变线和辐合线
四、垂直风切变条件分析
• 分析对流层各层流场，判断有利于对流天气发生发展和加强的动 力组织条件。
• 主要通过高低空的风向风速来判断 • 分析层次包括925 hPa、850 hPa、700 hPa、500 hPa、300h和结合其它要素（温度、 湿度等）分析判断平流过程
急流核
• 综合判断与大风速带相伴的急流核大值区域，辅助判断有利于 垂直运动的环境场条件
标识流线
• 分析目的：气流的辅助分析。
• 技术要求：对于不属于大风速带的气流，当有助 于识别流场中的辐合辐散区、风速切变区以及其
它必要的天气系统时分析识别流线，识别流线走 向与风向一致。
• 200 hPa分析符号：
它是在一定的大尺度环流背景中，由各种物理条件相 互作用形成的中尺度天气系统造成的
• 中尺度分析是指对中尺度天气系统的描述和分析
• 一方面运用常规观测资料和中尺度数值预报分析其发生的可能性， 进行潜势预报；——环境场分析
• 另一方面运用非常规的自动站加密观测资料、危险天气报告、雷达、 卫星等资料进行中尺度系统的监测和短时临近预报（预警 ）
• 分析中低层流场，判断有利于触发对流天气的抬升条件。 • 分析层次包括地面、925 hPa、850 hPa、700 hPa、500 hPa。 • 主要分析边界层锋区、中低层槽、切变线和辐合线。
边界层锋区
干线（露点锋）
平原：850或925hPa相邻两站Td相差 10℃以上；高原：700hPa相差10℃ 以上
• 500hPa冷850hPa暖
• 高空急流
• 强对流天气落区位于 低涡东南象限的低槽 前
• 连续数日
西北气流型
• 强对流天气出现在高空 低槽后
第7章 中尺度天气系统
第七章中尺度天气系统目录中尺度天气系统 (3)7.1 概述 (3)7.1.1 什么是中尺度 (3)7.1.2 中尺度天气系统的基本特征 (3)7.2 中尺度系统 (4)中尺度系统 (4)7.2.1 中尺度雨团 (4)卫星探测图片1 (5)7.2.2 中尺度雨带 (5)雷达气象部分的补充内容1 (7)7.2.3 中尺度对流复合体 (9)雷达气象部分的补充内容2 (12)卫星探测图片2 (13)7.2.4 飑线 (13)雷达气象部分的补充内容3 (18)卫星探测图片3 (19)7.3 中尺度系统发生发展的大尺度环境条件 (19)中尺度系统发生发展的大尺度环境条件 (20)7.3.1 位势不稳定层结 (20)7.3.2 强垂直风切变 (20)7.3.3 水汽辐合和湿舌 (21)7.3.4 急流的作用 (22)7.3.5 低空辐合和上升运动 (23)7.3.6 地形 (23)7.4 中尺度系统发展和大气过程不稳定 (24)中尺度系统发展和大气过程不稳定 (24)7.4.1 对流不稳定 (24)7.4.2 对称不稳定 (26)7.4.3 锋生强迫的次级环流 (28)7.5 中尺度分析 (29)中尺度分析 (29)7.5.1 资料来源及其处理 (29)7.5.2 时空转换分析 (31)7.5.3 相对坐标分析 (32)7.5.4 变量场分析 (34)7.5.5 雨团和雨带分析 (34)习题 (35)参考文献 (35)中尺度天气系统从本世纪50年代初“中尺度”概念引入气象学以来，中尺度气象学得到蓬勃发展，无论是雷达、卫星等新观测技术的广泛使用，还是在组织中尺度野外观测试验、中尺度天气分析或中尺度天气理论研究和数值模拟等方面，都取得了很大进展。
目前中尺度天气预报，特别是暴雨和强对流类天气的局地、短时预报，已成为预报业务工作中的重要内容。
然而，由于在常规天气图上很难发现、诊断和分析中尺度天气系统，作出准确预报仍是天气学面临的重大难题。
关中一次阵风锋触发的强对流天气分析
陈小婷，赵强，刘瑞芳，等.关中一次阵风锋触发的强对流天气分析陕西气象,2019(5):6-11.文章编号！006-4354(2019)05-06-06关中一次阵风锋触发的强对流天气分析陈小婷，赵强，刘瑞芳，杜莉丽(陕西省气象台，西安710014)摘要：利用雷达、探空和自动站等观测资料以及NCEP2X1。
再分析资料对2018年7月26日关中地区快速发展移动的强对流天气进行研究，重点分析了出流边界在对流风暴局地生成、快速发展中的作用。
结果显示'6日上午关中东部地区存在有利于对流风暴发生、发展的中尺度环境条件，包括明显的热力不稳定，低层强的偏南气流及暖平流；午后秦岭山区对流云团下山过程中和西安南部多个对流单体合并加强，形成强的冷池和雷暴高压，激发出阵风锋，阵风锋是本次强对流天气的触发机制；雷达图上新的对流单体在阵风锋前径向风风向切变最大处触发，大风天气出现在阵风锋后部强的反射率因子梯度区；阵风锋位于冷池前沿，两者的发展演变密切相关，雷暴合并补充加强了冷池强度，有利于阵风锋及强对流天气维持较长时间；边界层风向与阵风锋移动方向相反，而边界层以上的风向与之相同是阵风锋触发的对流风暴维持发展的一个因素(关键词：关中；强对流；雷暴大风；阵风锋；冷池中图分类号:P458文献标识码：A在合适的环境条件下，强风暴内部下沉冷空气到达近地面向外流出与环境空气交汇形成的界面，称为阵风锋(阵风锋不但具有阵性风大和低空风切变显著的特点，还能触发新对流单体的产生是短时临近预报关注的重要对象(针对阵风锋国内外学者进行了大量研究$10%张涛等⑵对三次阵风锋过程分析表明，持续下沉的冷空气形成雷暴高压是阵风锋产生的直接原因(王秀明等⑶对河南、安徽一次大范围雷暴大风天气分析表明，冷池合并是商丘产生极端大风的主要原因(收稿日期:2019-04-10作者简介：陈小婷(1984—),女，陕西宝鸡人，汉族，硕士，高工，主要从事灾害性天气预报及分析诊断(基金项目：中国气象局预报员专项项目(CMAYBY2019-116)赵桂香，程麟生，李新生.-4.12”华北大到暴雪过程切变线的动力诊断高原气象，2007,26(3)：615-62,.王迎春，钱婷婷，郑永光.北京连续降雪过程分析应用气象学报，2004,15(1):58-65.田秀霞，李娟，何丽华，等.2011年初冬华北南部回流暴雪诊断分析暴雨灾害，2016,34(3):243-251.王丛梅，李永占，刘晓灵.河北省南部回流暴雪天气结构特征气象与环境学报,2015,31(3):23-28. [9%胡顺起，曹张驰，陈滔.山东省南部一次极端特大暴雪过程诊断分析高原气象，2017,36(4)984-992.$0%赵海英，赵桂香，李新生，等.山西省北中部初冬一次暴雪天气诊断分析$%•中国农学通报，2017,33(26):78-82.[11%顾佳佳，武威.2014年2月4—7日河南暴雪过程的环流特征及其持续原因$%•暴雨灾害，2015,342):117-125.[12%李津,赵思雄，孙建华.一次华北破纪录暴雪成因的分析研究$%•气候与环境研究，2017,22(6)68,-698.[13%李兆慧，王东海，王建捷，等.一次暴雪过程的锋生函数和急流-锋面次级环流分析[J%.高原气象,2011&,0(6):1505-1515.陈明轩等4分析了出流边界对京津冀地区对流局地新生及快速增强的动力效应。
中尺度天气图分析技术规范
中尺度天气图分析技术规范分析高度：925hpa分析项目技术要求分析方式分析目的分析符号 风 低空急流 当有2个以上连续测站风速超过12 m/s 时，沿12m/s 以上大风区的几何中心分析低空急流轴，并在急流轴上标注最大风速值。
人工分析判断低层的辐合区；综合湿度分析判断水汽输送条件；综合其它层的风场分析判断垂直风切变条件灰色显著流线 当风速未达到低空急流的标准，但有风速明显比周围大的最大风带出现，且位于干湿气流区之间，或者位于切变线、靠近急流轴的位置时，分析显著流线，并在流线上标注最大风速值。
人工分析低空急流和辐合区的辅助分析 灰色切变线（辐合线）当风场具有明显的风向切变时，沿风的交角最大（风向改变最大）的位置分析切变线。
当风场具有明显的风速辐合时，沿最大风速的前端分析辐合线。
人工分析 判断低层的辐合区 灰色温度 等温度线 以0℃为基准，每隔2℃分析等温线，如-2℃，0℃，2℃等。
在客观分析基础上进行人工订正 确定温度脊红色温度中心 分别标注暖、冷中心。
在客观分析基础上进行人工订正确定温度脊暖中心N ，红色，冷中心L ，蓝色 温度脊 从暖中心出发，沿等温度线曲率最大处分析温度脊。
人工分析 判断低层增暖引起的不稳定；综合低空急流及其显著流线分析判断暖平流红色湿度 等露点温度以0℃为基准，每隔2℃分析等露点温度线，如10℃，12℃，14℃等。
在客观分析基础上进行人工订正 确定干线和湿区绿色等比湿线 4-9月每隔2 g/kg 分析等比湿线；其它月每隔 1 g/kg 分析等比湿线。
在客观分析基础上进行人工订正确定干线和湿区绿色干线（露点锋）当相邻两站的露点温度相差10℃以上时，沿湿度梯度最大处分析干线（露点锋）。
人工分析 判断水平干湿分布不均匀引起的大气不稳定。
当有显著流线自干线（露点锋）的干区一侧吹向湿区时，强对流天气易发生灰色等温度露点差线 以1 ℃为基准，每隔2 ℃分析等温度露点差线，如1 ℃，3 ℃，5 ℃ 在客观分析基础上进行人工订正确定湿舌绿色湿舌 当温度露点差（T-Td ）小于或等于5℃, 或相对湿度（RH ）超过70%时，分析湿舌人工分析 判断低层的显著湿区；综合低空急流和显著流线判断水汽输送条件绿色850hpa风 低空急流 当有2个以上连续测站风速超过12 m/s 时，沿12m/s 以上大风区的几何中心分析低空急流轴，并在急流轴上标注最大风速值。
天气预报 中尺度分析new
对流的基本要素
• 湿度条件（水汽条件）
• 静力稳定度（不稳定条件）
• 触发条件（抬升条件）
√基本要素
• 湿度条件（水汽条件） • 静力稳定度（不稳定条件） • 触发条件（抬升条件）
√
触发条件
通常为多种触发机制共同造成
• 天气系统：锋面、低涡、低槽、切变线等 • 边界层辐合线： ——地面要素的不连续线：风向or风速（地面辐合 线）、温度（锋面、地表加热不均匀、城市热导 等）、湿度（露点锋∕干线、湿地和植被区）
——雷暴出流边界 ——海风锋 ——地形辐合线等
地形触发—山区多雷暴
10m/s的地面风产生1m/s的上升运动，若持续1个小时，则上升运动将达到3km高度
例：地形辐合线+雷暴出流边界
2012年8月8日过程分析（金晓青）
13时
13时
14时
15时
16时
例：非锋斜压带+出流边界
20130625（张南、张迎新）
• 分析中低层流场，判断有利于触发对流天气的抬升条件。 • 分析层次包括地面、925 hPa、850 hPa、700 hPa、500 hPa。 • 主要分析边界层锋区、中低层槽、切变线和辐合线。
边界层锋区
干线（露点锋）
平原：850或925hPa相邻两站Td相差 10℃以上；高原：700hPa相差10℃ 以上
中低层槽、切变线和辐合线
四、垂直风切变条件分析
• 分析对流层各层流场，判断有利于对流天气发生发展和加强的动 力组织条件。
一、水汽条件分析
• 水汽条件分析旨在分析气团的水汽含量和饱和程度，以及它们的 边界。
• 主要分析低层显著湿区、中层干区。 • 分析层次包括925 hPa、850 hPa、700 hPa和500 hPa。
高天11讲 中尺度对流系统(MCC与MCS)和暴雨
1、 暴雨的形成
在我国暴雨的发生受三个大尺度方面的因子影响。第一是来 自印度洋和西太平洋的夏季风，中国大范围的雨季一般开始 于夏季风的爆发（华南要更早一些），而结束于夏季风的撤 退，降雨强度和变化与夏季风脉动密切相关。我国暴雨出现 的频率年际变化很大，这也与夏季风状况的年际变率密切有 关。第二，西太平洋和青藏高原副热带高压的位置决定了中 国主要雨季的季节移动。暴雨常出现在100hPa高压和120ºE 处副高比常年更偏北的位置上，如1962。1965，1968，1969 和1970年，如果100hPa高压位置比常年偏南，则长江流域一 般出现干旱。
中尺度对流复合体的特征
物理特征 尺度 A——小于－32℃的红外温度的云区面积必须大于106km2 B——小于－52℃温度的内部冷云区的面积≥5×104km2
开始时
尺度定义A和B首先满足
生命期
最大范 围 外形 结束时
满足尺度定义A和B的时期≥6小时
连续的冷云区（红外温度≤－32℃）达到最大尺度 椭圆形，在最大范围时刻偏心率≤0.7 尺度定义A和B不再满足
中尺度对流系统（MCSs）是有组织完好的，中— 尺度（200-2000Km）的对流系统，它的外形近于 呈椭圆形，边缘平滑。MCSs在中国经常出现。如 在华南前汛期和梅雨期间。下图是MCSs的全球分 布（引自Richad Johson 的图，WMO季风会文集）
MCC locations based on 1980s satellite data for JJA in the northern hemisphere and DJF in the southern hemisphere. Outgoing longwave radiation (OLR) values are shaded. From Laing and Fritsch (1997).
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以2013年3月23日南方强对流天气为例
700hPa湿度场 •干线（露点锋） ：相邻 两站的露点温度相差10℃ 以上时，沿湿度梯度最大 处分析干线 •显著湿区：T-Td≤5℃， 从1℃开始 •干舌
以2013年3月23日南方强对流天气为例
700hPa中尺度分析综合图
以2013年3月23日南方强对流天气为例
850hPa（925hPa）分析
➢ 风场：切变线（辐合线） 、低空急流、 显著流线 ➢ 温度场：暖脊（温度脊）、T850-T500大值区 ➢ 湿度场：干线（露点锋）、湿舌
850hPa风场 •最大风速带（急流） •辐合区（切变）
以2013年3月23日南方强对流天气为例
低空急流（LLJ） •12-13m/s,有弱对流 •13-17m/s,有中等对流 •18m/s以上,有强对流
•显著湿区：T-Td≤5℃
•湿舌
•干线：相邻两站的露 点温度相差10℃以上时， 沿湿度梯度最大处分析 干线（露点锋）。
低空湿度（露点）
•≤8℃,有弱对流
•9-12℃,有中等对流
•＞12℃,有强对流
850hPa中尺度分析综合图
以2013年3月23日南方强对流天气为例
700hPa分析
➢ 风场：低空急流、 切变线（辐合线）、 显著流线
7．不满足静力平衡
在强烈发展的对流云附近，静力学关系不适用。在云中，特别是上升 气流和下沉气流强的地方，静力学关系更不能用。
强对流天气的定义
强对流天气定义(美国)：
直径1.9cm以上的冰雹、除了水龙卷之外的所有龙卷、 阵风25.7m/s以上的雷暴大风;
极端强对流天气：5cm以上冰雹，F2级以上龙卷， 33m/s以上雷暴大风；
展望
天 中短期预报
警戒
小时 短时预报
警告
分钟 临近预报
中
分析环境场条件
尺
度 天气型识别 动力热力条件诊断
天
气 天气图
物理量诊断 探空图分析
分 (主观)
(客观)
(主客观)
析
分析中尺度过程
识别中尺度对流系统 根据其组织类型、结构推测其移 动和发展、以及产生的天气类型
卫星图像识别 雷达图像识别
中尺度环境场分析
和冷暖中心 主要分析层次：850、700和500hPa。 分析频次：观测资料在探空观测获取后开始分析，地面和数
值模式分析预报资料可加密到3小时
三、抬升和垂直风切变条件分析
• 分析目的：分析对流的动力触发条件和强对流的动力组织条 件
• 分析内容：辐合（辐散）区、大风速带和标识流线 • 主要分析层次：地面、925、850、700、500和200hPa • 分析频次：观测资料在探空观测获取后开始分析，地面和数
通过特征系统和特征线的分析， 识别中尺度强对流系统发生发展 的必要条件： 水汽 不稳定 抬升 垂直风切变
高空分析内容
• 在暴雨、强对流等中尺度对流天气可能发 生的重点区域分析。
• 高空分析的要素包括风、温度、湿度、变 温、变高、温差等, 分析主要集中在对流层 低层、对流层中层和对流层高层的特征等 压面。
以2013年3月23日南方强对流天气为例
500hPa湿度场 •干舌：t-td≥15℃
以2013年3月23日南方强对流天气为例
500hPa变高场 •dh24
以2013年3月23日南方强对流天气为例
500hPa中尺度分析综合图
以2013年3月23日南方强对流天气为例
200hPa • 高空急流 • 急流核 • 显著流线
5. 垂直运动较强 在雷暴云中上升气流可达10m•s-1，强烈的上升气流甚至达
60m•s-1。散度涡度比天气尺度大一个量级可达10-4 s-1。 6．不满足地转风平衡
天气尺度系统近于满足地转风（或梯度风）平衡，而在中小尺度系统 中，由于加速度项同地转偏向力和气压梯度力具有相同量级，所以不满 足地转风平衡。因此，分析时一般不宜用地转风原则，且存在风向与等 压线相垂直的现象。
SWPC强对流天气业务暂行规定：
雷雨大风（≥17.2m/s）、冰雹、龙卷或短时强降水 （≥20mm/h）天气现象。
中尺度分析技术
强对流（中尺度） 天气分析
主观分析
---以天气型识别为主
客观分析
---以动力热力物理 参数诊断为主
中尺度分析技术
中尺度天气主观分析:利用各种高空和地面观测资料、 雷达和卫星等遥感探测资料、数值预报产品等资料， 分析产生中尺度对流天气的中尺度对流系统及其发 生发展的环境场条件。
850hPa温度场 •等温线 •温度脊 •T850-500的高值区 （图中为25℃线）
以2013年3月23日南方强对流天气为例
温度脊和最大湿轴
•脊在最大湿轴以东,有弱 对流
•脊在最大湿轴重合,有中 等对流
•脊在最大湿轴以西,有强 对流
以2013年3月23日南方强对流天气为例
850hPa湿度场
•等露点线：从6℃开始
• 基于观测资料的中尺度环境场分析、物理 量场分析---短时临近预报
• 基于数值预报产品的中尺度环境场分析、 物理量场分析---中短期预报
中尺度天气分析平台
中尺度天气分析技术规范
在高空强调风、温度、 湿度场、变温、变高等的分 析
在地面强调气压、温度、 湿度的细致分析，以及上述 要素及风、湿度、云、天气 现象等要素的不连续线分析
中小尺度天气系统的特征
1、尺度
水平尺度：2-2000km。20-200km的中-β尺度系统是中尺度系统的 核心，具有典型的中尺度系统特征。
垂直尺度：积云高度一般为4-5km以上，强的对流风暴云可达整个 对流层厚度7-18km。因而对流风暴的垂直尺度与水平尺度的比例约为 1/10。
2、生命史
一般象飑线系统生存只有几小时至十几个小时，通常不超过24小 时，龙卷气旋也只有几小时，雷暴单体甚至还不到1小时，雷暴群可 存几个小时。
中尺度分析技术
中 • 天气图分析。利用高空、地面、自动站观测
尺
资料的分析，寻找中尺度天气系统发生发展
度 的各种环境场条件
天
气 • 探空分析。侧重对中尺度系统发生发展的局
主
地垂直环境场特征进行分析
观
分 • 中尺度系统分析。利用雷达和卫星资料判断
析
中尺度天气发生的确定区域和确定时间
该分析是在常规天气图分析的基础上，针对 产生中尺度对流性天气的主要条件（水汽、不稳 定、抬升和垂直风切变条件），分析各等压面上 相关大气的各种特征系统和特征线，最后形成中 尺度对流性天气发生、发展大气环境场“潜势条 件”的高空和地面综合分析图。
强对流天气（中尺度）分析 —强对流天气的中尺度分析
杜小玲 2013.10.29
主要内容
• 中尺度天气定义及特征 • 强对流天气定义 • 中尺度分析技术 • 中尺度对流天气环境场条件分析 • 中尺度过程分析 • 中尺度分析技术在强对流天气预报中的应用
• 天气系统按照空间、时间尺度可以划分为大尺度、中尺度、 小尺度三类天气系统。
以2013年3月23日南方强对流天气为例
地面湿度场分析 地面露点锋（干线）和显 著湿区
以2013年3月23日南方强对流天气为例
地面天气区分析
• 天气区的分析是为了监视已 经或正在发生的对流或强对流 天气, 进而判断中尺度对流系 统的发生和发展。 • 当出现雷暴、大风、冰雹、 短时强降水等强对流天气时, 标注天气区。 • 当出现成片的天气时, 将发 生区域用相应的阴影覆盖, 并 在阴影区中心标注天气符号。
以2013年3月23日南方强对流天气为例2Leabharlann 13年3月23日08时中尺度综合分析
强对流天气预报
展望
天 中短期预报
警戒
小时 短时预报
警告
分钟 临近预报
产生强对流天气的系统：中尺度对流系统
强对流天气预报包括 （１）中尺度对流系统的发生发展环境场条件分析 （２）中尺度对流系统的发生发展过程分析
强对流天气预报
• 气旋、反气旋、锋面、台风、高空槽（脊）---大尺度天气 系统。水平尺度几百-几千km、生命史达一天-几天。
• 雷暴、强雷暴、龙卷等空间尺度小、生命史较短的天气系 统称为中小尺度天气系统。
• 中尺度系统（中系统）的水平范围大约为十几km-二三百km， 生命史约一小时-十几个小时。
• 小尺度系统（小系统）的水平范围大约为几十米-十几km， 生命史只有几分钟-一小时。
Ligda(1951)最早提出“中尺度”概念，根据对降水系统 进行雷达探测所积累的经验指出，有些降水系统太大以 至不能由单站观测全，有些又太小以至即使区域天气图 上也不能显现出现。他把具有这种尺度的系统称为“中 尺度”系统。
定义：中尺度是时间尺度和水平空间尺度比常规探空网 的时间密度小，但比积云单体的生命史及空间尺度大的 一种尺度。即水平尺度几十公里至几百公里，时间尺度 几小时到几十小时。
1 f
k
V t
• 由于地转风关系建立了风场和气压场的关系，可用地转 近似以Vg代替V。而
Vg
1
f
hP k
1 f
p k
9.8 f
p
H
k
• 因而 D1
1 f 2
h
(
p t
)
9.8 f2
h
(
H t
)
在地面天气图上分析3h变压线，3 h变压分析对未来 气压系统的变化和移动有指示作用。
•地面风场及气压场分析 等压线 地面锋区（辐合线）
Orlanski（1975）根据时间和空间长度的尺度划分： ➢ 小尺度系统：2km以下，如雷暴单体、龙卷、尘卷等 ➢ 大尺度系统：2000km以上、如气旋、反气旋、锋面等 ➢ 中尺度系统：2-2000km、如雷暴群、飑线等
• 中-α尺度：200-2000km • 中-β尺度（中系统）：20-200km • 中-γ尺度：2-20km
700hPa湿度场 •干线（露点锋） ：相邻 两站的露点温度相差10℃ 以上时，沿湿度梯度最大 处分析干线 •显著湿区：T-Td≤5℃， 从1℃开始 •干舌
以2013年3月23日南方强对流天气为例
700hPa中尺度分析综合图
以2013年3月23日南方强对流天气为例
850hPa（925hPa）分析
➢ 风场：切变线（辐合线） 、低空急流、 显著流线 ➢ 温度场：暖脊（温度脊）、T850-T500大值区 ➢ 湿度场：干线（露点锋）、湿舌
850hPa风场 •最大风速带（急流） •辐合区（切变）
以2013年3月23日南方强对流天气为例
低空急流（LLJ） •12-13m/s,有弱对流 •13-17m/s,有中等对流 •18m/s以上,有强对流
•显著湿区：T-Td≤5℃
•湿舌
•干线：相邻两站的露 点温度相差10℃以上时， 沿湿度梯度最大处分析 干线（露点锋）。
低空湿度（露点）
•≤8℃,有弱对流
•9-12℃,有中等对流
•＞12℃,有强对流
850hPa中尺度分析综合图
以2013年3月23日南方强对流天气为例
700hPa分析
➢ 风场：低空急流、 切变线（辐合线）、 显著流线
7．不满足静力平衡
在强烈发展的对流云附近，静力学关系不适用。在云中，特别是上升 气流和下沉气流强的地方，静力学关系更不能用。
强对流天气的定义
强对流天气定义(美国)：
直径1.9cm以上的冰雹、除了水龙卷之外的所有龙卷、 阵风25.7m/s以上的雷暴大风;
极端强对流天气：5cm以上冰雹，F2级以上龙卷， 33m/s以上雷暴大风；
展望
天 中短期预报
警戒
小时 短时预报
警告
分钟 临近预报
中
分析环境场条件
尺
度 天气型识别 动力热力条件诊断
天
气 天气图
物理量诊断 探空图分析
分 (主观)
(客观)
(主客观)
析
分析中尺度过程
识别中尺度对流系统 根据其组织类型、结构推测其移 动和发展、以及产生的天气类型
卫星图像识别 雷达图像识别
中尺度环境场分析
和冷暖中心 主要分析层次：850、700和500hPa。 分析频次：观测资料在探空观测获取后开始分析，地面和数
值模式分析预报资料可加密到3小时
三、抬升和垂直风切变条件分析
• 分析目的：分析对流的动力触发条件和强对流的动力组织条 件
• 分析内容：辐合（辐散）区、大风速带和标识流线 • 主要分析层次：地面、925、850、700、500和200hPa • 分析频次：观测资料在探空观测获取后开始分析，地面和数
通过特征系统和特征线的分析， 识别中尺度强对流系统发生发展 的必要条件： 水汽 不稳定 抬升 垂直风切变
高空分析内容
• 在暴雨、强对流等中尺度对流天气可能发 生的重点区域分析。
• 高空分析的要素包括风、温度、湿度、变 温、变高、温差等, 分析主要集中在对流层 低层、对流层中层和对流层高层的特征等 压面。
以2013年3月23日南方强对流天气为例
500hPa湿度场 •干舌：t-td≥15℃
以2013年3月23日南方强对流天气为例
500hPa变高场 •dh24
以2013年3月23日南方强对流天气为例
500hPa中尺度分析综合图
以2013年3月23日南方强对流天气为例
200hPa • 高空急流 • 急流核 • 显著流线
5. 垂直运动较强 在雷暴云中上升气流可达10m•s-1，强烈的上升气流甚至达
60m•s-1。散度涡度比天气尺度大一个量级可达10-4 s-1。 6．不满足地转风平衡
天气尺度系统近于满足地转风（或梯度风）平衡，而在中小尺度系统 中，由于加速度项同地转偏向力和气压梯度力具有相同量级，所以不满 足地转风平衡。因此，分析时一般不宜用地转风原则，且存在风向与等 压线相垂直的现象。
SWPC强对流天气业务暂行规定：
雷雨大风（≥17.2m/s）、冰雹、龙卷或短时强降水 （≥20mm/h）天气现象。
中尺度分析技术
强对流（中尺度） 天气分析
主观分析
---以天气型识别为主
客观分析
---以动力热力物理 参数诊断为主
中尺度分析技术
中尺度天气主观分析:利用各种高空和地面观测资料、 雷达和卫星等遥感探测资料、数值预报产品等资料， 分析产生中尺度对流天气的中尺度对流系统及其发 生发展的环境场条件。
850hPa温度场 •等温线 •温度脊 •T850-500的高值区 （图中为25℃线）
以2013年3月23日南方强对流天气为例
温度脊和最大湿轴
•脊在最大湿轴以东,有弱 对流
•脊在最大湿轴重合,有中 等对流
•脊在最大湿轴以西,有强 对流
以2013年3月23日南方强对流天气为例
850hPa湿度场
•等露点线：从6℃开始
• 基于观测资料的中尺度环境场分析、物理 量场分析---短时临近预报
• 基于数值预报产品的中尺度环境场分析、 物理量场分析---中短期预报
中尺度天气分析平台
中尺度天气分析技术规范
在高空强调风、温度、 湿度场、变温、变高等的分 析
在地面强调气压、温度、 湿度的细致分析，以及上述 要素及风、湿度、云、天气 现象等要素的不连续线分析
中小尺度天气系统的特征
1、尺度
水平尺度：2-2000km。20-200km的中-β尺度系统是中尺度系统的 核心，具有典型的中尺度系统特征。
垂直尺度：积云高度一般为4-5km以上，强的对流风暴云可达整个 对流层厚度7-18km。因而对流风暴的垂直尺度与水平尺度的比例约为 1/10。
2、生命史
一般象飑线系统生存只有几小时至十几个小时，通常不超过24小 时，龙卷气旋也只有几小时，雷暴单体甚至还不到1小时，雷暴群可 存几个小时。
中尺度分析技术
中 • 天气图分析。利用高空、地面、自动站观测
尺
资料的分析，寻找中尺度天气系统发生发展
度 的各种环境场条件
天
气 • 探空分析。侧重对中尺度系统发生发展的局
主
地垂直环境场特征进行分析
观
分 • 中尺度系统分析。利用雷达和卫星资料判断
析
中尺度天气发生的确定区域和确定时间
该分析是在常规天气图分析的基础上，针对 产生中尺度对流性天气的主要条件（水汽、不稳 定、抬升和垂直风切变条件），分析各等压面上 相关大气的各种特征系统和特征线，最后形成中 尺度对流性天气发生、发展大气环境场“潜势条 件”的高空和地面综合分析图。
强对流天气（中尺度）分析 —强对流天气的中尺度分析
杜小玲 2013.10.29
主要内容
• 中尺度天气定义及特征 • 强对流天气定义 • 中尺度分析技术 • 中尺度对流天气环境场条件分析 • 中尺度过程分析 • 中尺度分析技术在强对流天气预报中的应用
• 天气系统按照空间、时间尺度可以划分为大尺度、中尺度、 小尺度三类天气系统。
以2013年3月23日南方强对流天气为例
地面湿度场分析 地面露点锋（干线）和显 著湿区
以2013年3月23日南方强对流天气为例
地面天气区分析
• 天气区的分析是为了监视已 经或正在发生的对流或强对流 天气, 进而判断中尺度对流系 统的发生和发展。 • 当出现雷暴、大风、冰雹、 短时强降水等强对流天气时, 标注天气区。 • 当出现成片的天气时, 将发 生区域用相应的阴影覆盖, 并 在阴影区中心标注天气符号。
以2013年3月23日南方强对流天气为例2Leabharlann 13年3月23日08时中尺度综合分析
强对流天气预报
展望
天 中短期预报
警戒
小时 短时预报
警告
分钟 临近预报
产生强对流天气的系统：中尺度对流系统
强对流天气预报包括 （１）中尺度对流系统的发生发展环境场条件分析 （２）中尺度对流系统的发生发展过程分析
强对流天气预报
• 气旋、反气旋、锋面、台风、高空槽（脊）---大尺度天气 系统。水平尺度几百-几千km、生命史达一天-几天。
• 雷暴、强雷暴、龙卷等空间尺度小、生命史较短的天气系 统称为中小尺度天气系统。
• 中尺度系统（中系统）的水平范围大约为十几km-二三百km， 生命史约一小时-十几个小时。
• 小尺度系统（小系统）的水平范围大约为几十米-十几km， 生命史只有几分钟-一小时。
Ligda(1951)最早提出“中尺度”概念，根据对降水系统 进行雷达探测所积累的经验指出，有些降水系统太大以 至不能由单站观测全，有些又太小以至即使区域天气图 上也不能显现出现。他把具有这种尺度的系统称为“中 尺度”系统。
定义：中尺度是时间尺度和水平空间尺度比常规探空网 的时间密度小，但比积云单体的生命史及空间尺度大的 一种尺度。即水平尺度几十公里至几百公里，时间尺度 几小时到几十小时。
1 f
k
V t
• 由于地转风关系建立了风场和气压场的关系，可用地转 近似以Vg代替V。而
Vg
1
f
hP k
1 f
p k
9.8 f
p
H
k
• 因而 D1
1 f 2
h
(
p t
)
9.8 f2
h
(
H t
)
在地面天气图上分析3h变压线，3 h变压分析对未来 气压系统的变化和移动有指示作用。
•地面风场及气压场分析 等压线 地面锋区（辐合线）
Orlanski（1975）根据时间和空间长度的尺度划分： ➢ 小尺度系统：2km以下，如雷暴单体、龙卷、尘卷等 ➢ 大尺度系统：2000km以上、如气旋、反气旋、锋面等 ➢ 中尺度系统：2-2000km、如雷暴群、飑线等
• 中-α尺度：200-2000km • 中-β尺度（中系统）：20-200km • 中-γ尺度：2-20km