东风波对江西强对流天气环境条件的影响分析

基于1999—2011年7—9月影响江西的14次东风波过程,统计了东风波的类型及结构特征,利用探空和NCEP再分析资料分析了三种类型东风波对垂直运动、温湿场和稳定度的影响。结果表明:深厚东风波槽前带来弱的上升运动,高层东风波的上升运动位于500 h Pa以上,槽前强对流均在午后发展;大范围强对流对应200 h Pa上鞍型场中的辐散区。中低层东风波和深厚东风波的槽后带来大尺度上升运动,低层东南气流辐合触发对流;大范围强对流对应200 h Pa上南亚高压东侧的辐散区。东风波提供了对流发展的有利环境条件,盛夏大气低层常高温高湿,随着东风波的西移,带来中高层冷扰动以及中低层水汽含量增加,增强了对流不稳定。深厚东风波和高层东风波的槽前、中低层东风波的槽后中层冷扰动区对应低层暖湿区是有利雷暴与强对流发展的区域。高层东风波的冷扰动最明显,其850 h Pa与500 h Pa温度差多在26℃以上,出现8级以上雷雨大风的概率较高;中低层东风波的冷扰动一般较弱,强对流以短时强降雨为主。     

中国南部沿海暴雨东风波特征及SST影响机制研究

分析1999—2013年影响我国南部沿海的东风波,可分为3类:偏南东风波、西行东风波以及近海东风波。太平洋副热带高压是影响3类东风波特征的关键系统,其西伸与北进直接引导东风波路径及活动位置。东风波的分类合成结构特征显示:强涡度中心指示东风波槽中心,强涡度中心通常位于850 h Pa及以下。东风波低层为强辐合场,槽后有整层的垂直上升区。偏南东风波波槽轴线随高度向西倾斜,西行东风波和近海东风波波槽轴线近乎垂直。合成诊断还显示,东风波的海上移动有向SST(Sea Surface Temperature,海表温度)大值趋暖的趋势。数值模拟证实,增强东风波槽前SST暖中心的强度,将引起槽区低层和槽后中层出现负变高中心,同时SST的增温将通过感热与潜热促使东风波槽强度加强,将进一步地增强东风波暴雨强度和雨带的北移。并增强中低层流场的气旋式气流成分,增强低层辐合场,维持深厚垂直上升运动层。典型西行东风波个例分析显示,螺旋度与东风波强度成正比,东风波纬向位温偏差显示东风波在热力场上具有"上暖下冷"的不稳定垂直结构。东风波涡度增强时,扰动动能向分层扰动位能转化。东风波强度减弱时,分层扰动位能向扰动动能转化。     

华东地区夏季中尺度对流系统的活动特征及成因研究

采用FY-2E卫星云图TBB(Black Body Temperature)资料,统计分析2010-2014年夏季(6-8月)华东地区的α中尺度对流系统(MαCS)和β中尺度对流系统(MβCS),发现两类MCS(Mesoscale Convective System)均具有夜发性,且发生主要集中于安徽、江苏、江西和浙江地区,形成后自西向东移动。进一步利用NCEP-CFSR和NCEP-CFSV2每6 h的再分析数据,通过主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和K-means聚类分析对两种尺度MCS成因进行分析,结果显示:850 hPa切变线和低空急流、500 hPa副高和中纬度短波槽以及200 hPa的高空急流是影响MCS形成主要的天气系统,对流层中层以下的水汽供应、低层大气不稳定性和低层辐合、高层辐散的动力结构是MCS形成的必要条件。MαCS发生前的天气形势可以分为两类:①生成位置位于850 hPa低空急流的西侧、气旋性环流的南侧,500 hPa、200 hPa分别受槽前西南气流、反气旋性环流的影响;②850 hPa切变线南部的偏西气流、500 hPa的偏西气流和200 hPa的高空急流配合。MβCS发生前的两类环流形势中,850 hPa切变线南部的偏西气流控制的为第一类,切变线南部的西南气流和生成位置东部的低空急流影响的为第二类,500 hPa生成位置位于短波槽东部,200 hPa均有西风急流与中低层配合。     

影响肇庆地区两次东风波结构与雨带变化的分析

利用常规观测资料对2010年8月5～6日与2011年7月11～13日盛夏发生在肇庆地区的2次东风波过程的天气形势、物理量特征进行分析,并对其结构与雨带变化进行了对比。结果表明:2次东风波过程是2种不同类型的东风波;地面图上的气流辐合区、物理量要素的变化、850～500 hPa东风波槽线位置及各层风速大小等,与东风波影响的降水区域有密切关系。     

邵阳"6·25"大暴雨天气过程诊断分析

利用常规探空资料、地面观测资料、T213数值预报资料和卫星云图等,对发生在邵阳的大暴雨过程进行了诊断分析,结果表明:大暴雨是在欧亚中高纬度两槽一脊型的环流形势中产生的,槽线和切变线是主要影响系统;700hPa的水汽来自孟加拉湾和南海,850hPa和500hPa的水汽来自南海;大暴雨发生前,低层有较强的水平能量输送和较强的能量积聚,同时整个暴雨区的大气运动由下沉运动转变为上升运动;中低层Q矢量的辐合和大暴雨的落区、发生时段有很好的对应关系;低层正涡度、高层负涡度与低层强辐合、高层强辐散是完全一致的,"抽吸作用"对大暴雨的形成非常有利。     

南宁市一次大暴雨的中-αMCS分析

运用卫星云图、雷达回波、Micaps常规及物理资料，对2005年6月5～7日南宁市一次大暴雨的中-αMCS分析，结果发现它发生在200hPa强辐散作用、低层切变线靠近高层辐合区，以及地面倒槽辐合区强上升垂直运动的耦合有利的环境场中。中-αMCS具有低层气旋式辐合、高层反气旋式辐散的配置，高层辐散是低层5倍以上。中-αMCS在发生发展过程中，有来源于孟加拉湾、南海、西太平洋充沛的水汽输送，主要输送层在925hPa。暴雨发生时对流不稳定。雷达径向风速分布揭示了这次暴雨中存在尺度很小的边界层辐合、低层冷平流的动力触发作用。     

华南地区2008年6月降水异常偏多成因分析

通过对2008年6月份华南地区降水偏多成因进行分析研究,发现:500hPa巴湖维持低槽、高原气流平直,使华南地区长时间处于低槽内,同时孟加拉湾又维持低槽,利于印度洋、孟加拉湾的水汽经中南半岛向华南地区输送;南海夏季风偏早偏强、西太平洋副高偏南偏东利于西太平洋、南海水汽向华南输送,两支水汽输送带使华南上空水汽更加充足;华南长时间高层辐散、低层辐合对流不稳妥定状态;热带大气季节内振荡的对流活动从非洲东部地区向东传播至西太平洋中西部地区,造成华南地区降水偏多.     

一次弱对流引发局地特大暴雨天气的诊断分析

对2003年8月28-29日宁陕特大暴雨过程诊断分析结果表明：特大暴雨发生在低层辐合、高层辐合,不利于强对流发展的弱对流环境中。低层850～700hPa低涡倒槽为特大暴雨提供了辐合上升运动和充沛的水汽条件。850hPa几股来自不同方向、性质不同的气流相汇在宁陕上空,强水汽辐合是特大暴雨形成的主要原因。     

太行山东部短时强降水的环流形势特征场分析

该文基于华北地区太行山东部2008—2018年6—9月的逐小时降水数据,利用K-means客观聚类法对太行山东部降水数据进行客观分类,得到3类不同降水强度类别的降水簇。对这3类降水簇分别从对流层低层到对流层高层的环流形势场进行分析对比,得出最有利于短时强降水发生的环流形势特征场：对流层高层200 hPa西风急流风速大且急流中心向东扩展,急流附近有位势高度槽发展,槽有较强的辐散场;中层500 hPa有强的位势高度槽脊和温度槽脊发展;低层700 hPa有强盛的西南低空急流和闭合的低压气旋性环流,850 hPa层上大部水汽达到饱和,925 hPa层上短时强降水区风向风速变化剧烈,具有明显的风向风速辐合中心、强的低压气旋性环流中心和大范围的暖区。这种由对流层低层向高层的环流配置最有利于短时强降水的发生发展。同时对3类降水簇的地理特征进行对比可以发现,短时强降水易发生于山前。研究结果不仅有助于短时强降水的预报,而且对防灾减灾、水资源利用和社会经济发展具有重要的科学意义和应用价值。     

卫星水汽图像上两次暴雨过程的干、湿特征对比分析

2010年7月和2011年6月江南和华南地区出现了两次强降水过程,分别属于梅雨锋和季风槽暴雨过程。本文利用常规观测资料、NCAR/NCEP再分析资料和卫星水汽图像对比分析了这两次暴雨过程。分析结果表明:这两次暴雨过程的发生既有相似点,又有不同之处。水汽图像显示这两次暴雨过程中都有一条水汽带,暴雨云团均发生在水汽带中,并与低层850 hPa的θ_(se)≥350 K脊轴近于重合。江南暴雨过程中水汽带的北部边界与700 hPa的上升运动带、200 hPa的辐散带和负涡度带近于平行,强对流云团与低层上升运动中心和高层的辐散中心大致吻合;而华南暴雨过程中并无明显此特征。位涡的分析表明在华南暴雨中暗区对应对流层高层的高位涡带,水汽带对应低位涡带;而在江南暴雨中,高位涡带与暗区的对应没有华南暴雨明显。水汽图像上的干、湿特征的异同与环境场不同密切相关。     

南宁市一次大暴雨的中-αMCS分析

运用卫星云图、雷达回波、Micaps常规及物理资料,对2005年6月5~7日南宁市一次大暴雨的中-αMCS分析,结果发现它发生在200hPa强辐散作用、低层切变线靠近高层辐合区,以及地面倒槽辐合区强上升垂直运动的耦合有利的环境场中。中-αMCS具有低层气旋式辐合、高层反气旋式辐散的配置,高层辐散是低层5倍以上。中-αMCS在发生发展过程中,有来源于孟加拉湾、南海、西太平洋充沛的水汽输送,主要输送层在925hPa。暴雨发生时对流不稳定。雷达径向风速分布揭示了这次暴雨中存在尺度很小的边界层辐合、低层冷平流的动力触发作用。     

长江中下游地区夏季强降水前期的三维环流结构特征分析

利用1959～2013年台站逐日降水观测资料和JRA-55逐6小时再分析资料,分析了长江中下游地区夏季强降水对应的前期三维环流结构。通过对长江中下游地区373个强降水样本的大气环流场合成分析发现,在长江中下游地区对流层中上层存在暖异常,暖中心位于300 hPa。在静力平衡和准地转平衡的作用下,高层暖异常上层存在反气旋式环流,下层存在气旋式环流。一方面,暖异常通过高层的反气旋式环流异常,使得其北侧的200 hPa西风增强,并促使高层急流东伸、南移到长江中下游地区北侧附近,增强了长江中下游地区高空辐散;另一方面,暖异常通过低层的气旋式环流异常,加强了吹向长江中下游地区的西南风,使低层水汽输送及辐合增强。暖异常所引起的高低空环流异常的有利配置,对长江中下游地区夏季强降水形成有重要作用。300 hPa 暖异常在降水前48小时已经存在于青藏高原东部的400～300 hPa 高空,700 hPa 气旋式环流提前24小时出现在四川盆地中低层。高低层的环流要素相互配合并随时间东移,暖异常率先到达长江中下游地区,并配合低层气旋式环流和水汽辐合区,导致了长江中下游地区的强降水。     

广西一次中层东风波强降雨过程诊断分析

通过对2014年7月08-09日广西东南地区强降雨天气过程分析,得出此次过程的主要影响系统为:中层东风波、季风槽前低层西南暖湿气流。此次东风波系统主要是受西太平洋副高和大陆副高之间的切变发展而成,东风波槽前和波轴上利于上升运动的出现,为强降雨提供了有利的动力条件。季风槽前低层西南气流为强降雨提供了充沛的水汽。     

台风“潭美”(1312)倒槽影响江汉平原强降水分析

利用热带气旋最佳路径数据、GFS (Globle Forecast System) 0.5°×0.5°再分析资料以及FY-2E卫星TBB资料等分析2013年8月23—24日发生在湖北江汉平原的强降水机理。结果表明:23日傍晚登陆的热带低压"潭美"(1312)南北走向850 hPa倒槽在江汉平原上空停滞,江汉平原西部宜昌站与东部武汉站低层都是暖平流,但高层只在武汉出现冷平流,江汉平原先后受到两个α深对流云团影响,短时强降水站次较少、降水量较小。24日傍晚冷空气从黄河下游南侵,850h Pa倒槽在江汉平原顺时针旋转为西南至东北走向,豫鄂之间925 hPa相当位温锋区加强。宜昌、武汉都是低层暖平流、高层冷平流。宜昌静力不稳定与可降水量加大,武汉维持静力不稳定与大值可降水量,两站风的垂直切变减小,这些促使江汉平原湿对流发展。江汉平原β尺度对流云团多次合并形成一个α深对流云团,短时强降水站次较多、降水量较大。短时强降水落区与850 hPa倒槽位置关系密切。定量诊断结果表明,纬向风地转偏差科氏力促进850 hPa鄂西南24日20时以后由偏北风转为偏南风,倒槽向西移出湖北;但南北风的平流项与对流项却一直不利于鄂西南地区南风增加,它们是"潭美"低层倒槽滞留江汉平原的主要原因。     

2014年4月20—21日门源暴雪过程分析

利用常规观测和再分析资料,分析了2014年4月20—21日青海东北部一次暴雪天气过程的环流背景特征和物理量配置,结果表明:500hPa中高纬度呈两槽一脊的形势,贝加尔湖西侧脊向东发展,环流经向度加大,东北—西南向的西西伯利亚(蒙古)低槽在向南加深到青海北部地区,底部有不断分裂的短波槽东移,引导蒙古冷空气不断东移南下,并有-28℃的冷中心与之配合。青藏高原南支槽前西南气流强盛,北部冷空气与西南暖湿气流在青海东北部交汇,形成了较强的风向辐合区,为暴雪天气过程提供了有利的环流条件。垂直速度(ω)中心值达到-3.2×10~(-1)hPa·s~(-1),从低层700hPa到高层200hPa存在深厚且很强的上升运动。700hPa～500hPa之间形成一个中心强度达-1.5×10~(-4)s~(-1)的强辐合中心,高层300hPa～200hPa之间对应出现一个中心强度达2.4×10~(-4)s~(-1)的强辐散中心。低层辐合、高层辐散使得整层大气的垂直上升运动增强,为暴雪过程提供了有利的动力条件。门源地区处于θse等值线密集区,低层高温高湿的不稳定能量与中层向下渗透的冷空气导致中低层位势不稳定的建立,为此次强降水过程提供了热力条件。强盛的高原南支低槽槽前的西南气流,其中心强度达4.5×10~(-2)g·s~(-1)·cm~(-2)·hPa~(-1)的水汽通量高值带,为暴雪区提供充沛的水汽输送。且门源地区处于-3×10~(-7)g·s~(-1)·cm~(-2)·hPa~(-1)的强辐合区中,加上门源地区山谷地形的影响,进一步加强了此次暴雪天气过程的水汽条件和抬升触发条件。     

2001-2010年辽宁区域性暴雨阶段性特征

利用辽宁自动气象站逐小时降水资料和1。X1。NCEP资料,对200l-2010年汛期共25次辽宁暴雨过程进行分析,以期得到暴雨过程时间分布特征和典型影响系统。结果表明：25次辽宁暴雨过程中有7次为阶段性暴雨即两段持续性暴雨过程中间有明显的降水减弱与天气系统转换,占总数的28％;辽宁暴雨过程高层（以200hPa为代表）主要影响系统为高空急漉,中层（以500hPa为代表）主要影响系统92％为高空槽（其中57％为高空槽与副热带高压共同影响）,低层（以850hPa为代表）诱发系统88％为气旋（或倒槽）顶部（或东部）切变线、12％为鞍形场切变。阶段性暴雨过程两阶段的高中层影响系统基本一致,高层影响系统均为高空急流,中层多为副热带高压和高空槽的共同影响、少数仅受高空槽影响,在低层,阶段性暴雨过程均伴随着低层要素场（特别是风场）的调整,导致低层天气系统的转换或强度的变化,低层要素场的调整阶段即为阶段性强降水的间歇期;阶段性暴雨过程在天气系统的配置及时段长度方面无明显特征,即在暴雨过程发生初期,从这两方面均无法判断该暴雨过程是否将发展为阶段性暴雨。25次辽宁暴雨过程中,丹东本溪地区17次降水有陡增现象,这与丹东、本溪地区处于长白山东南部和丹东地区东南侧临海有密切关系。     

2019年5月湖北东部一次大暴雨过程诊断分析

利用NCEP 1°×1°格距逐6 h再分析资料、FY-2F逐时云顶亮温(TBB)资料、国家气象站常规探空和地面气象观测资料、湖北省区域气象自动站资料,对2019年5月25日湖北省东部一次大暴雨过程进行诊断分析。结果表明:500 hPa中高纬低槽不断分裂南下,盆地低槽稳定维持,中低层低涡扰动,切变线和低空急流维持,是本次大暴雨的有利天气背景;有西南向的水汽输送通道并在暴雨区强烈辐合,水汽辐合中心位于900～950 hPa,500 hPa以下整层温度露点差都在4℃以下;暴雨区在150 hPa以下为正平均涡度;400 hPa以上为正平均散度,其下为负平均散度,最强降水时段高层辐散低层辐合的配置明显向对流层下层压缩,高层负涡度低层正涡度的配置催生了高层辐散低层辐合的散度配置,有利于垂直上升运动加强;暴雨区上升运动从1 000 hPa延伸到200 h Pa,整层以上升运动为主,在最强降水时段上升运动中心明显下移;有明显的上冷下暖层结结构,形成低层暖平流高层冷平流的温度平流配置,有利于产生对流不稳定;降水云顶亮温TBB≤-50℃区域与降水区对应,近似圆形的中尺度对流系统对湖北东部强降水十分有利。     

江西8种强对流天气形势与云型特征分析

利用1999—2009年红外云图、常规天气图、雷电和地面危险报等资料,针对江西62次强对流天气过程,在分析强对流天气发生时天气尺度影响系统的基础上,提炼了引发强对流天气的中尺度对流云带（团）发生发展的典型云型特征。结果表明：副热带高压边缘强对流云型、斜压扰动云系尾部强对流云型、地面倒槽中MCS、东风波（热带低压倒槽）、冷锋前强对流云带、冷锋前部的MCC、高空低槽后强对流云型、热带气旋及其外围飑线云带云型,这8种云型特征是构成江西强对流天气的典型云型。8种云型特征和低槽、切变、冷空气、东风波及热带气旋,高低空急流、副热带高压等影响系统的强弱、相对位置有密切关系。斜压扰动云系尾部强对流云型、冷锋前强对流云带、冷锋前部的MCC常常和低层较强空气活动有关,当500 hPa低槽经向度大,低层槽前暖平流显著时易出现斜压扰动云,其尾部出现强对流天气;β中尺度的对流云团易在锋前异常暖中心和不稳定中心合并发展成MCC。而高空低槽后部、副热带高压边缘、东风波这三型则和中高层干冷空气及中低纬天气系统相互作用关系较大,高空负变温或水汽云图的＂暗区＂移近低层辐合系统时,MCS发展。当高空出现辐散气流和辐散状卷云时,地面倒槽中的辐合线附近MCS强烈发展。热带气旋及其外围飑线云型则与台风的活动密切相关。斜压扰动云系尾部强对流云型预报指示性最好。     

2005年初夏云南严重干旱的诊断分析

利用MM5V3.6模式对2005年4月25日一次典型的西南涡影响下的广西强降水过程进行了数值模拟与诊断分析,结果表明,在500hPa低槽、700hPa西南涡东南移的过程中,在西南涡的南端,由于对流层高层高值干位涡下传引起低层气旋性涡度增加,低涡向南伸出一低槽,使西南涡发展成“北涡南槽”形式,广西强降水出现在西南涡的南伸低槽附近。西南涡的南伸低槽附近垂直剖面上为等θe线陡立密集区,700hPa上MPV1<0,MPV2>0,低层有强烈辐合,高层有强烈辐散,从低层到高层都有上升运动。螺旋度对强降水的落区以及造成强降水的中尺度系统的发展有较好的指示性,它反映了大气的动力场特征,运用螺旋度作强降水预报还要结合水汽和不稳定条件。     

低纬高原地区南支槽强降水中尺度MCS系统的模拟与分析

选取2002年5月11～13日云南地区的一次南支槽强降水过程，利用MM5非静力中尺度数值模式对这次降水过程进行了数值模拟，利用模式高分辨率的输出结果分析了这次强降水中尺度对流系统的结构特征。分析结果表明：强对流系统的低层环境风场为西南和东南气流辐合，高层则为一致的槽前西南气流。低层强正涡度暖湿气流辐合上升区紧邻辐合线的西南侧，槽前西南暖湿气流在辐合线附近冷空气的作用下辐合上升，形成强降水，强降水落区位于低层700hPa强正涡度暖湿气流辐合上升区的西南侧。对物理量要素的时间演变分析表明：在对流发展初期，沿辐合线的正负涡度、辐合辐散、上升与下沉运动在垂直方向和水平方向上相间分布，呈多个模态；当对流发展较强时演变为单一模态分布，即辐合线附近低层为正涡度辐合气流上升区，而高层为负涡度辐散气流下沉区。其中低层辐合较为浅薄，位于地面到600hPa高度，而正涡度和垂直速度较为深厚，可以从地面向上分别伸展到400hPa和200hPa高度。研究还揭示了低纬高原地区中尺度对流辐合系统的垂直轴线随高度向辐合区东北侧（高纬度地区）倾斜的特征，这是低纬高原地区南支槽强降水中尺度对流系统与其它切变线、准静止锋和低涡等中尺度对流系统不同的最主要特征之一。