安庆市近十年短时强降水特征及天气学模型

利用2005-2017年安庆市8个国家气象观测站逐时降水量资料以及高空探测资料,分析安庆市短时强降水的时空分布特征,并建立安庆市短时强降水天气学模型。结果表明: 短时强降水空间分布城郊差异明显,以城区次数为最多,其次是山区。短时强降水过程的年发生总站次没有明显的线性变化趋势,但有较大差异;月发生站次以7月为最多,其次是6月和8月;日分布具有明显的单峰型特征,午后到傍晚为高发时段。短时强降水强度以20～30mm/h为主,超过50mm/h的较少,但总体上出现次数呈增加趋势,并且强度也有所增强。短时强降水天气模型主要分为冷锋型、短波槽型、台风低压型、副高控制型,以短波槽型占比为最多,每个类型短时强降水的触发机制均不相同,但大部分均存在高低空急流或者超低空急流;本地具有湿层深厚和大气层结不稳定特征。     

天山北坡短时强降水时空分布及环流配置特征

利用常规探测、自动站逐时雨量及ECMWF0.25°×0.25°每日4次的ERA-interim再分析等资料,分析2010—2018年6—8月天山北坡短时强降水时空分布及其环流配置特征。结果表明:天山北坡短时强降水时空分布不均,主要发生在沿山海拔1000～2000 m区域,尤其昌吉州频次最多;雨强R≥10 mm/h出现频次2015年最多,而R≥20 mm/h出现频次相较前者骤减,2016年出现最多,均在2014年最少,且6月出现最多;短时强降水日变化明显,16时—次日03时发生频次最多,占总次数的73.8%。天山北坡短时强降水过程以局地分散性居多,占总过程的65.1%;影响系统主要分为西西伯利亚低槽(涡)、中亚低槽、中亚低涡、西北气流等4类,其中,西西伯利亚低槽(涡)、中亚低槽两者占总过程的73.2%。     

近32年长沙市短时强降水的气候变化研究

利用长沙市近32 a的1 h、3 h雨量资料,分析了长沙短时强降水年发生次数、月际分布、时段分布、极值分布等气候特征及1 h、3 h雨量极值趋势分析、突变检验。结果表明,长沙市1 h、3 h短时强降水年发生次数的多年平均值为4.4、3.7次,雨强平均为29.2 mm/h、14.8 mm/h。长沙发生1 h短时强降水高峰期为6-8月,3 h短时强降水高峰期为6-7月。1 h短时强降水容易发生在15-17时及20时等时段,3 h短时强降水容易发生在04-08时及01时等时段。1 h、3 h短时强降水年雨量极值大多出现在主汛期。年1 h雨量极值发生在7月最多,6、8月次之;年3h雨量极值发生在6月最多,7月次之。长沙市1 h、3 h短时强降水年雨量极值整体呈弱增加趋势,其长期趋势变化存在明显年代际变化特征和阶段性特征,无突变现象。     

豫东地区短时强降水时空分布特征及物理量指标分析

利用1985-2018年汛期(5-9月)豫东地区20个国家站小时降水资料和2011-2018年同期豫东地区区域自动站观测数据、NCEP(1°×1°)再分析资料、高空地面观测资料等,统计分析了该区域小时雨强分别≥20mm/h、≥30mm/h和≥50mm/h的短时强降水时空分布特征,结果发现:豫东地区近34年汛期平均年降水量为458.9～577.5 mm/a,短时强降水次数为72.8次/a;2000年是短时强降水多发年份,≥20mm/h的雨强出现158次,是常年平均次数的1.17倍;主汛期的7-8月是不同强度短时强降水多发时期,34年来共计发生≥20mm/h的短时强降水1821次,占同强度短时强降水总次数(2476次)的近74.0%;在短时强降水的日变化中,05时是不同强度短时强降水多发时段,20时为次多发时段。对不同环流背景影响下短时强降水过程的水汽、动力、热力及能量等物理量作统计分析,低槽型短时强降水过程的动力条件优于其他两个类型的,850hPa涡度平均值达3.8×10~(-5)s~(-1),700hPa垂直速度平均值达-0.36 Pa·s~(-1);副高边缘型短时强降水过程不稳定能量条件优势显著,850hPa假相当位温平均值达354.1 K,500-850hPa假相当位温差的平均值达-17.80℃,K指数平均值为38.1℃、CAPE值平均值为2075.0 J·kg~(-1);而台风倒槽型短时强降水过程则在水汽输送方面更具优势,850 hPa比湿平均值为15.5g·kg~(-1),整层可降水量达70.0 mm。     

2006—2016年池州地区短时强降水天气类型特征分析

利用国家基本站、区域站资料,分析了2006—2016年池州市短时强降水时空分布特征,建立3种天气学概念模型,并总结了短时强降水的中尺度系统、相关物理量和雷达回波的一般特征。结果表明：池州市短时强降水主要发生在汛期（5—8月）,其中7月最活跃,其次分别是6、8月。强度≥20 mm/h和≥30 mm/h的短时强降水日变化呈现双峰型特征,强度≥50 mm/h的短时强降水则呈现单峰型特征。东至县中南部是短时强降水的易发区域,其次是贵池南部山区和九华山东、西两侧区域。池州市短时强降水天气类型可分为副热带高压边缘型、西北气流型和台风型,其中副热带高压边缘型是短时强降水的易发天气类型。中小尺度天气系统在不同天气类型中的作用存在差异,但相关物理量差异不明显。副热带高压边缘型、台风型强降水过程中雷达反射率因子多表现低质心结构特征,西北气流型呈现高质心结构特征。     

辽宁省短时强降水气候特征分析

利用1971—2003年辽宁省53个地面国家级气象站降水自记纸记录的经数字信息化处理后的逐小时降水量数据和2004—2014年自动气象站的降水观测资料,分析了4—10月辽宁省短时强降水的时空变化特征。结果表明:1971—2014年辽宁省短时强降水的发生次数与年降水总量分布对应,均呈东部地区多、西部地区少的分布特征,与辽宁地区的地形和低空西南急流的风向等气候特征密切联系。1971—2014年辽宁地区年平均短时强降水发生次数为1.5—3.5次/a,并呈剧烈的振荡变化,短时强降水发生次数与辽宁省旱涝变化具有较好的对应关系。7月和8月辽宁地区短时强降水发生最多,辽宁省东部的丹东地区短时强降水发生次数明显偏多;6—8月旬短时强降水发生次数呈先增加后减少的变化,7月下旬短时强降水发生次数达到峰值,辽宁地区不同地域短时强降水发生次数的变化趋势也不同。受辽宁地区地形和低空急流的日变化影响,辽宁地区短时强降水发生次数的日变化也具有明显的地域性,辽宁省北部和最西部地区短时强降水发生次数的日变化不明显;辽宁省南部地区短时强降水多出现在后半夜至早晨,其他地区短时强降水多出现在下午。     

青岛市短时强降水的气候特征和天气系统分型

利用1981—2012年4—10月青岛市7个观测站逐时降水量资料和同期NCEP再分析资料,统计分析青岛市短时强降水的时空分布特征,建立青岛市短时强降水天气概念模型。结果表明：青岛市年短时强降水日数无明显变化趋势;4—10月均有短时强降水出现,7—8月是多发月份;短时强降水的日变化有2个多发时段,主峰在下午到傍晚时段,次峰在凌晨时段;即墨、平度、黄岛为青岛市短时强降水的多发区域,其中黄岛为连续性短时强降水出现最多的区域;青岛市产生短时强降水的天气系统可分为六种类型,西风槽型、横槽型、冷涡型、热带低值系统型、西北气流型、切变线型,其中西风槽型出现次数最多。     

2011—2018年东营短时强降水时空分布特征

利用东营2011—2018年自动气象站逐小时降水量资料,分析东营地区短时强降水的发生规律,包括短时强降水的空间分布和年、月、日以及强度变化特征。结果表明：东营地区短时强降水呈现西北部多南部少的分布特征;短时强降水年变化无明显规律,降水范围越大,出现次数越少;月分布呈单峰状,7—8月是多发月份,4—10月均有短时强降水发生;日变化呈波浪型,出现高峰时段在傍晚前后。东营地区产生短时强降水的天气系统可分为西风槽型、副高边缘型、切变线型、高空冷涡型、台风型等5种类型,其中切变线型出现次数最多,并给出了这5 种类型的天气学概念模型,同时得出不同范围和不同类型短时强降水过程关键环境参量的阈值。     

中国暖季短时强降水分布和日变化特征及其与中尺度对流系统日变化关系分析

短时强降水是强对流天气的一类.基于中国国家气象信息中心质量控制后的1991-2009年876个基本基准气象站整点逐时降水资料,通过不同时段的发生时次频率分析,给出了中国暖季(4-9月)不小于10、20、30、40、50 mm/h短时强降水的时空分布特征,并重点同利用静止气象卫星红外相当黑体亮度温度(T_BB)资料获得的中尺度对流系统(MCS)日变化特征进行了对比分析.结果表明,中国短时强降水时次频率地理分布同暴雨(≥50mm/d)分布都非常相似,但50mm/h以上的短时强降水时次频率非常低,地理分布差异显着.短时强降水发生频率最高的区域为华南,其次为云南南部、四川盆地、贵州南部、江西和长江下游等地.最大降水强度可超过180mm/h(海南);在短时强降水发生频率很低的区域,也有超过50mm/h的强降水.从月际变化来看,7月最为活跃,其次为8月.逐候变化显示,短时强降水具有显着的间歇性发展特征(跳跃性分布的特征),但总体上呈现缓慢增强、迅速减弱的特点;以7月第4候最为活跃.中国总体平均的短时强降水的频率和最大强度的日变化有3个峰值,主峰在午后(16-17时,北京时),次峰在午夜后(01-02时)和早晨(07-08时);中午前后(10-13时)最不活跃.中国短时强降水和中尺度对流系统的日变化特征基本一致,但午夜后时段二者存在较大差异.不同区域的短时强降水和中尺度对流系统日变化具有不同的活跃时段和传播特征,具有单峰型、双峰型、多峰型和持续活跃型等日变化类型,这不仅与较大尺度的天气系统环流相关,且与地势、海陆等地理分布密切相关.     

安康市短时强降水特点及其天气模型和环境参数分析

利用安康185个区域站小时降水数据和国家站探空数据、多普勒雷达数据,统计分析了2010—2020年5—10月安康市短时强降水的分布特征。结果表明：安康短时强降水主要出现在17—19时和22时—次日01时,且61.6%发生在7月中旬—8月中旬,在石泉西部发生最多;基于地形与短时强降水的关系来看,在海拔1 000 m以下,短时强降水频次随海拔高度先增加后减少,且在300～600 m内较多;从坡向和坡度来看,短时强降水在西坡发生最多,主要在陡坡、斜坡及缓斜坡地形发生。通过对134个短时强降水过程统计分析,归纳出副高控制型、两高切变型、前倾槽型和低空急流型四种天气概念模型,其中低空急流型占比高达58.4%;分析四种概念模型的温湿廓线和物理量特征,结合雷达资料,得到物理量指标及典型雷达特征图,对安康汛期短时强降水预报预警有一定指示意义。     

新疆阿勒泰地区夏季短时强降水时空分布特征

利用2010—2018年夏季阿勒泰地区112个自动气象站逐时降水资料,采用常规统计方法分析了阿勒泰地区夏季短时强降水时空分布特征。结果表明,2010—2018年夏季阿勒泰地区短时强降水的空间分布极不均匀,主要发生在阿尔泰山和沙吾尔山迎风坡、地形陡升区、喇叭口地形、戈壁和乌伦古湖交界区等复杂地形附近;发生次数年际变化大,2017年出现最多达95次,2010年出现最少为10次;极大值出现在2017年6月30日15:00哈巴河县合孜勒哈克村（37.5 mm/h）,极小值出现在2015年8月9日17:00福海县工业园区（22.5 mm/h）。旬、日发生频次变化均呈单峰型,旬峰值出现在7月上旬,日高峰值时段出现在午后至傍晚（19时左右）;各站短时强降水持续时间为1—2 h,区域性短时强降水最长持续时间为5 h;2017年短时强降水出现最多、持续时间最长、范围最广、强度最强。     

济南市区短时强降水特征分析与天气分型

利用2007—2015年济南市区及历城区自动气象观测站的逐小时降水量资料,以及常规高空、地面观测资料,统计了198次短时强降水过程的范围和强度特征,年际、月际变化特征,按照短时强降水发生时的天气形势和影响系统,分为切变线型、低槽冷锋型、西风槽型、冷涡型、台风外围型及无系统型6类,并分析了不同类型和不同范围短时强降水的关键环境参量。研究表明：短时强降水的强度与范围有较好的相关性,7月中旬—8月中旬出现强降水的次数最多;切变线型短时强降水发生范围与强度分布最广,7、8月的低槽冷锋型过程极易造成大范围高强度降水;地面露点（Td）、850 hPa假相当位温（θse）、对流有效位能（CAPE）以及暖云层厚度能较好地区分不同范围的短时强降水过程。在天气分型的基础上,结合不同降水范围和不同降水类型环境参量箱线图与阈值表,可为济南市区短时强降水的预报提供有价值的参考。      

陕西黄土高原短时强降水时空分布及环流特征

利用2004—2018年陕西榆林、延安市所辖25个国家气象站逐小时降水量及年降水量,分析了陕西黄土高原短时强降水的时空分布特征和雨强特点。结果表明：（1）短时强降水最早出现在5月上旬,最晚在10月中旬,6月下旬至8月下旬是集中出现时段,占总频次的89%,其中7月下旬出现最多;短时强降水出现频次和日数的年代际变化呈阶梯上升趋势,并有较大的年际差异,有3 a左右的周期变化。（2）短时强降水以单站和局地强降水居多,单站强降水占短时强降水总日数的64%,局地强降水占22%。（3）短时强降水的日变化表现为17时最多,10时最少,下午（14—19时）为高发时段;大多数短时强降水时间尺度为1 h以内,占总频次的92%;雨强以20～39.9 mm/h最多,占总频次的93%,雨强≥50 mm/h的极端强降水偶有出现。（4）短时强降水的空间分布有2个高中心,分别是无定河流域和洛河流域,无定河流域的吴堡雨强最大达73.5 mm/h。（5）多强降水年（强年）和少强降水年（弱年）的环流形势对比发现,强年500 hPa副高偏强,584 dagpm线在黄土高原形成槽区,中高纬度经向热力差异较大,200 hPa急流偏强,700 hPa南支气流偏强,西南和东南两条水汽通道到达陕西黄土高原,Δθse(850-500)达到10～12 ℃,而弱年上述特征不明显。     

2005—2018年陕西短时强降水时空分布特征

利用陕西省99个国家级气象站逐小时降水量资料,分析了2005—2018年5—10月陕西短时强降水时空分布特征,结果表明：（1）2005—2018年陕西极值雨强呈振荡减小趋势,7月出现的强降水累计频次最多,而8月极值雨强最大;短时强降水主要发生在午后到夜间,日变化呈单峰分布,强降水频次峰值出现在17—00时,但极值雨强易出现在22—00时。（2）陕南为陕西短时强降水高发区,极值雨强可达40～80 mm/h,镇巴、平利雨强可达90 mm/h;榆林北部特别是西北部短时强降水日数少,极值雨强小,最大不超过50 mm/h;关中平原地区短时强降水日数少,但极值强,最大可达1015 mm/h。5—10月陕西各地区短时强降水日、极值雨强有明显月际差异,7—8月短时强降水出现的范围广,日数多,强度大;5、6和9月范围、日数及强度均较小。（3）陕西各区域短时强降水日变化差异明显,陕北西部、关中西部呈单峰型,陕北东部、关中东部双峰明显,陕南日变化相对较小。陕西极值雨强主要出现在17—23时,关中东部、安康极值雨强多出现在19时,商洛极值雨强多出现在18时。     

近6年陕甘宁三省5—9月短时强降水统计特征

利用2005—2010年5—9月加密自动气象站1 h降水资料对陕甘宁三省不同强度短时强降水时空分布特征、天气学概念模型以及物理量特征进行研究,结果表明:短时强降水在陕甘宁三省存在4个活跃区和3个不活跃区;7—8月是短时强降水的多发期,两大峰值出现在7月下旬和8月中旬,日变化呈双峰分布,1 h降水量≥30 mm的短时强降水具有夜间多发性;通过典型个例的综合分析,建立了低槽-副高型、低涡-远距离台风型、两高切变型3类短时强降水概念模型;从物理量场来看,3类短时强降水均具有丰富的水汽和不稳定层结 (能量)、高于发生冰雹的0℃层高度、较厚的暖云厚度,且均发生在弱风切变环境中;低槽-副高型最为典型,其抬升凝结高度最高,500 hPa与850 hPa假相当位温差Δθ_se、抬升指数,K指数,对流有效位能量值最低,短时强降水发生频次高,1 h降水量大多在25 mm以内。低涡-远距离台风型水汽条件最好,深厚湿区、次天气尺度Ω系统和较低的抬升凝结高度使短时强降水发生范围最广,强度更强。两高切变型降水强度最大、持续时间最短并具有突发性, 其Δθ_se、抬升指数、K指数、对流有效位能最高,0～3 km垂直风切变最强,对流性特征明显,特别是强天气威胁指数接近300,强降水发生的同时往往伴有雷暴。     

2008-2012年南京短时强降水特征分析

利用2008-2012年南京自动气象观测站逐时降水量的观测资料,分析南京短时强降水的发生规律,包括短时强降水的年变化、月变化、日变化和空间分布等特征。结果表明：2008-2012年南京雨强大于50 mm/h^-1的致灾性短时强降水过程的发生次数呈显著增长趋势;短时强降水天气主要出现在6-9月,其中7-8月出现日数最多,雨强最大;春雨期短时强降水最易发生在凌晨,梅雨期短时强降水最易发生在上午和傍晚,台汛期短时强降水最易发生在上午;下半夜-凌晨短时强降水出现次数较少,傍晚前后是短时强降水多发时段;短时强降水天气的空间分布具有明显的城郊差异;城市化效应不能引起城区的局地降雨,但在大尺度天气系统过境时,会使城区的对流活动较郊区更活跃,且城市下风向地区的降水也因此增强。     

上海地区不同类型短时强降水的大尺度环流背景特征分析

作为一种强对流天气,短时强降水的监测诊断和预报预警已成为气象预报部门的业务重点,也是当今社会各界的关注重点。为此,以上海短时强降水为例,利用上海地区2004—2012年11个基本气象站的逐时观测资料、NCEP/NCAR第二套逐日再分析资料及实况天气图等资料,基于对所有短时强降水的影响系统进行分类,重点分析了不同影响系统下短时强降水的大尺度环流背景。研究结果表明:1)上海汛期(6—9月)平均每年发生8次短时强降水,其中,8月份发生次数最多,占总次数的近一半。降水强度的空间分布呈现城市雨岛特征,大值区位于中心城区及其下风向的近郊。2)产生短时强降水的主要影响系统有准静止锋、热带气旋、低压倒槽、冷锋及中尺度对流系统。其中,准静止锋导致的短时强降水发生次数最多,发生比例达67%,且多出现在6—8月;热带气旋影响下的短时强降水发生比例占17%,多出现在8—9月;其他影响系统导致的短时强降水发生次数较少。3)各类影响系统为短时强降水提供了不同的大尺度背景及作用:准静止锋类型有利于形成上冷下暖的不稳定层结;热带气旋与高空急流辐散场相配合导致强烈的水汽辐合和垂直上升运动;暖性低压倒槽使地面增湿减压,高空冷平流有利于高空辐散;冷锋有利于形成北侧下沉、南侧上升的经向垂直环流圈;中尺度对流系统则主要与非均匀加热导致的局地垂直环流及其伴随的冷空气卷入相联系。     

2012—2021年海南岛极端短时强降水特征及其成因分析

利用2012—2021年海南岛323个地面气象观测站逐小时降水资料及ERA5高分辨率资料,统计分析了海南岛近10 a的极端短时强降水时空分布特征,利用合成分析法探讨了产生极端短时强降水的环流背景。结果表明：海南岛极端短时强降水每年约为422.3次,占短时强降水的8%。极端短时强降水的季节和日变化明显,多发生在4—10月的午后(14:00—19:00),8月站次最多,近10 a发生极端短时强降水的站次最多为11次,出现在海南岛西北部。极端短时强降水日变化呈单峰型,峰值出现在17:00,为每年62.1次。午后发生极端短时强降水的平均降水强度较大,均值为67.8 mm·h^-1,峰值为111.5 mm·h^-1。海南岛极端短时强降水年、暖季(4—9月)的空间分布有两个高发地区,为海南岛西北部和东部沿海地区,暖季的天气系统是影响海南岛极端短时强降水的主要天气系统。海南岛极端短时强降水逐月空间分布差异与海陆风、地形均有密切关系,各月触发条件不同,7—8月极端短时强降水相对较多。     

杭州地区短时强降水特征与服务思考

利用2008—2017年汛期(5—9月)杭州地区自动气象站观测资料和ECMWF ERA-Interim(0. 5°×0. 5°)全球再分析数据,对杭州地区短时强降水日(小时雨强≥20 mm)的分布特征和环流背景进行分析,结果表明:1)杭州地区短时强降水量和发生频次呈现北部大于南部,高值区位于主城区附近。2)造成杭州地区出现短时强降水的天气系统,依据其出现频率,大体可分为西风带低槽型、梅雨锋型、热带气旋型、副高边缘西风急流型和局地强对流型等5类。3)不同天气系统影响时,杭州地区短时强降水时空分布存在差异,时间分布上西风带低槽和副高边缘西风急流影响时,短时强降水主要发生在早晨到上午和傍晚到前半夜,热带气旋和局地强对流影响时降水主要集中在午后到夜里,梅雨锋型降水呈多时段频发的特点;空间分布上西风带低槽型有3个强降雨中心分别位于主城区、淳安南部和临安淳安交界山区;梅雨锋型分布较均匀,大值区位于临安中西部至富阳南部一带;热带气旋型分布呈北多南少,临安天目山区、主城区南部和富阳永安山区是3个中心;副高边缘西风急流型中心位于主城区和余杭区;局地强对流型分布不均匀,大值位于临安天目山区、建德东南部和主城区北部。4)针对不同类型的短时强降水分布特征,提出气象服务适宜采用的服务方式。     

青海高原短时强降水时空分布及天气学概念模型

利用青海52个地面气象站小时降水并结合常规观测资料和NCEP FNL再分析资料,使用K-means聚类法和合成分析方法,将青海的短时强降水天气环流形势配置划分为西风气流型、副热带高压型和高原低涡切变型。结果表明：（1）青海短时强降水发生在95°E以东地区,中心在东南部;主要出现在5-9月,8月最多,7月次之;每日17:00-2:00（北京时）出现站次多。（2）西风气流型的影响系统是高空槽和平直西风短波槽,高低空风垂直切变引起的动力不稳定导致短时强降水发生;副热带高压型是以低层偏南或偏东暖湿气流引起的热力不稳定造成短时强降水;高原低涡切变型是高原加热及弱冷空气活动使得低层锋区加强触发短时强降水。（3）合成分析表明：对流层高层的南亚高压和副热带西风急流,对流层中低层的短波槽、冷式和暖式辐合切变线,偏南暖湿气流,高原加热场等是短时强降水发生的主要影响系统。（4）来自印度季风低压偏南方向的水汽、西太平洋副热带高压东南方向的水汽、西风带高空槽西北方向的水汽在青海东部形成水汽辐合区,有利于短时强降水发生。