钦州市“7·20”大暴雨成因分析

通过对2004年7月19~20日钦州市出现的一场大暴雨过程的环流形势及物理量进行分析,揭示了这次大暴雨天气的一些特征,为今后钦州市的大暴雨预报提供了参考依据。(1)环流形势分析7月18日08时500hPa图上,我国的新疆东北部为一强大的高压脊控制,河套附近有一闭合低压,从该低压中心到北部湾海面为一阶梯槽。副热带高压稳定,呈南北块状分布,位置偏东、偏北。高空槽前西南气流与副高西侧强盛的偏东南气流在我区的东南部交汇,这为此次大暴雨的发生提供了充沛的水汽来源。从7月18日08时开始,副高逐渐加强西伸,使得500hPa低压槽东移缓慢。7月19日08时对流层低层出现两个辐合区中心,其中一个在钦州沿海,而高层则处于反气旋环流的右侧,属于相应的高度场的高值区和辐散区,在这种低空有较强的辐合、高空有较强的辐散的有利形势下,20日钦州出现了大暴雨。21日08时副高继续加强西伸北抬,500hPa低压槽西退减弱,强降水中心也随之西移,此次强降雨过程趋于结束。(2)物理量分析1水汽条件分析在大暴雨过程中,暴雨区上空维持了深厚的湿层,暴雨区位于水汽通量密集带内,暴雨的出现与维持,和存在有深厚的水汽通量输送带有密切关系。2涡度、散度场暴雨发生前一天,对流层中低层广西沿海为强烈辐合区,而在对流层高层对应负的涡度区,这样有利于在暴雨区上空形成强烈的上升运动区,它为暴雨的发生提供了所需的动力条件。3θse场θse是反映大气对流不稳定和温湿条件的一个物理量。分析7月19日和20日08时700hPa、850hPa的θse水平分布,发现700hPa能量锋区叠加在850hPa高能区上,在广西沿海建立起了中尺度位势不稳定区,有利于暴雨的产生。随着高空槽的东移和副高的加强西伸,激发了不稳定能量的释放,大暴雨过程随之产生。7月20日08时850hPa仍为θse高能区但θse值减小,但700hPa的能量锋区明显减弱,表明这种位势不稳定已经被打破,21日强降水过程结束。     

广东省一次强对流天气的成因分析

2003年广东省一次强对流出现前不稳定度发生突变,其主要落区为△θse(500-850)负值中心或梯度大且△θse(500-850)值较小的区域。当850hPa垂直速度负值区与500hPa正涡度区配合较好时利于强对流的产生。多普勒雷达资料中雹暴出现短暂的三体散射现象,但提前时间有限。     

一次暴雨过程预报的多模式NWP产品与物理参数的综合分析应用

对照常规天气图实况资料,检验几种常用NWP产品对2008年7月5日山东一次强降水过程的形势场预报和降水预报,并对其物理量场进行诊断分析.结果表明,暴雨落区与诸多物理量场的配置紧密相关;暴雨区出现在低层水汽辐合中心移动路径上,位于与水汽通量散度强辐合中心和强上升运动中心接近处;暴雨区移动方向与水汽通量大值中心、△θse(500-850)负值中心长轴方向一致,水汽通量散度低层辐合、高层辐散两者均满足时有利于强降水发生;200 hPa高空辐散的抽吸作用远比仅有低层辐合更有利于上升运动发展;地面强降水区出现在200 hPa强辐散中心所在处.     

2008年7月14—15日川西暴雨过程的温度层结变化分析

2008年7月14-15日,四川盆地西部"5.12"汶川大地震重灾区在非典型热力条件下出现了一次暴雨天气过程.本文利用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对其天气形势及温度层结变化特征进行了详细分析.结果表明:(1)暴雨发生在副热带高压不断西伸的环流背景下,低层偏南气流及其风速脉动对暴雨产生具有重要作用.(2)暴雨开始于850hPa θse下降及大气层结为弱稳定的非典型热力条件下,但700 hPa θse突增使得700-500 hPa对流性不稳定层建立,从而利于对流运动发展;暴雨过程后期,因850 hPa和700 hPa θse急剧下降和大气层结稳定度增大,对流上升受到明显抑制.(3)低层θse锋区和水汽辐合对强降水具有指示意义,暴雨落区位于850 hPa和700 hPa θse锋区前沿,降水中心位于水汽汇合中心附近.     

利用探空资料判别北京地区夏季强对流的天气类别

利用北京南郊观象台探空资料计算出的18种物理参量及其时间变量,详细分析了2007年和2008年5-9月冰雹、雷暴大风以及暴雨强对流天气过程下物理量的差异.结果表明:0℃层高度、-20℃层高度、500 hPa和850 hPa温差、逆温层高度、低空风切变能比较显著地区分冰雹和暴雨天气,其σ也比较小;此外850 hPa的温度露点差、500 hPa和850 hPa的θse 差、大气可降水屠PW也足判断强对流类别的重要条件.而对于时间变量来说,CAPE、DCAPE、K指数、500 hPa和850 hPa的θse差、PW、低层的垂直风切变这儿种物理量的6小时变量也能比较好地甄别出冰雹(雷暴大风)和暴雨天气.上述研究结果表明,合理利用探空资料甄别夏季强对流天气的类别是可能的.     

2008年7月23-24日山东暴雨天气过程分析

利用常规气象资料、物理量场资料、卫星云图、大气监测自动站等资料,对2008年7月23-24日出现在山东中东部的暴雨天气过程成因进行了诊断分析.结果表明:暴雨天气过程是副高边缘的西南暖湿气流、西南涡和地面倒槽共同影响造成的;副高在暴雨预报中非常关键,副高的强弱影响暴雨的落区;低空急流向暴雨区源源不断地输送水汽,为强对流的发展积累了不稳定能量;850 hPa θse的水平变化、能量锋区和6 h降水区分布关系密切,高层引导气流对低层的引导作用较大,加强对500 hPa形势场的维持和变化分析,有利于准确预报低层影响系统的发展和变化;本次过程降水存在明显的中尺度降水特征,地面辐合中心和辐合线为强降水发展提供了启动机制,强降雨中心位于地面辐合中心、辐合线附近.     

河南省春季一次人工增雨作业效果分析

利用河南省自动雨量站逐时降水资料、天气图资料及郑州新一代天气雷达产品,分析了2007年3月23日河南省飞机、高炮、火箭人工增雨作业效果,结果表明:飞机和高炮、火箭影响区1 h雨量增加0～4 mm,且作业时段内影响区维持较大降水.春季低槽、切变线天气过程,K指数在24 ℃左右、850 hPa θse在40 ℃左右时,850 hPa水汽通量散度在0～-16 g·s-1·cm-2·hPa-1之间的区域为最佳作业区;雷达反射率因子在30 dBz左右的降水发展阶段,作业效果明显.     

三场暴雨中湿位涡的中尺度分析

利用中尺度数值预报模式 MM5v3.6,对发生在山东境内的三场不同影响系统的暴雨天气过程进行了数值模拟,并应用湿位涡理论,对这三场暴雨过程进行了诊断分析.结果表明这三场暴雨都产生在θse 陡峭密集区附近,θse 面的陡立易导致湿斜压涡度的发展,有利于上升运动的显著增长;暴雨的发展与湿位涡有很好的联系,暴雨主要出现在 850 hPa 的 MPV1 负值区和MPV2 正值区等值线密集区附近,降水中心位于 MPV1 负值中心前部对流不稳定区中.     

济宁市一次秋季暴雨天气过程分析

利用常规观测、数值预报产品等资料,对2011年9月14—15日发生在济宁地区的强降雨过程从环流背景、水汽条件和物理量特征等方面进行了分析和探讨,最后对数值预报进行了检验,量指标发现:(1)影响此次强降水过程的主要天气系统是高空槽、低层切变线、副热带高压和地面倒槽;(2)通过对水汽通量散度、K指数和假相当位温(θse)等物理量场的分析得出,当水汽通量散度达到或低于-8×10-8.g.cm-2.(hPa.s)-1,K指数≥35℃,850hPaθse≥340K时,济宁9月份就易出现暴雨;(3)强降水落区与水汽通量辐合中心有比较好地吻合;(4)欧洲中心(EC)对此次强降水过程高空环流形势做了较为准确的预报,但850hPa风场的预报有偏差,T639对此次过程降水落区的预报和实况吻合,但暴雨落区范围比实况偏小。     

陕北黄土高原夏季2次典型强对流天气环境参量对比

利用常规气象资料,对榆林2013年8月4日(简称"8·4过程")和2017年7月23日(简称"7·23过程")两次不同类型的极端强对流天气综合分析,通过比较环境参量,将两类强对流天气分为混合型强对流("8·4过程")和强降水型强对流("7·23过程")天气,并给出两类强对流天气不同参量的预报参考阈值。结果表明:(1)地面温度T、地面露点温度Td、比湿q、水汽通量散度等环境参量反映了天气区高温高湿的特性;对流有效位能CAPE、假相当位温θse、T850-500、θse850-500、T-Td等环境参量反映了不稳定条件;850～500hPa垂直风切变和地面风速等环境参量反映对流触发和抬升力。(2)主要参量的参考阈值:混合型强对流天气,T850-500≥28℃,(T-Td)700≥22℃,地面风速≥4m/s;强降水型强对流天气,θse850≥87℃,q850≥17g/kg,地面温度T≥32℃。     

广西钦州"7.10"特大暴雨天气的中尺度特征分析

受高空槽和低层低涡的共同影响,2004年7月10日凌晨起,广西钦州市普降大暴雨到特大暴雨,9日20时至10日20时,钦州、灵山、浦北日雨量分别为:318、172、17mm,造成了很大的经济损失。暴雨等强对流天气是在稳定的大尺度环流形势和有利的环境条件下,中小尺度系统不断发生、发展作用的结果,在降水时间、强度和空间分布上存在不均匀性,具有明显的中尺度天气系统特征。对经过高通滤波的700hPa高度场和流场分析可知,9日08时,在26.7°N,105.8°E有低涡生成。500hPa有西风槽东移,该高空西风槽与低层的低涡系统恰呈“北槽南涡”的有利配置。对流层中低层流场图上,西南气流与偏南气流在钦州至东兴一带汇合。中低层的水汽通量散度负值区最大值位于云南与广西交界处,钦州的大暴雨可能与西部的辐合区东移有关。通过对7月9日20时θse图的分析可知,700hPa层上有一条呈东北~西南向的低能舌,从梧州伸向钦州一带,低能舌顶在钦州附近,而其下850hPa层是θse高值区即暖湿气流控制的高能区,高层相对干冷的气流叠加在其下暖湿气流之上,上干下湿的中尺度位势不稳定在这一区域建立。对垂直速度场的分析可知,暴雨期间,西南地区一直存在着明显的上升运动和下沉运动偶。暴雨发生区的整个对流层场为上升运动,在上升运动的右侧广东省一带为下沉运动,与最大上升运动区构成了一个强的中尺度垂直环流,为强降水天气的发生提供了动力机制。对700hPa的涡度场的分析可知,钦州沿海一带及北部湾海面,涡度9日08时为负值,到9日20时至10日08时变为正值,到10日20时又变为负值,表明这段时间内钦州沿海一带有中尺度的正涡度扰动,暴雨就发生在这段时间的扰动区内。而在对流层高层对应着负的涡度扰动区,有利于在暴雨区上空形成强的上升运动区,它为暴雨的发生提供了所需的动力条件。10日00时,北部湾北部海面有较强的一小块对流云系(云顶温度≤-72℃)的“先兆云”生成,预示着该地区周围存在不稳定天气条件,钦州未来24h内容易发生强对流天气。     

2013年“菲特”台风暴雨的水汽和螺旋度分析

利用常规资料、自动站资料和NCEP/NCAR1°×1 °每日4次的再分析资料,对2013年“菲特”台风暴雨的水汽和螺旋度做了分析,发现“菲特”影响期间:6日20:00-7日08:00降水主要出现在浙南,是由台风外围环流和本体造成的,水汽主要是台风本体环流输送;7日08:00-20:00降水主要出现在浙东沿海和浙北,是由“菲特”台风消亡后形成的倒槽和“丹娜丝”东风气流形成,水汽主要是由“菲特”台风倒槽形成的东南气流和台风“丹娜丝”形成的偏东气流输送;7日20:00-8日08:00降水主要出现在浙北,是由台风残留云系、偏东急流以及弱冷空气共同影响造成,水汽主要是由台风“丹娜丝”形成的偏东气流输送.850 hPa垂直螺旋度则反映出大值区和强降水落区有很好的对应关系;暴雨区中低层均有明显的正螺旋大值区,大值区中心位于950～ 850 hPa之间,而且在台风本体引起降水时垂直螺旋度明显大于其它时段.     

2010年6月中下旬南方暴雨过程变形场作用分析

利用常规原始报文资料,采用基于Lanczos窗口滤波器的合成分析方法,对2010年6月13-27日的形势场、物理量进行合成分析,计算并分析了低空合成风场的总变形.结果表明:500 hPa大陆中、高纬地区存在一“Ω”形类阻塞高压,西北冷空气从其东部源源不断向长江及以南地区输送,与副热带高压西北侧的西南暖湿气流在我国南方地区交汇.700、850 hPa大陆高压与西太平洋副热带高压之间形成的鞍型场,位于长江以南地区,鞍型场鞍点附近及其东部膨胀轴是暴雨发生的主要区域.在南方地区上空200 hPa西北气流辐散产生的抽吸作用,对这次长时间、高强度的降水起了重要作用.发生在鞍型场和切变线上的低空中尺度气旋,是造成暴雨的重要天气系统.鞍型场膨胀轴附近,总变形最大,其位置、走向均与雨带基本一致,有利于锋生和中尺度气旋形成.低空冷暖气流交汇区域形成低空强θse梯度,在垂直剖面图上,等θse线呈现十分倾斜状态,该区域强θse水平梯度与低空总变形、正涡度区一致,可能是特大暴雨发生的重要因素.     

陕西北部一次暴雨过程的中尺度对流系统分析

利用FY-2卫星云图和物理量对2006-07-02发生在陕西北部的区域性暴雨天气过程分析发现:暴雨天气过程主要是3个时段的中尺度对流系统(MCS)在暴雨区上空反复出现造成的。第一时段的降水出现在850hPaθse能量锋区右侧,第二、三时段降水出现在850hPa能量大值区中心附近。中尺度对流系统发生具有一定的时间间隔。暴雨期间,高空西风急流和低空西南急流耦合产生的次级环流促进了暴雨区上空强烈的垂直上升运动,为中尺度对流系统反复发生、发展提供了有利条件。     

一次暴雨过程垂直结构特征分析

应用NCAR/NCEP再分析资料和垂直剖面图方法,对2003-08-28-29出现在陕西关中的区域性暴雨天气过程的物理量空间分布诊断分析,揭示暴雨过程的垂直结构特征.结果表明,低层东北气流为暴雨形成提供了动力抬升和聚集水汽的作用,暴雨过程中低空西南急流不明显,水汽的垂直输送强烈.上升运动发展旺盛,达到100 hPa,最大上升气流出现在700～500 hPa之间.低层辐合中心位于850 hPa,高层辐散中心位于400 hPa.低层正涡度中心位于850～700 hPa之间,高层负涡度中心位于150 hPa.涡度、散度和垂直速度场的大(小)值区的几何形状与暴雨区分布基本一致.     

陕北榆林市一次暴雨过程的诊断分析

利用FY-2C卫星tbb资料、常规资料以及NCEP 1°×1°的6h分析资料,对2006年9月20日夜陕西省榆林市的一次暴雨过程进行诊断分析。结果表明：700 hPa存在一支较强的偏南气流,该气流北伸的位置与暴雨的落区有关;tbb的最低值与暴雨中心对应较好;暴雨前期,850hPaθse场呈典型的“Ω”型;850hPa和700hPa的西南气流为暴雨提供了充足的水汽;强烈的上升运动触发不稳定能量释放,有利于强降水天气的发生发展;暴雨发生时,暴雨区基本位于或接近于螺旋度的大值区。     

2019年台风利奇马引发山东特大暴雨成因分析

利用地面观测资料、雷达资料、FY-2G卫星云图资料及欧洲中心细网格资料,对台风利奇马登陆北上引发山东特大暴雨的成因进行分析。发现:利奇马登陆北上过程中,冷空气先后从台风的西部、西南部与南部侵入至台风中心内部,使其暖心结构逐渐减弱,其变性时段发生在10日20:00至11日08:00。山东的特大暴雨主要出现在台风变性前12h至台风变性后6h。变性之前的暴雨主要是由于台风螺旋云带与高空槽尾部云系相叠加造成的,变性之后的暴雨则是由于冷空气侵入致使台风外围云系演变成强对流复合体造成的。变性之前,对流层内800～500hPa风速小,500～250hPa风速大,气层内有暖平流,整层的上升运动,降水以暖区对流降水为主;变性之后800～500hPa风速大,500～250hPa风速小,500hPa至地面是上升运动,以上为下沉运动,降水以斜压锋区附近的对流降水为主。当500hPa至地面气层内出现冷平流时,湿层变薄,降水趋于减弱。特大暴雨区出现在台风中心西北方向,与850hPa假相当位温锋区与水汽通量散度辐合大值区相吻合。     

2009年7月辽宁3次局地短时暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、自动气象站降水资料和NCEP1°×1°资料,对2009年7月辽宁省3次局地短时暴雨的500 hPa位势高度场、垂直速度场、θse场和水汽通量场进行对比分析。结果表明：3次局地暴雨过程中,辽宁西部和北部的暴雨落区与上升速度中心对应,而辽宁东南部暴雨落区位于上升区边缘;露点锋、中α尺度低压和暖式切变线对三次短时暴雨过程起到触发作用;当T639降水产品预报降水时段内有大范围的小雨天气,说明将有弱的天气尺度强迫出现,此时应重点分析水汽辐合、高能舌和上升速度大值中心叠加的区域;如果该区域存在中尺度系统触发机制,则该区域可能是局地暴雨的落区。     

2011年7月末商洛区域性暴雨成因分析

利用MICAPS常规气象资料对2011-07-30—31日商洛市暴雨过程分析,发现:暴雨发生在副高调整过程中,500hPa陕西处于副高边缘,高空冷涡不断分裂冷空气扩散南下,这种形势的稳定,为暴雨区提供了充足的能量和动力条件;700hPa关中及其以南的西南急流为暴雨过程提供了充足的水汽,商洛处于切变辐合区;物理量场中,商洛处于水汽辐合中心、垂直速度的上升中心,散度场上表现为低层辐合,高层辐散,水汽条件和动力条件配置非常有利,θse密集区增大有利于商洛市强降水产生;中尺度云团合并加强是本次大暴雨的直接缔造者。     

长江上游大范围致洪暴雨的成因分析

使用1981～1996年6～8月长江上游19站日降水资料以及同期500hPa、700hPa、850hPa天气图资料，分析了其间长江上游113个暴雨日的主要影响系统。结果表明，按500hPa环流形势划分，可将长江上游大范围致洪暴雨分为北槽南涡类、低涡切变类、河西小槽类等三种类型，其中北槽南涡类和低涡切变类对长江致洪影响极大。同时，以1981～1996年6～8月08时500hPa、700hPa、850hPa资料为初始场，结合日本数值预报产品，归纳出了长江上游未来24小时内大范围暴雨的预报判据。