2012年7月陕西北部连续3次大暴雨过程对比分析

利用常规气象资料和NCEP1°×1°再分析产品以及雷达回波资料,对陕西北部榆林市2012年7月14—28日3次大暴雨天气过程进行分析表明,华北冷涡后部有强冷平流,850hPa偏南风较大,气层有较强的垂直风切变,可引起陕北北部局地突发性大暴雨;雷达回波显示反射率突然增强到60dBz以上,并有中气旋出现;副高西伸北抬,其外围形成较强的西南风急流到达陕北北部,当有西风槽东移或有北路冷空气下滑时,触发陕北北部区域性大暴雨;大暴雨前期对应有假相当位温高能区、高位涡和能量锋,散度、涡度、垂直速度均较一般暴雨量级明显偏大;来自东海、南海及孟加拉湾的水汽均是大暴雨的水汽来源。     

一次华南低涡西移引发防城港大暴雨的诊断分析

利用常规气象资料和1°×1°NCEP再分析资料,采用天气学诊断方法,从大气环流形势和物理量特征方面对广西防城港市沿海地区9月3日一次华南低涡影响下产生大暴雨的原因进行诊断分析,结果表明:1副高西伸引导华南低涡西移是造成此次大范围暴雨的直接原因;2低涡右侧辐合上升气流诱发副高边缘不稳定能量释放,有利于增加降雨强度;3本次华南低涡非对称结构,左侧风小,右侧风大,但系统深厚,西移过程中发展并在防城港沿海一带形成明显的气旋性拐点;4低空急流带随着低涡西移而向西移动,强降水出现在低涡右侧和低空急流左侧的重叠区域;5垂直方向上的螺旋度在强降水产生期间和产生后量级相差10-3h Pa·s-2,在强降雨预报中有很好的指示作用。     

2006年7月3日豫北区域性大暴雨数值模拟与诊断分析

利用1°×1°NCEP再分析资料和WRF中尺度数值模式对2006年7月3日豫北区域性大暴雨过程进行了数值模拟,并结合常规观测资料和中尺度模式输出结果对这次大暴雨过程进行了初步分析.结果表明:这次过程是在西风槽与副热带高压共同影响的天气形势下,由中低层切变线、地面倒槽等影响系统共同作用的结果;大暴雨发生在高温、高湿、强不稳定的有利环境中;副高边缘西南急流将海上充沛的水汽输送到豫北地区并在此汇集,造成豫北上空强降水期间稳定维持深厚的湿层;同一地区高低层出现的正负涡度柱、散度柱耦合结构和剧烈的上升运动,导致不稳定能量快速释放,产生大暴雨;垂直螺旋度的分布和强度变化对暴雨落区和强度变化有很好的指示性.     

一次低涡东移引发的大暴雨过程诊断分析

利用气象常规观测资料和NCEP 1°×1°格点再分析资料,对温州地区2007年梅汛期雨量最大的一次降水过程做了较为全面的分析。分析结果表明：低涡东移是造成这次局地大暴雨的直接原因;强降水往往发生在低涡移动的前部和右侧．大暴雨落区与水汽通量散度负中心有着较好的对应关系;并指出华南低涡在沿海地区和内陆地区产生强降水的水汽源地有所不同;此次局地大暴雨过程的水汽输送源地有两个,分别是南海和西太平洋;在沿海地区来自西太平洋的偏东气流对华南低涡暴雨有增幅作用;低涡前部中、低层强烈的上升气流为浙南沿海持续强降水的产生提供了十分有利的动力条件。     

一次引发南亚大暴雨的季风低压结构、涡度与水汽收支分析

对2003年夏季风期间,7月24～28日印度季风槽内季风低压发展西移与阿拉伯海中尺度低压合并引发南亚的一次大暴雨过程进行了诊断分析,探讨了印度季风槽、季风低压的三维结构以及低压区域的涡度、水汽收支.揭示和确认了一些事实:1)印度季风槽区对流层中下层存在明显的风场切变,槽区高温高湿,为单一性质的热带气团,低层为对流不稳定,槽区对应正涡度区;2)季风低压是一较深厚系统.动力结构为低层正涡度,高层负涡度,低层辐合,高层辐散.其西移速度约500 km·d.季风低压北侧整层为深厚的东风,南侧在对流层中低层为西风,在高层为东风.热力结构在低层(700～800 hPa)间存在弱冷区,而中高层几乎为暖心结构.低压对应高湿区,低压中心西侧整层为相对湿度大值区;3)季风低压的发展过程中,低层的辐合场制造正涡度,促进低压的发展;4)低压区水汽强烈辐合,西边界输入量最大.在此研究工作的基础上,作者还比较了夏季风期间南亚印度季风槽和东亚梅雨锋系统的异同.     

中国南海夏季风强、弱年多尺度相互作用能量学特征

中国南海夏季风为东亚季风的主要系统之一,其具有多重尺度特征,除季节平均环流场外,低频（季节内振荡）和高频（天气尺度）扰动也十分活跃,各尺度系统存在明显的年际变化。该研究使用ERA-Interim和NCEP/NCAR两套再分析资料,从季风平均动能（MKE）诊断的角度出发,探讨了1979-2010年中国南海夏季风环流年际变化的能量来源及其和扰动场的相互作用过程。结果表明:中国南海夏季风对流活跃年份,中国南海南部（12°N以南）及中南半岛一带为季风平均动能显著增强区,此与南亚季风区西风急流的增强并向东延伸有关;中国南海北部（12°N以北）及西太平洋为气旋性环流盘踞,季风槽加深。中国南海南部季风平均动能增强的能量源自于扰动动量通量与平均环流的相互作用,强季风年,平均环流失去较少的动能给扰动场（亦即平均环流保留较多的动能）。通过进一步探讨高频（<10 d）及低频（10-90 d）扰动场与平均环流不同分量的（散度、涡度、风垂直切变）相互作用过程,发现季风平均动能的增长主要来自于<10 d扰动与季风平均散度和涡度的相互作用。中国南海北部季风槽区季风平均动能的维持来自于大气热源和平均上升运动的相互作用,但同时有较多的季风平均动能向扰动动能转换,有利于扰动的成长。因此,强季风年,中国南海北部热带气旋生成数目增多,夏季北传的季节内振荡也增强,导致中国南部沿海及华南地区出现较多的灾害天气。      

1998年南海季风爆发时期中尺度对流系统 的研究：I中尺度对流系统发生发展的大尺度条件

南海季风试验(SCSMEX)的观测表明,1998年南海北部夏季风爆发(5日16～20日)的主要特征是中尺度对流活动的突然爆发和降水迅速增加.文章通过讨论大尺度背景下中尺度对流活动及降水形成的物理条件,揭示了该时段中尺度对流系统与中尺度雨带形成的可能机制(1)在季风爆发初期华南及南海北部地区对流层低层较高的假相当位温与对流不稳定性、低层西南风辐合和高层的辐散为该地区的中尺度对流系统的发展提供了有利的大尺度热力与动力条件;来自孟加拉湾与副热带高压西侧的西南气流为南海北部强降水区提供了大量水汽,形成了该区深厚的湿层和强水汽辐合;(2)来自东亚中高纬地区几次冷空气活动是对流活动发生的重要触发机制,其作用是使对流不稳定能量迅速释放和对流活动在大范围地区突然爆发;(3)通过对南海季风试验期间安装在东沙岛和实验3号科学考察船上的双多普勒雷达资料反演的降水量分析表明,活跃的对流在季风槽和相应的风场切变线作用下,不断地组织并形成一些中尺度对流雨带(MCSs).1998-5-15～19季风爆发时段内,可观测到约12次中尺度降水过程,它们的生命期为6～10 h或更长;(4)南海季风槽与低层切变线的建立以及其中中尺度低涡的产生和发展是中尺度对流系统形成与维持的必要条件.     

南海季风槽影响下热带气旋暴雨增幅的研究

使用NASA的热带测雨卫星TRMM资料、常规气象观测降水资料、NCAR/NCEP-2再分析资料及NCEP全球数据同化系统(GDAS)资料,分析研究南海季风槽伴随热带气旋登陆华南而导致热带气旋暴雨强烈增幅的事实,并根据观测事实提出季风槽伴随热带气旋登陆华南的定义.结果表明:(1)南海季风槽伴随热带气旋登陆导致热带气旋降水强烈增幅的天气现象发生在盛夏季节;(2)环流背景表现为副热带高压带状西伸,稳定控制华中一带;同时,西南季风活跃,南海季风槽位于南海北部之时;(3)热带气旋登陆后的填塞消亡时间因为季风槽的伴随而大大延长,热带气旋云系有再生、加强和扩展现象;(4)伴随登陆的季风槽对热带气旋暴雨无论是空间,时间,还是强度上均有强烈增幅作用,热带气旋暴雨在季风槽南侧延伸,尺度可达1500～2500km.     

西北地区东部两次典型大暴雨个例对比分析

利用常规高空地面资料、陕西省自动站逐时降水资料及NCEP1°×1°再分析资料,分别对2010年7月23—24日（"0723"）和2011年7月28—29日（"0728"）两次暴雨过程做了对比分析。结果表明:相对稳定的环流形势是两次大暴雨发生发展的有利背景;"0723"大暴雨发生前期低空急流就已建立,"0728"过程中伴随低空急流的形成,高空急流增强转竖,强降水发生;"0723"大暴雨期间热带低压"灿都"东侧偏南气流沿副高外围形成了一条宽而强的水汽输送通道,将南海大量的水汽和能量直接输送到陕西,"0728"大暴雨期间热带风暴"洛坦"北部的偏东南气流沿副高外围与孟加拉湾的西南气流合并后经华南、华中输送至暴雨区上空;两次过程期间陕西省均应于θ_sc高值区;两次过程均有干冷空气入侵、位涡扰动沿θ_se密集区下滑的现象。位涡随时间的变化与强降水随时间的变化几乎保持一致,化涡大值的出现预示着强降水的发生。     

1998年南海季风爆发时期中尺度对流系统 的研究：Ⅱ中尺度对流系统对大尺度场的作用

通过对1998年南海季风爆发过程中大尺度风场、温度场、厚度场、地面气压场以及视热源与视水汽汇的演变分析研究了对流活动对大尺度场的作用,结果表明:大尺度环流与中尺度对流活动之间可能存在着一种正反馈机制。在季风爆发早期,大尺度背景与中尺度对流活动的关系主要表现为前者为季风爆发以及中尺度对流活动的发生提供有利的天气和动力条件;季风爆发后期持续的大范围中尺度对流活动反过来会对大尺度环流存在明显的反馈作用。由对流活动强烈发展产生的凝结潜热释放在南海北部造成了显著的大气加热,使对流层中上层出现一明显的加热中心,这导致:(1)南海上空经向温度梯度由高层向低层发生反向,形成北高南低的温度梯度,从而使大尺度环流发生季节性改变;(2)相应南海北部地面气压不断加深,形成宽广的季风槽和明显的减压区,促使副热带高压从南海地区最后撤离;(3)随着中低层低压环流的不断发展,对流系统和降水区进一步加强并向南扩展,有利于南海季风在南海中、南部地区爆发和维持;(4)季风槽的加深使其南侧的季风气流与水汽输送进一步加强,促使季风爆发过程达到盛期。     

1907号南海台风“韦帕”造成防城港大暴雨诊断分析

利用1°×1°NCEP再分析资料、卫星云图和雷达资料等,采用天气学诊断方法,分析1907号南海台风"韦帕"造成防城港大范围大暴雨的原因。结果表明:(1)"韦帕"引导气流弱、移动速度缓慢、强度减弱慢、中心登陆防城港是造成防城港大暴雨的主要原因;(2)"韦帕"对流云系长时间滞留防城港上空,是造成防城港大暴雨的直接原因;(3)台风过程降水为对流性降水,台风降水效率高导致防城港出现大范围大暴雨;(4)防城港上空一直位于925 hPa水汽辐合中心和850 hPa垂直上升运动中心或附近,有利于大量水汽集结抬升形成对流云系产生持续性强降水;(5)"韦帕"影响防城港期间大气对流非常不稳定,湿正压项(MPV1)分布对较强降水落区有指导意义,强降水主要出现在湿正压项负值中心附近;(6)"韦帕"环流后部在防城港上空有一条偏东南风急流带,这条急流带在十万大山山脉前被迫抬升形成对流,对防城港出现大暴雨有明显增幅作用。     

桂西南沿海“5.31”大暴雨过程分析

2004年5月31日桂西南沿海的防城港、钦州地区普降大暴雨,此次降雨强度大,雨量集中,伴随的强雷暴造成了严重的危害。此次过程是受地面冷锋、低空急流及切变线、南支槽及副高边缘的偏西南气流共同影响的结果。500hPa低槽东移,引导850hPa低涡切变线和地面冷锋南下,副高同时加强西伸,脊线稳定于17~20°N之间;市区处于南支槽前,高空为强烈辐散区。850hPa暴雨前24h开始沿海有风速大于12m.s-1的西南低空急流,防城港市位于急流轴的左侧的强辐合区;西南低涡切变线持续并逐渐南压到沿海,低层不稳定能量不断加强并得以不断释放。地面配合有冷锋南压到沿海。从红外云图看,产生暴雨前,西南季风活跃,孟加拉湾槽前云团增多。31日晚中南半岛不断有对流云产生、东北移,与锋面云带、高空西风槽云带这两种不同系统的云带在广西沿海一带叠加,在其下方降水强度剧烈。据文献分析,前汛期如单有一系统云带影响,一般不会产生大暴雨或暴雨。云图演变进一步证实了此次过程是由多种系统共同影响造成的强降水天气过程。中南半岛北部云团和我市暴雨过程密切相关,其来自热带洋面,温高湿重,蕴藏着大量不稳定能量,在有利的环境流场下本市极易出现暴雨。从单站剖面图可以看到,发生暴雨的前3d,测站的南风明显加大,还有一段较长时间(10d)的降压、升温、升湿过程,水汽压线持续上升。在此次过程中,距防城港市不过100km的上思仅下了中雨。这种差异是地形影响的结果,上思地处盆地,南下冷空气受山脉的阻挡势力减弱,而偏南暖湿气流翻越过山后由于下沉增温作用,湿度明显减小。     

南海季风槽与江门沿海地区的强降水

利用2005～2009年5月下旬～6月底Micaps每天08时850百帕天气图、江门地区自动站降水资料和NCEP4次/d的1°×1°FNL全球再分析资料,从天气学的角度分析研究了南海中北部南海季风槽的生成、结构和演变特征及其与江门沿海地区强降水的关系。结果表明,在南海中北部建立并影响江门地区的南海季风槽其环流特征和物理结构与有关文献的研究结果是一致的。3种环流形势下会生成南海季风槽,即热带气旋消亡期、西南季风与副高西南侧偏东风辐合及热带辐合带在西南季风的加强冲击下出现曲折时。南海季风槽在南海中北部建立、珠江口西侧为瓶颈出口,江门沿海地区将出现中尺度的强降水,局地出现特大暴雨降水过程。     

南海季风爆发期间大气环流结构与对流热量、水汽输送特征

利用中国南海季风试验(SCSMEX)区1998年5～6月"科学1号"和"实验3号"观测船得到的一天4次加密探空资料,重点分析了南海北部地区(15～25°N,108～122°E)夏季风爆发前后大气环流的动力、热力和湿度场分布与海洋对流热量和水汽输送特征.结果表明,南海北部季风爆发前后的大气动力场、温湿场出现快速而明显的变化.季风爆发前,南海北部地区高层辐合、低层辐散,以下沉气流为主;季风爆发后,在200 hPa左右高层辐散,而在900～950 hPa左右低层辐合,并出现强上升气流.这种动力场的显著变化引起温度、湿度场的改变,直接导致南海对流的快速发展,对流活动伴随着剧烈的热量和水汽垂直输送和转化.     

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。     

华南季风槽暴雨特征分析

利用EC再分析资料(2.5 °×2.5 °)及华南降水资料,统计分析了1971—2011年的5—9月145次南海季风槽活动过程与华南降水的时空分布特征,对发生区域性以上暴雨过程与不明显降水过程的高低空环流形势场进行多样本合成对比分析。结果表明:(1) 南海季风槽活动于5—9月,年平均3.6次及19.8天,一次季风槽活动的天数平均为5.4天;(2) 季风槽暴雨落区存在两个主中心和一个次中心,主中心分别位于广东和广西沿海,次中心位于广西东北部;(3) 南海季风槽可划分为西南季风扰动型和西南季风与东南季风辐合扰动型两类;(4) 区域性以上暴雨过程与不明显降水过程的环流特征共同点是环流系统配置相似,不同点是环流系统位置、强度及干湿特征存在差异;(5) 利用这些特征差异按类归纳,建立两类季风槽暴雨预报着眼点,可作为日常天气预报业务中,判别华南是否出现区域性以上季风槽暴雨过程的参考依据,为华南季风槽暴雨预报提供基本技术参考。      

南海地区准单、双周震荡对“碧利斯”降水维持影响分析

利用NCEP资料对2006年5—9月南海地区季风进行带通滤波,分析各频谱传播特征,研究热带气旋"碧利斯"登陆期间季风涌爆发原因及季风涌对其登陆后降水的影响。结果表明,"碧利斯"登陆维持期间在南海季风区高频振荡、准单周和准双周振荡相互作用下使季风涌爆发维持;影响南海地区的经向风的准单周、准双周振荡都有明显的自东向西传趋势,准单周振荡源地在菲律宾海区;南海地区准单周和准双周振荡对热带气旋"碧利斯"卷入气流有明显的加强作用,有利于"碧利斯"环流长时间维持。     

豫北一次区域性大暴雨的数值模拟分析

利用NECP 1°×1°6 h再分析资料和WRF中尺度数值模式对2006年7月2-3日豫北区域性大暴雨过程进行数值模拟,并用模拟结果对该过程作中尺度分析.结果表明:暴雨中尺度系统发展和维持期间,基本上是强涡度区对应强辐合区,使得垂直对流运动发生发展,为强降水发生和持续提供了动力条件;θse值大小和实况降水强弱演变对应关系很好,θse值越大,实况降水越强,反之,实况降水越弱;豫北地区出现强降水时,水汽通量中心位于豫南且分布在西南急流轴上,豫中南部始终维持一条明显的水汽输送带,水汽被源源不断地输送到豫北地区;豫北地区处于明显的水汽辐合区,强辐合区有一自西向东的移动过程,与实况强降水过程演变趋势一致;大暴雨区域上空从低层到对流层顶层垂直螺旋度均为正值,且强降水时段与螺旋度最强时段对应关系很好,降水峰值与正螺旋度中心出现时间吻合.     

台风榴莲(2001)在季风槽中生成的机制探讨

利用NCEP 1°×1°分析资料、TMI海温资料、卫星云图资料对季风槽中南海台风榴莲(2001)生成机制进行了分析,揭示了大尺度环境流场、温暖洋面、中尺度对流活动对热带气旋(TC)生成的控制作用.结果表明,水平风速垂直切变的演变在一定程度上指示着TC在暖湿洋面上生成的时间,水平风速垂直切变由强向弱转变,在TC发生前18小时迅速减小到10 m/s,随后在10 m/s以下维持少变,垂直切变的变化主要反映了对流层高层环流形势的演变;在对流层中低层,季风槽的形成和加强对TC的生成有重要作用,由于热带温暖洋面作用,季风槽首先表现出有利于单体对流和带状对流发生发展的条件性对流不稳定特征,随着季风槽的加强,季风槽进一步表现出有利于中尺度扰动发生发展的正压不稳定特征;季风槽槽线南侧的低空急流的经向分布很宽广,由105°E越赤道气流和中南半岛偏西气流(其源头是索马里越赤道低空急流)汇合而成,急流的加强活动具有经向差异,由于边界层高θ_e空气辐合抬升产生两条经向距离约300 km的显著带状对流云系,槽线南侧风速分布的经向差异导致两条带状云系发生追赶,并逐步在季风槽底部槽线附近合并加强为MCC,进而导致中尺度涡旋(MCV)的产生并最终发展成为TC.分析结果还表明,为深对供应丰富对流有效位能的主要是来自台风发生区域本地南海暖洋面的地面热通量,南海暖洋面对TC生成有重要贡献.台风榴莲的生成是一个多尺度相互作用过程,主要包括涡旋对流热塔、与带状对流云系伴随的涡度带的升尺度,涡度带合并成长为MCV,以及大尺度条件对TC在季风槽中生成的时间及地点的控制作用等.     

阳江市暖区暴雨的天气学分型

采用常规气象资料、区域自动站资料、NCEP/NCAR再分析资料和OLR日平均资料,对2003—2012年阳江市29次暖区暴雨过程按切变线型、低涡型和分别出现在南海夏季风爆发前后的南风型进行分型,并对4类暖区暴雨的平均环流场和个例进行分析,结果表明:(1)阳江暖区暴雨多为南风型,主要发生在南海夏季风爆发之后;(2)各类暖区暴雨环流相同点:高层受南亚高压影响,有较强辐散;低层南支槽影响明显,有低空急流向暴雨落区上空输送充沛的暖空气及不稳定能量,使中尺度对流云团生成或输入;(3)切变线型、低涡型和南海季风爆发后的南风型暖区暴雨中,暴雨发生时副高位置偏东、强度偏弱,并略有西伸或东退,处于南海季风槽活跃时期;(4)在南海季风爆发前的南风型中,副高位置较西,强度较强,强盛的西南风与副高位置偏西有关。