黄山山脉地形对暴雨降水增幅条件研究

利用103个自动气象站、6个人工观测站资料和5 km×5 km局地分析预报系统LAPS资料,分析了黄山山脉的日雨量和短时雨量极值分布,发现日雨量极值分布与地形关系密切.运用凝结函数、水汽收支和增幅系数方法诊断并计算了暴雨的地形增量,结果表明,降水系统经过黄山山脉时,扰动加强是降雨增幅的主要原因.扰动风场辐合与地形高度有利配合形成的地形抬升速度是降雨增幅的主要动力因子,地形抬升导致的水汽垂直通量和水平通量辐合是降雨增幅的直接原因.     

黄山地区梅雨期暴雨个例的诊断分析

应用NCEP再分析资料,通过计算ω方程非绝热加热项对垂直速度贡献大小,详解非绝热加热凝结潜热释放对梅雨暴雨反馈机理,分析黄山地区2008年6月9-10日连续两场梅雨期大暴雨动力特征,表明潜热释放加强了暴雨区垂直运动和暴雨中尺度系统发展;梅雨锋上降水存在两种不同性质降水:一种是与切变线、低涡等相联系的大尺度连续性降雨,另一种是因对流性降水加热造成中尺度强降雨;其次黄山山脉地形及其摩擦对暴雨的增幅作用也不可忽略.     

大兴安岭和长白山地形影响东北夏季降水的数值模拟研究

利用区域数值模式WRF-ARW（V3.9）开展高分辨率数值模拟试验,研究了东北地区大兴安岭和长白山地形对该地区夏季降水的单独和共同影响。结果表明,东北地区两大山脉地形可以显著影响东北及其周边区域的大气环流和降水。大兴安岭和长白山地形的阻挡作用使得夏季偏南气流在两个山脉的迎风坡一侧堆积,引起局地水汽增加并产生上升运动,因此两个山脉的迎风坡一侧降水增加;而在两个山脉的背风坡一侧,局地水汽减少并伴随下沉运动,因此两个山脉的背风坡一侧降水减少。大兴安岭地形的存在使得其东侧到松嫩平原地区夏季降水增加1.09 mm d?1（相较参照试验增幅为30%）,而使其西侧蒙古东部地区夏季降水减少0.69 mm d?1（相较参照试验减幅为24%）;长白山地形的存在使得长白山南侧到朝鲜半岛地区夏季降水增加1.76 mm d?1（相较参照试验增幅为26%）,而使其北侧三江平原地区夏季降水减少0.81 mm d?1（相较参照试验减幅为22%）。当大兴安岭与长白山同时存在时,两者的协同作用会减弱蒙古东部、松嫩平原和朝鲜半岛地区夏季降水的响应,而增强三江平原地区夏季降水的响应。该研究结果对于理解东北地区当代气候的形成具有重要的科学意义。     

CMORPH卫星-地面自动站融合降水数据在中国南方短时强降水分析中的应用

对比分析了国家级气象观测站逐时地面降水资料和CMORPH卫星-地面自动站融合降水数据在反映中国南方地区2008—2013年4—10月短时强降水时空分布特征上的差异,并在此基础上利用融合降水数据分析了短时强降水与暴雨的关系,结果表明:(1) 融合降水数据所反映的短时强降水的大尺度特征与站点资料一致,并能更好地描述地形的影响;(2) 短时强降水的季节变化与东亚夏季风进程和雨带的季节性位移密切相关;(3) 短时强降水与暴雨日的空间分布特征和季节变化趋势相似,4月下半月—10月上半月,超过60%的短时强降水发生在暴雨日,同时短时强降水也是暴雨形成的重要因素,短时强降水暴雨日数占总暴雨日数的比例(68.6%)普遍高于非短时强降水暴雨日(31.4%),但是短时强降水暴雨日的发生具有显著的季节和区域差异。      

豫西地形对一次强降水过程的影响分析

利用中尺度模式WRF 3.3.1模拟了2007年7月29日豫西山区强对流天气过程,并进行了地形高度敏感性试验。结果表明：模式能够很好地再现此次强对流降水过程,模拟降水范围与强降雨中心均与实况较一致。分析对比控制试验和地形敏感性试验结果可知,地形的改变能够在水平和垂直方向上影响环流形势,进而影响降水的落区和中心量级。地形升高和迎风坡梯度增大使近地面层水平风场辐合增强,中层上升运动明显增大,且低层的水汽通量增大,导致雨带横向范围和降水中心量级明显增大;而地形降低和迎风坡梯度减小使山脉对近地面层气流的阻挡作用明显减弱,低层水汽通量显著降低,中层辐合抬升运动明显减弱,迎风坡前强降水中心减弱甚至消失,而山脉下游降水则有所增强。分析地形高度与山前降水的定量关系可知,降水中心量级随着地形升高或降低相应地增大或减小,但二者并非完全的线性正相关。     

2016年7月华北特大暴雨过程河北南部垂直风切变观测特征

利用气象观测站小时雨量、不同探测手段得到的高空风资料，对2016年7月19—20日华北特大暴雨过程中河北南部降雨不同阶段水平风的垂直变化特征进行分析。结果表明：（1）在河北南部，太行山沿山一带到山前平原、平原东部分布着两片短时强降雨区，而前者强度更强，体现了地形迎风坡对降雨的增幅作用。（2）本次过程中，三种探测手段计算的深层垂直风切变具有一致的变化规律。西部山区和山前平原降雨显著增强阶段，环境风维持强深层垂直风切变，相应的u风差也显著增强，利于迎风坡降雨增强；降雨结束时，深层垂直风切变为弱垂直风切变。（3）强降雨阶段，水平风垂直切变矢量基本上呈现单一方向顺时针切变，且低层风垂直切变较大；降雨结束阶段，水平风垂直切变矢量方向变化复杂。（4）太行山脉高度以下的东风不断增强，最大东风分量达到8～28 m?s-1，利于山区和山前降雨的增强。     

衢州市突发灾害性天气—短历时强降雨时空分布特征

为掌握衢州境内突发灾害性天气短历时强降雨的时空分布特征,依据浙江省县级气象台突发灾害性天气的有关规定,应用2007—2013年全市区域自动观测站小时降水资料,对突发灾害性天气短历时强降雨发生时间及其落区进行统计分析。结果表明,2010年短历时强降雨发生次数最多,占总次数的21.2%;6月短时强降雨发生频次最多,占年发生次数24.4%;18—19时发生频次最多,占总次数的14%。短时强降雨空间分布为西多东少,全市发生短时强降雨出现次数最多的为开化苏庄镇;强度最强的为开化常山交界的林山、芙蓉等地。     

一次鄂西地区暴雨过程中地形敏感性试验研究

利用WRF模式中提供的不同平滑地形方案对2007年5月30-31日发生在湖北西部地区的暴雨过程进行数值模拟。在此基础上,利用WRF模式进行地形高度敏感性试验。结果表明：地形平滑方案与降水的时空分布有很大的相关性,地形越接近实际地形,降水的时空分布越接近实况;地形高度对降水的强度及落区影响较大,随着山脉地形高度的增加,迎风坡和背风坡的2个降水中心带有远离山脉的趋势,当山脉高度达到一定高度以后,迎风坡和背风坡的两个降水中心带又有靠近山脉的趋势。     

中国短时强降雨对暴雨的贡献特征

中国暖季暴雨有显著的对流性特征,但尚不明确对流导致的短时强降雨对不同等级暴雨的贡献程度。利用1951—2019年的逐时降水资料,统计分析了中国两种强度的短时强降雨(小时雨量≥20 mm和小时雨量≥50 mm,分别简称为HR20和HR50)和不同等级暴雨之间的关系,得到了两类短时强降雨对不同等级暴雨的贡献特征。结果显示,短时强降雨发生频率高的暴雨分布区域与暴雨日数多的区域并不一致,在华北南部到黄淮地区和西南地区到华南地区短时强降雨对暴雨的影响最为显著,其超过50%的暴雨中伴随HR20,华北南部和华南中部地区暴雨中发生短时强降雨的占比超过了70%;随着暴雨等级的提升,伴随短时强降雨的比例逐渐增大,尤其HR50的占比增加显著,超60%的特大暴雨中伴有HR50,表明暴雨越强,其对流性越强。在华北南部到黄淮地区、西南地区东部和华南地区,短时强降雨雨量对暴雨雨量的贡献也最大,且随着暴雨等级的提升,这些地区短时强降雨雨量在暴雨总雨量中的占比呈显著增长的趋势,HR50的贡献增幅超过100%;而江淮、江南等地区短时强降雨雨量的贡献较小,随暴雨强度等级的增强其增大程度也相对不明显。此外,伴随有HR20的暴...     

阿克苏地区短时强降雨时空分布和卫星云图特征

基于2012-2018年风云系列卫星云图资料(红外图像、水汽图像、TBB图像),区域自动站小时降雨资料,高空、地面常规观测资料,统计分析阿克苏地区短时强降雨的时空变化和卫星云图特征.结果表明:(1)短时强降雨主要出现于6-8月的16-20时,空间分布为北部山区最多、浅山区次之、平原及南部沙漠地区最少,降雨强度多为10....     

芙蓉江上游一次特大暴雨成因及地形影响作用分析

为探究2021年8月8日遵义市区域性暴雨天气过程中芙蓉江上游局地特大暴雨成因及地形的影响作用,该文利用探空资料、地面自动站观测资料、多普勒雷达观测资料及ERA5再分析资料,采用常规诊断方法对此次过程进行了详细分析。结果表明：（1）受地形影响,强降雨集中发生在芙蓉江上游峡谷内,200 mm以上的降雨发生在峡谷左侧山脉上,100 mm以上的降雨发生在峡谷底部。（2）副高控制及南北两支水汽输送在遵义上空汇聚,形成高温高湿的大气环境,低层及地面锋区南压触发对流,夜间副高增强使低层系统长时间维持,导致区域性暴雨产生。（3）中心强度在55~60 dBz的低质心降水回波带长时间维持少动是造成本次区域性暴雨天气的直接原因。峡谷左侧山脉上的回波单体发展旺盛,回波顶高在15 km以上,具有悬垂结构及小尺度辐合区。能量耗尽后峡谷内中心强度在55 dBz的低质心降水回波发展导致峡谷底部出现大暴雨天气。（4）大气不稳定性最强时,系统长时间维持导致南北两股气流汇入峡谷中产生狭管效应,峡谷深处出现小尺度气旋性环流使对流增强,由此引发峡谷山脉上特大暴雨。不稳定能量耗散后,冷空气越过山脉叠加在峡谷底部暖空气之上,使大气不稳定增强,导致峡谷底部产生大暴雨。     

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。     

地形对超强台风罗莎降水影响的初步分析

为了进一步加深地形对台风降水影响的细节了解,用变分法合成的高分辨率降水资料和地形资料,结合日本再分析资料,对0716号台风罗莎登陆期间地形对降水的影响作了初步分析.过程降水量与地形相关分析表明,沿海地形对降水的影响较大.强降水区主要分布在沿海山体的迎风坡上.分析1小时降水量在不同强度区间的频次分布,发现在山体地形的影响下,山脉区域降水加强.浙江东南沿岸的山体引起的降水增益相对东北沿岸区域的山体偏大.利用日本再分析资料和地形资料计算了气流过沿海山体时的无量纲数Fr值.由于气流Fr较小,气流过浙江沿海地形时更容易翻越山体.抬升位置发生在迎风坡上,因而强降水区也落在迎风坡上.东南沿岸区域的地形对迎风气流的强迫垂直运动在垂直方向上的渗透比东北沿岸区域更深厚,这是导致东南沿岸区域地形对降水增益比东北沿岸区域偏大的原因.     

贵州山区短时强降雨对能见度的影响

利用贵州地区84站近5 a逐小时降水资料和安装在贵州山区高速公路沿线9个自动气象观测站2013年4—10月监测的1 min雨强与1 min能见度资料,分析贵州山区短时强降雨的时空分布特征、统计分析不同类型降雨与能见度的关系及雨强与能见度的阀值。结果表明:贵州山区由于复杂的地形及独特气候背景短时强降雨与能见度的关系与平原地区有很大差异,降雨对能见度的影响,最关键是1 min雨强,同时雨雾、低云等因子也有明显影响;贵州山区降雨与能见度存在雨雾型、对流性降水型及对流性降水转雨雾型3种典型的关系。     

基于微波辐射计的盛夏短时强降雨水汽特征分析

利用RPG HATPRO-G4微波辐射计和自动气象站观测资料，研究盛夏时节成都地区短时强降雨的水汽密度(VD)、相对湿度(RH)、整层水汽含量(IWV)演变特征，并探讨微波辐射计资料在短时强降雨中的应用。结果表明:盛夏时节成都地区无论是发生阵雨还是短时强降雨时，大气中水汽条件均较好，地面VD达19±3g·m-3，IWV在53kg·m-2以上，1～3km高度RH≥90%。降雨开始前1h地面VD与2倍的500hPa高度VD之和是否达到26.3g·m-3，可作为短时强降雨发生与否的指标，识别率达75%。短时强降雨发生前3h，持续的水汽辐合使3km高度处出现98%≤RH≤100%的湿层，该湿层随着降雨的临近而增厚，向下伸展至边界层。降雨刚发生时，4km以上相对湿度骤降，4km以下湿度略增加。降雨结束后，整层水汽含量会降低至与降雨发生前相近的值。      

神农架林区西南坡局地暴雨过程诊断分析

神农架林区西南坡为局地暴雨灾害多发区。利用常规资料、多普勒雷达资料和区域自动站资料,分析了导致神农架林区西南坡2014年8月6日至7日夜间连续两场短时暴雨过程中MCS发生发展的天气背景及结构特征,并探讨了神农架山区复杂地形构造对西南坡暴雨的增幅作用。结果表明:1)中高层天气系统强迫弱时,副高边缘地面暖低压倒槽及850 h Pa气旋性弯曲区与辐合的发生发展可能是造成这类局地强降水天气的触发系统,地面弱冷空气的入侵有利于降水的维持和加强。2)两次局地暴雨过程均是由中β尺度对流系统影响产生的,降水历时短、强度大,雨区移动呈现局地性,具有明显的中尺度强对流系统特征,分别属前导层状云与尾随层状云中尺度对流系统型。3)第一场暴雨过程以对流降水为主,回波较强;第二场暴雨过程回波质心低且层状云特征比较突出,但维持时间相对较长,降水效率更高。4)神农架西南坡坡度大,海拔高度高,地形的动力抬升和辐合作用促使上升运动加强,地形强迫抬升作用显著不仅对局地对流触发、降水增幅有重要作用,而且会影响中尺度对流系统结构,这可能是神农架林区西南坡暴雨高发的重要原因。     

湖泊和上风向地形对纳木错地区秋季降水影响

首先利用中国区域地面气象要素数据集(CMFD)分析了1992-2015年纳木错地区月平均降水分布,发现湖泊效应导致的下风向降水在10-11月较为明显。其次根据中国科学院纳木错多圈层综合观测研究站自动气象站2 m的风速和气温的数据,分析了2005-2015年焚风累积发生次数的月分布特征,发现12月焚风发生几率最大,且10月是秋季中发生焚风现象次数最多的月份的结果。再者,运用WRF模型对纳木错地区10月份降水进行了模拟,发现在已有大气环流背景条件下,纳木错地区秋季降水受到湖泊存在的影响比上游地形影响显著。有、无湖模拟试验表明,纳木错地区湖泊的存在会使周边地区尤其是湖泊下风向降水增多,影响范围可达100 km。上风向较高地形会使整个区域降水小幅增加,上风向地形导致的焚风效应对纳木错地区降水的影响较弱。     

汕尾市短历时强降雨的时空分布特征

利用汕尾市2013—2018年间115个自动气象站逐小时降雨量资料,对汕尾地区短历时强降水时空分布特征以及与年总降水量的关系进行研究。分析表明:(1)2013—2018年汕尾市短历时强降雨的次数大体呈递增趋势,各年发生的次数差异较大;(2)短历时强降雨具有明显的季节变化和日变化特征,最易发生在6月,时段集中在下午至傍晚;(3)短历时强降水主要集中在莲花山脉东南侧的海丰县大部及陆丰市东北部,包括莲花山、公平、梅陇、海城、八万等地区;(4)短历时强降雨发生次数多的年份降水量也大,两者具有很强的相关性。     

一次典型东风波极端暴雨的中尺度特征及地形影响分析

利用湖南省常规气象观测资料、区域自动站资料、NCEP再分析资料、常德多普勒雷达资料,分析2016年8月8—15日在多个东风波倒槽接力影响下,湘北地区反复出现的极端暴雨天气的中尺度特征,并利用WRF-ARW中尺度数值模式,对8月10—11日湘北地区极端暴雨过程进行数值模拟和地形敏感性试验。结果表明:(1)1604号台风在广东深圳登陆后沿西北路径移动和1605号台风在西北太平洋向北移动后,副热带高压快速西伸控制华东及沿海地区,其底部的东风波扰动为极端暴雨提供了环流背景;(2)近地面不均匀加热为东风波槽附近强对流提供了充足的热力不稳定条件,地面中尺度辐合线为对流的触发和加强起到重要作用;(3)东风波槽带来的边界层暖湿气流在武陵山东侧激发深厚中尺度涡旋,是极端暴雨形成的主要原因;(4)地形敏感性试验进一步验证了东风波暖湿气流在武陵山脉地形抬升和阻挡作用下,在迎风坡上游地区形成气旋性辐合导致暴雨增幅。     

“灿鸿”台风造成浙江东北部大暴雨成因分析

本文利用常规观测和自动站加密资料、卫星云图资料及NCEP再分析资料,分析了2015年7月10—11日1509号台风灿鸿造成其西侧浙江东北部异常强暴雨事件,得到本次大暴雨过程是由于"灿鸿"强度强、范围大、直接影响时间长,长时间东北气流下,在浙东北特殊地形作用下,形成地面辐合带造成的。台风影响前期该区域处在对流不稳定状态,水汽含量丰沛,低层辐合,高层辐散且气温低,有利于上升运动,上层水汽冷凝造成强降雨。暴雨区低层MPV1由负值转变为正值,导致垂直涡度加强,925 hPaθ_(se)的高能区的长期存在,有利于上升气流增强,水汽长时间大量输送有利于台风的发展和维持,也有利于强降雨的形成。这些物理量的变化与雨量增大和减小有6~12 h的提前。呈喇叭口状的杭州湾及南面四明山、狭长东北一西南走向的象山港以及南岸的山脉等地形有迎风坡作用和地形辐合,对东北气流参与造成的降雨有增幅作用。