我国中部区域人工增雨天气系统分型及典型天气系统特点

利用常规气象观测资料、自动站观测资料和探空资料等,对所选取的2004—2013年共78例降水过程进行分析,将中部区域春秋季降水过程分为3个类型:低槽/切变线冷锋型、低涡(西南涡/西北涡)气旋型、低槽/切变线冷高压型。统计结果表明,中部区域春秋季降水出现概率最多的类型依次为切变线冷锋型、低槽冷锋型和西南涡类型,各天气类型的雨区移动方向均以自西向东为主,低层700 h Pa和850 h Pa多存在西南或偏南急流,水汽主要来自于孟加拉湾。分析中部区域3种主要降水类型特征及其增雨潜力区位置发现:1)低槽冷锋类型降水一般出现在500 h Pa和700 h Pa低槽前部、地面冷锋后部,多为连续性降水;其增雨潜力区主要位于500 h Pa低槽前部、700h Pa槽前和西南急流出口区的左侧,以及地面冷锋后部或锋线附近区域。2)切变线冷锋类型降水多出现在地面冷锋后部、低层切变线两侧附近;其增雨潜力区主要位于700 h Pa和850 h Pa两切变线之间且较靠近700 h Pa切变线一侧、急流出口左侧的带状区域。3)西南涡波动类型降水一般出现在低涡中心及700 h Pa暖式切变线两侧附近,降水持续时间较长;其增雨潜力区主要位于700 h Pa和850 h Pa低涡中心附近及暖式切变线北侧区域。     

卢氏县降水天气系统统计分析

统计分析了影响卢氏县降水的天气系统,结果表明:冬春季节可能造成降水的天气系统有西风槽、低层东北风和高空西南气流相结合、高空西南气流和地面倒槽相结合等,夏秋季节有西风槽、东西向切变线、南北向切变线、黄淮气旋、华北冷涡、高空强冷平流区、偏南气流等.华北冷涡、高空强冷平流影响时,产生冰雹的可能性很大;西风槽、东西向切变线、南北向切变线、黄淮气旋、偏南气流影响时,有利于暴雨产生.     

台风与冷空气对重庆“9.17”大暴雨的影响分析

利用实况降水资料、雷达资料以及NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,对2014年9月17—19日发生在重庆的大暴雨过程进行分析研究。结果表明:(1)大暴雨的环流背景场在中高纬为"两槽一脊"的形势,高原上高空槽东移至四川盆地中东部,并引导槽后冷空气扩散南下影响西南地区。(2)台风"海鸥"减弱并演变成切变线,热带低压环流"凤凰"加强发展并向北移动,从而对副热带高压形成"挤压",使得副热带高压主体稳定少动且经向度逐渐加大,并与"海鸥"相互作用,将南海与孟加拉湾的暖湿气流及不稳定能量输送至降水区。(3)降水初期,降水区上空整层都为暖平流控制,此后随着槽后冷空气的侵入,降水区对流层低层出现弱的冷平流,且强度逐渐增强。(4)偏北冷空气由低层侵入与偏南暖湿气流交汇,引起锋生,形成一条向西北倾斜的能量锋区,同时随着冷空气向南逐渐扩散,暖湿空气沿能量锋区向上爬升,触发强烈的垂直上升运动,降水增强。     

卢氏县2009年5月27日暴雨成因分析

统计分析了影响卢氏县降水的天气系统,结果表明:冬春季节可能造成降水的天气系统有西风槽、低层东北风和高空西南气流相结合、高空西南气流和地面倒槽相结合等,夏秋季节有西风槽、东西向切变线、南北向切变线、黄淮气旋、华北冷涡、高空强冷平流区、偏南气流等.华北冷涡、高空强冷平流影响时,产生冰雹的可能性很大;西风槽、东西向切变线、南北向切变线、黄淮气旋、偏南气流影响时,有利于暴雨产生.     

2013年7月辽宁省降水异常物理机制研究

利用MICAPS常规资料和NCEP再分析资料,对2013年7月辽宁省降水异常物理机制进行了研究。结果表明:2013年7月辽宁省降水偏多发生在异常环流背景下,乌拉尔山高压脊和贝加尔湖低压槽强度大于常年,冷空气偏强且路径偏南;东亚40°—50°N处在纬向强锋区中,有利于气旋生成发展;副热带高压脊线比常年偏北2个纬度,西北侧暖湿气流活跃。7月中高纬地区有3次明显冷空气向南侵入至40°N,与中低纬北上至40°N及以北的暖湿气流交绥形成暴雨,影响系统分别为华北气旋、蒙古气旋冷锋和副热带高压西侧辐合线,不同影响系统暴雨过程的物理机制存在差异。3次暴雨过程中,华北气旋暴雨水汽供应最充沛,水汽源地不仅有西太平洋、南海、东海和黄海,还有孟加拉湾;暴雨区水汽主要由副热带高压外围西南或偏南气流向北输送,东海北部和黄海是水汽汇合及输送量最大的区域。高空急流受贝加尔湖低槽强度影响,不同影响系统高空急流演变和强度不同,低空急流分布与强度及高空辐散区、低空辐合区相对高、低空急流轴分布的位置也不同;高、低空急流耦合发展及高空辐散区、低空辐合区叠置产生的强垂直上升运动造成了水汽强烈辐合,其中华北气旋暴雨水汽辐合最强,水汽辐合层顶达850hPa,蒙古气旋冷锋和副热带高压西侧辐合线暴雨水汽辐合顶在900hPa附近及以下。热力分析表明,3次暴雨过程环境大气中层均有干冷空气侵入,增加了降水对流的不稳定性。     

一次陕北区域性暴雨过程的诊断分析

利用常规观测资料和NCEP1°×1°6h再分析资料,对2014年7月8—9日陕北一次区域性暴雨过程进行了分析,结果表明:暴雨过程在河套北部冷空气和高原槽前的偏南暖湿气流共同作用下形成,高原槽、低涡切变是主要高空影响系统,西北路冷锋是地面的主要影响系统,降水主要发生在冷锋附近到其后部低层冷空气与高空暖湿气流交汇区域。雷达回波分析表明,暴雨过程有两个不同的降水时段,8日14—20时主要为对流性降水,回波强度大于55dBz的带状回波,造成陕北东部出现了20~50mm的降水;9日02—08时为冷锋后的层状云降水,回波以均匀的层云降水回波为主;速度图在2.4km高度上有18m/s左右的偏南急流,是降水持续的主要原因。物理量分析表明,暴雨落区与700hPa的水汽通量散度大值区对应很好;暴雨区上升运动层深厚,最大上升运动区在600hPa附近;在暴雨区北侧为冷锋后部的东北风下沉气流,同时暴雨区上空有西南风上升气流,这股气流沿着暴雨区北侧低层冷空气爬升,冷暖气流交汇,产生强降水;暴雨发生在能量锋区附近,陕北地区对流层中低层有显著锋生,有利于上升运动的加强,形成强降水。     

珠江三角洲3月份暴雨天气形势分析

对1956～2009年珠江三角洲地区发生在3月份的暴雨的环流形势和天气系统进行了统计分析,结果发现,500hPa南支槽、850hPa滇黔桂地区活跃的低涡系统、切变线南侧的西南偏南急流、适度的冷空气、良好的高层辐散等天气系统的有机配合是珠三角3月份暴雨发生时的共同特征.对影响珠三角3月份暴雨的低涡进行统计,发现两条移动路径及一个影响关键区:103°～112°E,21°～27°N.3月份暴雨期间,切变线通常不在广东境内甚至远离广东,但低涡及切变线南侧的强西南偏南风输送的暖湿气流沿着珠江口的喇叭型地形北上辐合,是导致珠三角地区暴雨的重要因素.     

高原低值系统影响下一次极端强降水天气诊断分析

采用常规观测资料、地面加密观测资料、逐时云顶亮温TBB资料和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料,对2013年7月8~11日四川盆地持续性暴雨天气过程的中尺度对流系统活动及其发生发展的物理机制进行了分析。结果表明:(1)暴雨过程发生在对流层中层中高纬度两槽一脊稳定维持的环流背景下,由活跃的高原低值系统以及异常稳定的副高西侧偏南气流配合低层冷空气作用造成。(2)极端降水过程分为暖区强对流性降水和相对稳定的锋面降水两个阶段;暖区对流性降水阶段,偏南暖湿气流源源不断向盆地输送水汽和能量,为暴雨发生提供了高能高湿条件,大气层结极不稳定,中尺度对流云团发展旺盛;锋面降水阶段层结趋于稳定,对流云团有所减弱,但仍有充足的水汽输送且降水云系稳定少动,致使盆地西部产生持续性降水。(3)500h Pa高原低槽前的正涡度平流诱发盆地西部低层气旋性涡度增加、低涡生成和发展,致使暖湿气流持续在盆地西部形成辐合上升,为暴雨的维持提供了很好的动力条件,两个降水阶段均为明显的低层辐合高层辐散的特征,暖区对流性降水阶段正涡度发展较锋面降水阶段更强。(4)青藏高原东侧的地形作用强迫气流在盆地西部强烈辐合上升,使得暖湿水汽更加有效率地形成降水,是此次极端强降水天气出现的一个重要动力因素。      

2009年秋季沈丘县连阴雨天气过程分析

从环流形势、影响系统和水汽条件等方面分析了2009年9月7-20日沈丘县出现的历史罕见的秋季连阴雨天气过程的成因:副高脊线位于25°N以北、西伸脊点位于108°E,北部冷空气南下受副高阻挡,在40-50°N形成平直西风带锋区,锋区南侧偏西西北干冷气流与副高边缘西南暖湿气流交汇,切变系统频繁建立,是导致该区连阴雨天气的产生机制.亚洲两槽一脊型建立,蒙古东部低涡加强、东移南下,副高脊线南撤至20°N附近,预示了连阴雨天气结束.     

三类沙尘暴过程环流特征和动力结构对比分析

利用地面、高空气象观测资料、NCEP再分析资料等对冷锋、蒙古气旋、高压底部倒槽型3类天气过程的大尺度环流、动力和热力结构特征进行了对比分析。结果表明,从大尺度环流特征来看,冷锋型、蒙古气旋型均在高纬地区形成尺度较大的槽涡,槽涡底部出现低槽分离并向南发展,在中纬度诱发地面冷锋及蒙古气旋,其差异在于蒙古气旋过程中往往在中纬度对流层中低层形成切断低涡;蒙古冷高压底部倒槽型过程中,中高纬度为脊前西北气流,中纬度蒙古冷高压与向北发展的倒槽在中纬度相遇形成准静止锋,并在其南侧诱发沙尘暴。从动力、热力结构来看,冷锋型、蒙古气旋型在对流层中低层均呈现典型的斜压结构,冷锋型过程锋区异常陡立,700 hPa以下近于垂直,上升运动呈倾斜形态,并在对流层中低层形成高值中心;蒙古气旋型过程中,气旋区形成8~10个纬距上升气柱,贯穿整个对流层;蒙古冷高压底部倒槽型过程中,沿经向700 hPa以上形成南北风的明显交汇,而在其下方形成南侧沙尘区上升、北侧高压区下沉的垂直正环流。     

哈尔滨太平国际机场初雷天气分析

本文基于MICAPS天气实况资料,通过高低空环流场、K指数和垂直温度层结以及气象要素等方面研究了哈尔滨太平国际机场一次罕见的伴有扬沙和雨夹雪的初雷天气过程,得出以下结论：此次天气过程主要受蒙古气旋东移影响,哈尔滨机场受低涡前暖平流控制,有利于水汽的输送,后期随着冷空气的南下,地面转为冷锋影响,锋前后有强烈冷暖平流,且温度梯度较大,850hPa风向风速辐合条件较好,有较好的辐合抬升条件。较为强烈的低层低涡辐合系统是本次对流性天气的动力条件,低涡前后西南风和西北风引起的冷暖空气交汇是本次对流性天气的热力条件。风向风速、温度等气象要素在此次天气过程中存在明显变化。     

乌鲁木齐机场一次寒潮多相态降水过程分析

利用常规观测资料及新疆区域自动站、乌鲁木齐风廓线雷达、多普勒雷达资料,针对2015年2月13日发生在乌鲁木齐地区的一次雨雪天气过程,从大气背景环境、风温垂直结构、冷暖平流及雨、雪相态转换成因等方面进行分析。结果表明:此次寒潮降水天气的大尺度环流背景是中亚地区高空脊向极区发展,脊顶北风引导极地冷空气南下,在西西伯利亚地区发展成大槽。大槽东移进入新疆地区后,槽后冷空气与北上的西南暖湿气流在天山山区汇合造成此次寒潮降水天气。乌鲁木齐机场出现雪转雨再转雪等相态转换,是由于先受冷平流控制,随着地面冷锋前部暖平流临近,低空暖层厚度加大,降雪粒子在降落过程中融化为雨滴,地面降水相态转为雨夹雪和雨,冷锋系统进入后,再次处于冷平流控制下,降水相态再由雨转为雪。风廓线雷达风场资料的分析结果表明,空中冷暖平流的性质和转换与降水相态变化有较好的对应关系;风廓线垂直速度显示,降雪粒子与雨滴粒子相比,垂直速度较小且雨滴粒子主要集中在1000 m以下。利用多普勒雷达产品分析地面冷锋的移动、空中冷暖平流的变化,有助于对降水相态变化的预报。     

2012年载人航天主着陆场区极端降水事件的形成机制

利用卫星资料、航天主着陆场区观探测资料和NCEP的1o×1o再分析资料,对场区2012年6月一次极端降水事件进行研究。结果表明：极端降水是在异常偏强的冷、暖空气交汇对峙过程中产生的;500 hPa为贝加尔湖低涡东南部西南气流,850 hPa为东北-西南向冷切变,高空构成北槽南涡形势,地面由前期冷锋演变为后期地面倒槽;大气高温高湿,中层对流不稳定;异常偏强的冷空气来自北方,从底层楔入,一方面与暖湿空气汇合产生辐合上升,另一方面抬升暖湿气流,使上升运动加剧,降水增加。由于暖湿气流势力偏强,冷空气在南下过程中减弱变性,移速减慢,鄂霍次克海阻塞高压脊稳定少动,促使冷暖空气在场区对峙时间延长,异常降水事件出现。     

2009年5月9—10日华北南部强降水天气分析

应用常规天气图、地面加密降水观测资料、探空资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对2009年5月9—10日华北南部大范围持续性强降水天气过程进行分析研究。结果表明,强降水是在冷空气与西南暖湿气流交汇的过程中产生的。500 hPa为槽前西南气流,850～700 hPa为东北—西南向切变线,地面冷锋转变为静止锋,之后生成弱的气旋波向东南方向移动消失。大气高温高湿,中层为弱的对流不稳定和对称不稳定。冷空气从底层锲入,一方面与暖湿气流汇合产生辐合上升,另一方面抬升暖湿气流,使上升运动加强,降水增幅。中高层空气暖湿,0℃层较高,以强降水天气为主,伴有雷电。由于暖湿气流较强,冷空气在南下过程中逐渐减弱,速度减慢,冷暖空气在黄河下游长时间对峙,强降水持续时间长。     

2012年航天主着陆场区极端降水事件的形成机制

利用卫星资料、航天主着陆场区观探测资料和NCEP1白1?再分析资料,对场区2012年6月一次极端降水事件进行研究。结果表明：极端降水是在异常偏强的冷、暖空气交汇对峙过程中产生的;500hPa为贝加尔湖低涡东南部西南气流,850hPa为东北～西南向冷切变,高空构成北槽南涡形势,地面由前期冷锋演变为后期地面倒槽;大气高温高湿,中层对流不稳定;异常偏强的冷空气来自北方,从底层楔入,一方面与暖湿空气汇合产生辐合上升,另一方面抬升暖湿气流,使上升运动加剧,降水增加。由于暖湿气流势力异常偏强,冷空气在南下过程中减弱变性,移速减慢,鄂霍次克海阻塞高压脊稳定少动,促使冷暖空气在场区对峙时间延长,异常降水事件出现。     

2010年新疆北部暴雪异常的环流和水汽特征分析

2010年新疆北部地区暴雪异常偏多,降雪量和积雪深度记录突破历史极值。利用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°再分析资料,对北疆暴雪时空分布特征进行了分析,并对2010年两种暴雪类型发生时的大气环流、水汽输送特征进行了合成分析。结果表明,北疆暴雪多发生在山区和迎风坡上,在暴雪形成过程中地形作用不容忽视;北疆暴雪的发生与极锋急流和副热带急流的位置、强度密切相关,两支急流的叠加和汇合是冷锋暴雪发生的主要大尺度环流形势,极锋急流在暖区暴雪中占主导地位;冷锋暴雪是由北方冷空气与西南暖湿气流汇合造成的,而暖区暴雪是北方南下的冷空气相对更冷而形成的冷暖汇合造成的;冷锋暴雪时地面高压呈西南—东北向,暴雪发生在强冷锋锋区内;暖区暴雪时地面高压呈西北—东南向,暴雪由冷锋前暖锋引发;新疆北部暴雪的水汽以接力的方式输送,伊朗副热带高压的强度和位置的变化对暴雪的水汽输送起决定性作用。     

鄂东一次大暴雨过程的成因分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、卫星云图TBB资料和逐小时地面降水资料对2012年7月12~13日发生在湖北东部地区一次大暴雨过程进行了分析,结果表明:(1)在华北横槽转竖带动冷空气南下的过程中,中低层有中尺度低涡的发生发展,中尺度低涡的稳定维持与副高外围西南暖湿气流共同作用,导致了这次强降雨的发生。(2)鄂东强降水主要由两个中尺度暴雨云团影响,前一个暴雨云团为MCC,受副高外围西南气流向偏东方向移动,后一个暴雨云团受冷空气影响向东南方向移动。(3)低层露点锋与本次强降水天气过程的发生发展有较好的对应,锋区北侧偏北气流穿越露点锋,使得低层气旋式涡度增大、辐合加强。(4)本次过程干湿空气的相互作用形成能量锋区,锋区的维持和加强导致了强降水的发生。      

一次北上江南气旋的结构特征与演变机理分析

利用常规的高空、地面观测、NCEP的1°×1°再分析资料和FY-2E水汽图像等资料,分析了一次北上的江南气旋降水分布、生成环境、结构特征及气旋发展和移动的成因。结果表明:(1)气压场形状和强降水落区的演变类似于Shapiro-Keyser气旋模型。(2)江南气旋发生并向北发展,表现为250 hPa高空辐散,500 hPa西北槽与高原东部槽东移合并、下游脊加强环流的背景。(3)这次气旋虽然没有出现Shapiro-Keyser气旋模型中明显的暖锋后弯现象,但在低压中心附近存在弱的暖核,该核主要位于850 hPa以下层次。(4)当正相对涡度区随高度向西倾斜、地面气旋中心西侧的冷锋锋区增强、高层相对涡度值增大时,气旋处于快速加深过程中;当高低层正相对涡度中心几乎垂直重合、且对流层低层冷锋锋区减弱,则气旋缓慢发展。(5)暖湿气流向北发展和垂直于暖锋的次级环流加强使得暖锋附近的降水增强。(6)用准地转ω运动方程诊断得到,在气旋的初生阶段,地面气旋上空垂直上升速度几乎为0,气旋基本不发展;但其下游暖平流和高低层涡度平流差值大,有利于气旋快速向东北方向移动。在气旋发展阶段,地面气旋上空垂直上升速度加大,气旋快速发展,但其下游暖平流和高低层涡度平流差值减小使得气旋移速缓慢。在气旋发展停滞阶段,地面气旋上空垂直上升速度微弱,气旋发展趋于停止,且其下游暖平流和高低层涡度平流差值继续减小,气旋移速进一步变缓。     

基于NCEP资料的一次东移引发暴雨的江淮气旋结构特征分析

2015年5月1—2日由江淮气旋引发了一次江淮和江南暴雨天气过程,利用常规地面、高空观测、6 h一次的NCEP1°×1°再分析场、星下点分辨率为5 km的FY-2E水汽云图等资料,重点分析了江淮气旋的生成环境、结构特征、演变过程及东移原因,在此基础上分析了此次暴雨过程的成因。结果表明:(1)这次江淮气旋生成于500 h Pa西风槽前,西南涡沿暖切变线东移、地面冷锋进入低压倒槽的顶端;此后该气旋向东移动,但强度逐渐减弱。(2)这次江淮气旋表现为中低层浅薄系统,温度锋区弱,与经典的深厚温带气旋结构不同。江淮气旋生成时,正相对涡度区随高度向西倾斜;当高低层正相对涡度区逐渐垂直重合时,江淮气旋减弱。(3)暴雨的产生与低空急流输送的丰富水汽、500 hPa高空槽前中低层低涡、切变线、气旋等引起的强上升运动有关;暴雨区南北两支次级环流圈的存在有利于强上升运动的维持;地形抬升作用使得降水加强。(4)地面气旋中心总是沿中低层暖平流区域及其下游高低层微差涡度平流较大区域移动,移向对流层中层上升运动区。     

2011年江苏典型和非典型梅雨锋暴雨特征对比分析

2011年江苏梅汛期分为典型和非典型梅雨锋降水两个阶段,针对不同阶段中产生的暴雨,利用常规资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用合成平均方法,从天气形势、热力和动力特征方面对其异同进行了分析。结果表明：典型梅雨锋暴雨在500 hPa中纬度低槽和副热带高压的共同作用下产生,暴雨落区在5840 gpm线附近,对流层低层有切变线,近地面梅雨锋特征显著,经向风扰动为深厚的北风,暖湿气流来自于孟加拉湾和南海中北部;非典型梅雨锋暴雨时,中高层江苏处于天气尺度深厚低槽前的西南气流中,冷空气来自东北冷涡后部,低层有倒槽辐合线,近地面锋区较弱,异常强盛的暖湿气流由南海经台湾海峡和东海北上,对流层低层经向风扰动为南风,中高层为北风,暴雨产生在低层南风风速辐合区;两类暴雨的落区均位于锋区暖的一侧以及假相当位温(θse)和比湿(q)大值区的北侧以及强上升运动区。