副高后部中尺度对流云团的发展和衰弱分析

1997年8月1～2日,受副高后部中尺度对流云团的影响,辽宁出现1次暴雨天气过程。本文分析了这场暴雨的中尺度雨团和中尺度对流云团的活动特征,揭示了中尺度对流云团的发展和衰弱的大尺度环流背景和环境物理条件。     

防城港市一次连续性大暴雨过程的中尺度特征分析

(1)概况2004年7月20~22日,广西大部出现了一次暴雨到大暴雨、局部特大暴雨的天气过程,中心在防城港市,20日防城24h雨量364mm、港口247mm。(2)大尺度环流背景、影响系统7月19日08时,500hPa东亚地区维持两槽一脊环流形势,我国中东部为一深厚高空槽,呈阶梯状,槽底伸到中南半岛。20日08时,副高加强西伸,500、850hPa华南地区形成一偏南风急流。850hPa从东北到华南地区都有切变线。(3)中尺度特征分析1中尺度暴雨分析满足以下条件之一者定义为中尺度暴雨:(1)相邻2个或2个以上的气象台站3h雨量≥30mm。(2)一站3h雨量≥60mm。按以上定义,这次过程共有6次中尺度暴雨。20日5~8时为第一次,8~11时,11~14时,14~17时,20日23时~21日2时,22日8~11时分别为第二到第六次过程。2中尺度对流云团分析:每个中尺度暴雨都由一个或多个中尺度对流云团影响造成。对流云团20日4时左右在防城港局地生成并发展,6时云顶温度达-143℃,8时升至-77℃;第二次降水高峰出现在10时左右,防城上空云顶温度为-83℃,最强降水也出现在6时和10时左右,5~8时3h雨量为159mm,8~11时为131mm。对流云团一直维持到16时。第5次强降水出现在21日00~02时,云顶温度最低达-83℃,与高空槽配置的云系减弱,冷云区不宽,降水出现在局部。第6次强降水出现在22日10时左右,中心在东兴,其上空云顶温度为-73℃。3雷达回波特征分析:20日4时,北海雷达资料显示:防城港境内有较强雷达回波,呈片状分布,缓慢向偏东方向移动,面积不断扩大,6~7时覆盖了防城港和钦州地区,强度在40~45dbz之间,7~9时面积缩小,但防城港境内回波强度增强,在45~50dbz之间。9~11时防城回波强度在40~45dbz之间,与之配合,此两时段三小时雨量也最大,16时以后逐渐减弱消散,强降水结束。21日05时前雷达资料缺。22日00时仅东兴境内有回波生成发展,10时左右回波强度为40~45dbz。     

一次热带低压引发上海特大暴雨过程的中尺度系统分析

作者利用每日4个时次的1.×1. NCEP资料、逐时的GMs 5卫星红外云图资料、雷达组合反射率及雷达回波顶高图像资料和上海雨量自动站观测资料,对2001年8月5至6日上海特大暴雨过程进行了分析,认为:(1)停滞在上海地区的热带低压为此次特大暴雨的发生提供了有利的背景,而低压内部不断更替出现的中尺度对流云团是暴雨的直接制造者;(2)5日夜至6日晨,热带低压内至少有四个中尺度雨团发生发展,雨团的水平长度小于100 km,宽度约50km,生命史1～3 h不等,属于典型的β中尺度系统;(3)来自西太平洋和南海的暖湿气流向上海地区输送了充足的水汽;(4)热带低压内对流层低层的辐合、高层的辐散有利于强上升运动的维持,强上升气流携带充足的水汽、能量有利于对流云团的发生发展,产生降雨.     

中尺度雨团在区域性暴雨中的作用

对2000年8月19日信阳一次区域性大暴雨过程中各站逐时降水资料分析发现信阳区域性暴雨是由1～3个相互分隔的中尺度雨团构成,中尺度雨团的移动决定了暴雨的分布,中尺度雨团移动方向与地面风向一致.     

渤海西海岸带大暴雨中尺度云团空间结构分析

利用FY-2E和CloudSat卫星、多普勒雷达、T639L60物理量、雷电及实测降水等资料,分析了2010年7月19日、8月4日和21日渤海西海岸大暴雨天气的中尺度云团时空分布.结果表明,从红外云图、水汽云图与6h雨量叠加可明显看出有多个β、γ中尺度云团,并以50～60 km·h-1的速度沿副热带高压588 dagpm线西北侧的引导气流方向移动,强降水时段TBB温度值为-96～-115℃,涡旋状云系对应低层中尺度低涡,带状云系对应低层中尺度切变线.同步雷达反演显示,β中尺度对流云团强、弱交替变化周期为3～6h,天津地区减弱的雨团移到河北海岸带,在有利的低层风场辐合区产生了新的暴雨云团;该暴雨云团减弱后,对下游锦州上空的中尺度雨团发展是一个快速波动传输过程,且与多单体风暴的传播机理相似.闪电频数与强降水时段的峰值较一致,中小尺度雨团合并和低层辐合是造成短时强降水的原因之一.     

中尺度雨团在区域性暴雨中的作用

对2000年8月19日信阳一次区域性大暴雨过程中各站逐时降水资料分析发现：信阳区域性暴雨是由1～3个相互分隔的中尺度雨团构成，中尺度雨团的移动决定了暴雨的分布，中尺度雨团移动方向与地面风向一致。     

2005年一次持续性梅雨锋暴雨的分析

利用NCEP1°×1°的6小时分析资料、自动站加密雨量和常规观测等资料,对2005年6月17~21日江西省梅汛期发生的持续性暴雨过程进行天气动力学诊断分析。结果表明:这次暴雨过程是由9个中β尺度云团和12个中尺度雨团东移发展造成的。中低层辐合、高层辐散及上升运动的加强对中尺度对流云团和雨团加强发展有重要作用,与暴雨强度有很好的对应关系。在850hPa的西南急流中不断有急流核生成并发展东移,中尺度暴雨云团和雨团出现在急流核北侧约200km处。     

2008年8月10日北京地区暴雨过程的诊断分析和数值研究

利用地面和探空加密资料、FY-2C黑体辐射亮温(TBB)以及NCEP资料,对2008年北京奥运会期间(8月10日)发生的一场区域性暴雨过程进行了初步分析,并利用WRF模式(V3.0),针对此次暴雨过程的性质设计了一系列数值试验,探讨了此次暴雨过程数值模拟和预报中模式物理过程的敏感性。结果发现:(1)引发暴雨的中尺度对流系统经历了3个阶段,即低槽云系中零乱弱对流云活动(北京西部山区)、低槽云系中镶嵌的波状对流云团活动(北京中西部地区)以及尺度较大的中β尺度对流云团发生发展阶段(北京中东部地区)。地面中尺度雨团与中尺度对流系统的活动特征一致,即经历了北京西部山区的零乱雨团和中西部地区波状雨团以及中东部地区中β尺度雨团活动阶段。(2)暴雨中尺度对流系统发展前处于高水汽环境、抬升凝结高度低、一定的对流不稳定能量和有利的地面抬升条件,暴雨中尺度对流系统发展过程中有明显的对流不稳定能量积聚与释放和水汽增减过程。(3)暴雨过程中低空急流特征并不明显,暴雨可能主要由对流层低层扰动、近地面冷空气活动、天气尺度强迫以及地形等共同作用引发中尺度对流系统造成。(4)数值试验结果表明,云微物理过程不足以改变强降雨带的模拟,此次暴雨过程...     

吉林省一次区域性暴雨天气过程的TBB图像特征分析

采用FY-2C静止卫星红外云图反演的逐时TBB资料、地面逐时降水资料、欧洲中心和北京T213物理量诊断分析资料,利用天气学分析方法研究了2005年8月12～14日吉林省一场区域性暴雨天气过程的TBB图像特征,揭示了副高后部切变线上中-α尺度雨团在TBB场上发生发展移动消亡的规律,对降水过程中的卫星TBB图像特征及其与各种天气系统、物理量场和降水强度之间的关系进行了重点分析。分析结果表明:此次暴雨过程发生于偏北的副高后部,副高区与TBB>0℃区域相对应。TBB低值强云团随云带沿低空急流方向移动,且与水汽及能量输送带密切关联,强降水是呈椭圆型的中尺度对流云团中的准圆形中-α尺度云团造成。TBB低值云团面积越大、数值越低时,1h降水量≥10mm站数出现的越多,TBB≤-50℃所覆盖范围与大到暴雨落区基本一致,最大1 h降水量的雨强落后于云团TBB最低值1～3h。     

引发广西两次严重山洪地质灾害的暴雨过程分析

利用常规观测、卫星云图、雷达探测以及自动站雨量等资料,对2010年6月27—28日和2012年5月20—22日桂西北两次严重山洪地质灾害的气象条件进行了对比分析,结果表明：(1) 强降雨发生在桂西北暴雨区,最大过程雨量＞350 mm,过程最大中尺度雨团和致灾区最大中尺度雨团值分别＞100 mm·h-1和＞70 mm·h-1,集中降雨时段为02—06时。灾害开始于后半夜,发生在最大过程雨量和地质条件脆弱区,不同的地质状况对应不同的灾害;灾害性天气具有区域小、降雨时段集中、过程雨量大、强度强及引发灾害重等特征。(2) 暴雨发生在欧亚地区500 hPa呈两脊一槽型、200 hPa南亚高压脊线贯穿广西上空及季风云系活跃的背景下。高空为槽或低涡、地面为干线或锋面,属低涡暴雨型。(3) 高空要素变化为雨前降压升温、后降温。不稳定能量及层结、低层辐合、中低层涡旋、整层大气的上升运动、高温高湿及水汽强烈辐合是物理量特征。(4) 云图上对流云团生成、合并对强降雨有指示意义,暴雨发生在云团合并发展阶段;TBB值＜200 K可以作为强降雨的指标。低质心强雷达回波产生的列车效应或回波停滞和地形作用是造成强降雨的重要因素,低层辐合、高层辐散导致了强烈的上升运动,有利于强对流的发展与维持。     

济南87.8特大暴雨的云系演变及特征

1987年8月26日12时至27日03时,济南地区出现了特大暴雨,15小时雨量为270毫米,1小时雨强为102.5毫米,市区纪录最大日雨量为340毫米,平阴、长清等地同时伴有龙卷风。通过对暴雨期间的GMS—3红外卫星云图的分析,结合天气形势演变,发现这次特大暴雨与积雨云团的合并和迅速扩展有密切关系,现论述如下。     

北京“7〖DK〗·21”特大暴雨过程时空特征解析

利用高密度自动站观测记录和长序列气象站观测资料,对2012年7月21日北京地区特大暴雨过程的时空演化规律进行了分析。结果表明:"7·21"特大暴雨期间,全市累积降雨量大于100mm的站数达到211个,占全部测站数的92%,96个站累积雨量大于200mm,12个站大于300mm;多数地区降雨时长超过16h,密云大成子站降水时间最长,达到20h,强降雨时长在西南房山和门头沟最大;最大小时雨强中心出现在东北和西南区域,东北部最大雨强中心较突出;平均雨强高值阶段出现在21日18:00—21:00,其中19:00雨强最大,达到22mm/h,但最大雨强在70mm/h以上的高强度降雨发生在21日13:00—14:00(门头沟龙泉站)和19:00—22:00,20:00—21:00平谷挂甲峪站高达100.3mm/h;城区及其附近地带20mm以上量级的小时降雨强度较大,同时傍晚阶段平均累积雨量增长速率快,平均小时降水强度偏大;房山站21日雨量位居1961年以来逐年最大日降水量第2位,仅次于1979年7月18日降雨量,而全市15站平均21日雨量打破了1961年以来的最大日降水量记录,比处于第2位的1963年8月9日平均雨量高出43mm。     

一次西南低涡特大暴雨的中尺度对流云团特征

针对2007年7月8～10日四川盆地南部的特大暴雨天气过程,利用逐小时红外云顶黑体亮度温度结合地面加密雨量资料对其进行了对比分析。分析指出此次特大暴雨是由西南低涡内几个中尺度对流云团连续生消造成的,在其开始阶段有一中尺度对流复合体沿基本气流方向强烈发展,此阶段云团虽发展旺盛,但由于雨团随系统移动较快,并未造成洪灾。此云团减弱后,低涡环流仍维持并少动,又依次触发了3个中尺度对流的生成,这3个中尺度对流云团逆基本气流向SSW方向缓慢移动,造成的降水落区集中,中心雨强大,持续时间长,由此导致了暴雨洪涝的产生。强降水位置对于前向传播系统,一是在其发展的前端,二是在冷云中心的略偏后的位置,最大雨强出现在云团成熟之前发展最剧烈时,而后向传播的低涡云团强降水主要在冷云中心附近,最大雨强出现在云团发展最旺盛（冷云中心TBB最低）时。     

北京“7·21”特大暴雨过程时空特征解析

利用高密度自动站观测记录和长序列气象站观测资料,对2012年7月21日北京地区特大暴雨过程的时空演化规律进行了分析。结果表明:"7·21"特大暴雨期间,全市累积降雨量大于100mm的站数达到211个,占全部测站数的92%,96个站累积雨量大于200mm,12个站大于300mm;多数地区降雨时长超过16h,密云大成子站降水时间最长,达到20h,强降雨时长在西南房山和门头沟最大;最大小时雨强中心出现在东北和西南区域,东北部最大雨强中心较突出;平均雨强高值阶段出现在21日18:00—21:00,其中19:00雨强最大,达到22mm/h,但最大雨强在70mm/h以上的高强度降雨发生在21日13:00—14:00(门头沟龙泉站)和19:00—22:00,20:00—21:00平谷挂甲峪站高达100.3mm/h;城区及其附近地带20mm以上量级的小时降雨强度较大,同时傍晚阶段平均累积雨量增长速率快,平均小时降水强度偏大;房山站21日雨量位居1961年以来逐年最大日降水量第2位,仅次于1979年7月18日降雨量,而全市15站平均21日雨量打破了1961年以来的最大日降水量记录,比处于第2位的1963年8月9日平均雨量高出43mm。     

副高控制下两次局地短时暴雨的中尺度对比分析

利用区域自动站观测资料、MICAPS数据、卫星云图及双偏振雷达等多源气象观测数据,对2021年8月16日和9月6日浙中两次短时暴雨过程的中尺度特征进行分析对比。结果表明：两次短时暴雨均为发生在副热带高压控制背景下的准正压型强对流天气,其触发系统为流场强迫的地面中尺度辐合中心/辐合线;从10 min雨量随时间表现可见,前者为持续时间约为0.5 h的类双峰型分布,后者则呈单峰型分布;两者都是受维持时间为2～3 h的中尺度对流云团影响,前者由多个中γ尺度对流云团先后影响造成,前后两个强降水时段的中尺度对流系统结构不同,后者是由单个中γ尺度对流云团引起,强降水时段与云顶黑体亮度温度(TBB)的低值区对应,呈现出低质心降水,降水效率高。     

新疆西部"6.16"强降水过程的中尺度分析

利用常规观测、风云卫星、多普勒天气雷达、CMORPH卫星降水量融合资料和NCEP/NCAR(0.25°×0.25°)再分析资料,对2016年6月16—17日新疆西部一次罕见暴雨过程进行中尺度分析。结果表明:(1)该暴雨过程具有累计雨量大、暴雨强度强、局地日雨量破极值、短时强降水范围广等特点。暴雨区位于200 hPa高空西南急流出口区左侧、500 hPa偏南气流及700 h Pa切变线附近。较强的CAPE和K指数对该暴雨有很好的指示意义。(2)该暴雨过程发生在低层辐合、高层辐散、低层较湿的有利背景下。强正涡度、强辐合和强上升运动不断将水汽和能量向上输送,为暴雨的产生提供有利的环境条件。(3)中亚地区中尺度雨团在发展演变过程中,逐渐形成西南-东北向带状多中心雨带,中心依次到达伊犁北部沿山地区,和原有的中尺度雨团共同作用,造成暴雨天气过程。中尺度对流云团不断产生于中亚地区,在东移过程中不断发展加强依次到达暴雨区,致使暴雨区不断产生短时强降水。(4)暴雨过程两个时段的中尺度对流系统存在明显差异,第一时段主要为孤立中尺度对流系统,造成伊宁博尔博松站成为暴雨中心并出现最强短时强降水的直接系统是风场特征明显的中γ尺度对流单体并在暴雨区维持少动。第二时段为CR达50 dBz、DVIL达4 g·m~(-3),长度达70 km、宽度达10km且呈准南北态的线状中尺度对流系统,其在向东移动过程中造成多站依次出现短时强降水天气。     

内蒙古典型暴雨过程的中尺度雨团观测分析

利用FY-2E逐时云顶黑体亮温资料 (TBB)、闪电定位资料、自动气象站资料和逐时降水资料,对2009—2013年6—8月内蒙古7例暴雨天气过程的中尺度雨团特征进行分析。结果表明:内蒙古暴雨的降水强度在1~3 h即可达到暴雨或大暴雨量级,中尺度雨团活动是内蒙古暴雨过程形成原因,而80%雨团活动是中尺度对流系统 (MCS) 造成的。MCS内TBB不超过-52℃冷云区和地闪密度大值中心对雨团强度和发展具有重要的指示作用,冷锋云系中MCS造成的雨团多原地生成和消亡,TBB不超过-52℃冷云区面积小,维持时间为2~8 h,地闪密度增长缓慢而且发生频次低;冷涡云系中雨团跳跃式出现在MCS冷云区或冷空气流入一侧,出现TBB不超过-62℃冷云区,雨团出现频次高,持续出现时间可长达24 h,地闪密度增长迅速且发生频次高。7次暴雨过程中约有60%雨团伴有地闪活动,地闪密度达到最大值时刻预示未来1~3 h最强雨团出现和MCS发展到成熟。地面加密风场中尺度辐合线先于MCS和雨团出现,中尺度辐合线造成的局地辐合可作为MCS发展的启动机制。     

2005年6月18-12日浙南持续性梅雨锋暴雨过程诊断分析

利用NCEP1°×1°的6h再分析资料、常规观测资料和逐小时加密雨量资料,对2005年6月18-22日浙江省中南部地区出现的一次持续性梅雨锋暴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次持续性梅雨锋暴雨过程是在两槽一脊的大环流形势下,由中低层切变、西南涡和冷空气共同影响造成的;过程具有明显的中尺度特征,12个中尺度雨团的持续生成东移导致了暴雨的发生。正涡度大值中心值的强度和中尺度雨团的强弱以及暴雨落区有较好的对应关系;垂直速度以及垂直螺旋度的强弱和中尺度雨团的强度变化一致。急流核的出现导致水汽辐合明显加强．从暴雨区和急流核的位置配置来看,暴雨区出现在急流核的左侧。     

2005年6月18—22日浙南持续性梅雨锋暴雨过程诊断分析

利用NCEP1°×1°的6 h再分析资料、常规观测资料和逐小时加密雨量资料,对2005年6月18-22日浙江省中南部地区出现的一次持续性梅雨锋暴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次持续性梅雨锋暴雨过程是在两槽一脊的大环流形势下,由中低层切变、西南涡和冷空气共同影响造成的;过程具有明显的中尺度特征,12个中尺度雨团的持续生成东移导致了暴雨的发生。正涡度大值中心值的强度和中尺度雨团的强弱以及暴雨落区有较好的对应关系;垂直速度以及垂直螺旋度的强弱和中尺度雨团的强度变化一致。急流核的出现导致水汽辐合明显加强。从暴雨区和急流核的位置配置来看,暴雨区出现在急流核的左侧。     

2005年6月18—22日浙南持续性梅雨锋暴雨过程诊断分析

利用NCEP1°×1°的6 h再分析资料、常规观测资料和逐小时加密雨量资料,对2005年6月18-22日浙江省中南部地区出现的一次持续性梅雨锋暴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次持续性梅雨锋暴雨过程是在两槽一脊的大环流形势下,由中低层切变、西南涡和冷空气共同影响造成的;过程具有明显的中尺度特征,12个中尺度雨团的持续生成东移导致了暴雨的发生。正涡度大值中心值的强度和中尺度雨团的强弱以及暴雨落区有较好的对应关系;垂直速度以及垂直螺旋度的强弱和中尺度雨团的强度变化一致。急流核的出现导致水汽辐合明显加强。从暴雨区和急流核的位置配置来看,暴雨区出现在急流核的左侧。