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。     

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.     

十堰市一次区域性暴雨天气过程的中尺度分析

利用2005年6月24～25日500、700、850hPa高空天气图,地面天气图及高空各层的垂直速度、涡度等相关物理量场和实时卫星云图资料,对6月25日08～20时发生在十堰市的一次区域性暴雨天气过程进行了分析。结果表明:这次暴雨过程是在有利的大尺度环流背景下所引发的中小尺度对流性天气系统的作用下产生的;中尺度高低空急流的配置、中尺度对流性天气系统的云图特征与强降水的持续时间及落区有着较好的对应关系;中尺度动力场扰动、大量水汽的输送与积累是此次暴雨天气过程得以发生的直接诱因。     

冀中南一次强对流暴雨的数值模拟

利用NCEP 1°×1°再分析资料和常规资料对2009年5月发生在河北中南部的强对流暴雨天气过程进行了数值模拟。低空700 hPa流场的中尺度扰动和涡度场的加强说明：发生在河北中南部的短时强对流暴雨与东北回流密切相关 ,低空东北风的辐合,使地转平衡遭到破坏,从而引发水平辐合和辐散及铅直运动,在地转适应过程中,700 hPa中尺度环流偶在河北中南部形成并加强,对应的正负涡度对也出现并增大,使辐合上升运动增强,强对流暴雨出现在辐合场和辐散场之间区域。高空急流中心右前侧辐合导致气流下沉,向南的一支引起低空北风加大。加强的东北回流与低空较强偏南气流在河北南部相遇,耦合上升。可见,垂直环流的形成及东北回流的加强是此次强对流暴雨产生的重要原因。     

陕西中南部一次突发性大暴雨过程分析

利用常规观测资料、陕西地面加密观测资料、FY2-2C卫星TBB资料,对2007年8月8-9日陕西中南部突发性大暴雨过程进行了诊断分析.结果表明:500hPa中尺度切变线、700hPa低涡是这次暴雨的主要影响系统,MCC是造成此次暴雨的直接原因.暴雨的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡"正负区叠加"的配置是暴雨发展的有利形势.暴雨区发生在700hPa湿位涡正压项的零线附近及负值区等值线密集区中,700hPa低涡东侧的强辐合区与200hPa西北风高空急流右侧的强辐散区叠置,为暴雨区提供了持续强劲的上升运动.     

青藏高原东侧一次连续大暴雨过程湿Q矢量分析

利用常规探空和地面实测资料，对2005年7月18—19日出现在青藏高原东侧的一次区域性大暴雨天气过程进行了非地转湿Q矢量诊断分析。结果表明：（1）暴雨出现在湿Q矢量散度负值中心激发的非地转上升气流区附近，在强降水期散度负值中心达到最强，范围较窄，与暴雨区对应得较好。（2）700hPa湿Q矢量涡度正值中心与其散度负值中心重叠的区域是中尺度低值系统发展的有利区域，与暴雨区对应。（3）700hPa湿Q矢量锋生中心可以对应12小时后的暴雨区；当有不稳定能量大量释放后，有锋消作用，暴雨将逐渐减弱。     

对湖北省2000年5月一次暴雨天气过程的分析

使用2000年5月22－25日500hPa、700hPa、850hPa以及地面天气图资料，描述了当年5月24日发生在湖北境内一次暴雨天气过程的高空和地面天气形势；同时根据武汉暴雨研究MAPS模式提供的有关物理量格点场资料，对此次暴雨天气过程的能量场、散度场、涡度场与水流通量散度场进行了分析。其结果表明，中低层低涡、切变线以及地面中尺度耦合带是形式这次暴雨过程的主要天气系统，且地面中尺度辐合系统与大暴雨落区存在很好的对应关系。     

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.     

一次暴雨过程的数值模拟分析

利用中尺度数值模式MM5模拟产品和CINRAD／SC多普勒天气雷达资料，对2005年9月20日一次鲁南地区大范围的切变线暴雨过程进行分析，表明，稳定的大尺度环流背景下的纬向切变线是产生暴雨的天气尺度系统，切变线上多个中小尺度气旋性涡旋使降水强度增大，造成局部特大暴雨；对流层中低层稳定维持的西南气流为强降水提供了水汽和不稳定能量，并造成大气层结对流性不稳定，也使降水得以持续；强降水区上空存在正涡度柱、散度柱、上升运动柱，涡度和上升运动柱中在高、低层各存在一个大值中心，散度场低空辐合高空辐散明显，当低层上升运动中心降低到850hPa以下和涡度、散度柱发生倾斜时，雨强则迅速减小。     

青藏高原东侧突发性暴雨的湿位涡诊断分析

利用MICAPS系统提供的常规观测资料对2004年6月29日、2004年8月10日发生在关中和陕北的突发性大暴雨进行湿位涡诊断分析。分析表明，700hPa等压面上，MPV1≤-0．3PVU中尺度对流不稳定区的生成、伴随对流不稳定区临近上游MPV1≥0．3PVU中尺度对流稳定区的生成，是形成突发性暴雨的湿正压场特征。伴随高原槽东移入河套（或关中），槽后有MPV2〈0湿斜压中心生成，槽前有MPV2〉0湿斜压中心生成，正负湿斜压中心在暴雨区及其临近上游生成MPV2等值线密集区，形成了突发性暴雨的700hPa湿斜压场特征。暴雨区上空有深厚湿位涡负值层的形成，伴随暴雨区上游对流层中低层有正湿位涡柱东移在暴雨区形成陡直的湿位涡等值线密集区，对突发性暴雨的发生有指示意义。扰动湿位涡的三维空间结构及其演变也是青藏高原东侧突发性暴雨预报当中可利用的重要信息。     

中尺度对流系统影响西南低涡持续性暴雨的诊断分析

利用加密自动站降水资料、FY-2E卫星云顶相当黑体温度TBB资料和NCEP再分析资料,对2010年7月16-18日四川盆地持续性暴雨天气过程中的西南低涡及伴随发展的中尺度对流系统(MCS)进行了分析。结果表明,500 hPa高空槽、700 hPa中尺度切变线和暖湿气流为MCS的发生提供了良好的环境条件;地面降水时空分布具有明显的中尺度特征,MCS是造成暴雨的重要原因;暴雨中心集中在TBB冷云区或边缘梯度密集带。在西南低涡发展过程中,MCS有利于激发上升气流,中低层的上升气流和正涡度配合利于热量和水汽垂直输送,高层的辐散进一步促使MCS的发展。水平涡度平流和涡度垂直输送项的配置影响上升气流和涡旋系统的发展,MCS对西南低涡的移动有一定的引导作用。有无MCS伴随发展时,对流活动对热量和水汽的输送能力迥异。     

重庆"9·4"特大暴雨天气过程数值模拟分析

本文利用MM5中尺度数值预报模式对2004年9月4日发生在重庆的特大暴雨天气过程进行了模拟。模拟结果表明,模拟降水的落区和量级效果较好,通过对造成此次暴雨天气的中尺度天气系统西南涡的分析,模拟结果是西南涡的强度和中心与实况分析都是一致的。结合高低层的物理量场分析形成暴雨发生条件和落区分布的物理概念模型,水汽的输送和辐合从低层到高层是沿着西南气流的方向向东倾斜,落区的分布与中高层500 hPa~300 hPa的风场辐合相关性非常好,降水强度与垂直速度的强度和上升高度有关。     

“7·22”长江中游暴雨中尺度系统的数值模拟与分析

利用中尺度暴雨模式较成功地模拟了2002年7月22～23日发生在长江中游的暴雨中尺度天气系统，结合地面加密和常规观测资料对暴雨中尺度天气系统进行了较为详细的分析。结果表明：(1)大别山西侧的暴雨由中α尺度切变线上中β尺度低涡造成，湘鄂交界地带的暴雨由切变线上气旋性扰动造成。(2)高空槽前的正涡度平流为暴雨中尺度系统形成提供了启动机制：在正涡度平流的作用下，对流层中低层降压产生变压风辐合造成上升运动，低层暖湿气流抬升促使对流不稳定能量爆发形成局地对流产生暴雨。     

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。     

一次西南涡引发MCC暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析

利用常规观测资料、自动站资料、卫星资料和多普勒雷达资料,对2008年6月30日至7月1日发生在滇东北和四川盆地南部一次暴雨天气过程的分析发现,850hPa四川盆地南部西南涡引发的中尺度对流复合体（mesoscale convective complex,MCC）是暴雨的直接影响系统,700hPa青藏高原东南侧西南涡引发的中尺度对流云团并入MCC后导致MCC迅速加强并向西移动。MCC生成于对流层高层急流出口区左侧强辐散区和低层强辐合区。雷达回波上“人”字形回波、平行短带回波和逆风区的出现说明MCC内部存在多个β中尺度对流系统,直接造成多个暴雨中心。MCC成熟阶段表现出中低层辐合和高层辐散的动力特征,其前沿中层以下有强气流流入,以上则有强气流流出。MCC消散阶段从低层到高层都有强西南气流进入,相应气流辐合减弱,失去中尺度组织结构。     

新疆夏季一次特大暴雨天气成因分析

通过对新疆2007.07.17大暴雨过程的T213产品物理场进行解释分析,根据揭示其动力、热力和水汽场特征,进而找出新疆大暴雨天气预报的指标。结果表明:新疆2007.07.17大暴雨天气发生在对流层中层强烈的上升运动区、对流层中低层Ω型θse高能舌中心附近以及对流层中低层偏东气流与中层偏南气流和高层偏北气流交汇处的重合区内;而对流层中低层东路水汽的输送对大暴雨的贡献最为重要。T213产品的涡度、散度、垂直运动、风场、流场、水汽通量、比湿、T-Td场在预报时效上与暴雨区一致;假相当位温场、水汽通量散度场在预报时效上超前于暴雨。     

河南特强暴雨β中尺度流场发展机理的数值模拟研究

采用宇如聪等研制开发的η坐标有限区域中尺度暴雨数值预报模式AREM,对2004年7月16—17日发生在河南的一次特大暴雨过程进行了数值模拟。模拟结果表明:凝结潜热促使对流层中层大气在β中尺度水平范围的气柱内得到加热,中高层大气的等压面抬高并形成β中尺度高压,中低层大气的等压面降低并形成β中尺度低压,上下层的共同作用促进了垂直运动的迅速发展。当上升运动强烈发展时,在其四周有明显的补偿下沉气流出现:在强上升运动南侧,对流层高层辐散气流向南回流导致对流层高层出现中尺度垂直环流圈,它的下沉支融入上升运动区南侧的补偿下沉气流中,并将高空的水平动量带到对流层低层形成一支新的β中尺度急流;在强上升运动北侧,对流层低层发展出了一支中尺度垂直环流圈,其下沉支向南的辐散气流与低层西南暖湿气流汇合,形成β中尺度辐合线,加强了暴雨区上空低层的辐合;在强上升运动东侧,对流层低层也有一支中尺度垂直环流发展,其下沉支中向西的辐散气流使该区域原来较为一致的西南气流出现向东的偏转,从而在西南气流中形成气旋性弯曲,更进一步加强了β中尺度辐合线上的辐合。对流层低层非地转涡度的强烈发展是β中尺度气旋形成的重要原因。最后给出了强暴雨β中尺度流场发展机理的三维空间示意图。     

毛乌素沙地南部边缘一次大暴雨过程的中-γ尺度特征及成因分析

利用MICAPS资料、多普勒雷达资料和NCEP资料,对2010年8月10日08:00-11日08:00(北京时)毛乌素沙地南部边缘地带一次大暴雨过程的中-γ尺度特征及成因进行了分析。结果表明,强降水发生时,在多普勒气象雷达速度场上可观测到西南低空急流的生成和增强,以及西南低空急流左侧中-γ尺度气旋式辐合的生成和维持,并在反射率因子图上出现>50dBz的强回波区;暴雨过程中单站要素表现为气压持续降低并出现≥4.0m·s-1的最大风速(南风);伴随强降水的开始,暴雨区主要受水平平流项和水平辐散项作用,600hPa以下对流层低层的涡度收支增大,800～700hPa达6×10-9s-2;受水平平流项作用,350～100hPa维持涡度收支负值,在150hPa附近达-6×10-9s-2;视热源Q1的垂直廓线显示,伴随暴雨区最强降水即将开始时,主要受局地变化项和垂直输送项作用,Q1在780～300hPa形成正值层;受水平平流项作用,Q1在300～220hPa形成负值层,大气热力强迫作用有利于上升运动加强和云团发展;Q1的累积分布显示,临近暴雨发生时,暴雨区靠近上游生成Q1>20J·kg-1·s-1的大值中心,而且暴雨区视水汽汇Q2>10J·kg-1·s-1。     

大气运动非平衡强迫与“98·7”暴雨云团的中尺度特征

文中对 1 998年 7月 2 1日发生在武汉附近地区的突发性特大暴雨过程之激发机制与中尺度环境场特征进行诊断 ,结果显示 :(1 )引发本次突发性特大暴雨的 β中尺度对流云团 ,其环境物理场比较特殊 ,在暴雨最强时刻 ,对流层高低层没有独立的负、正涡度大值中心区与之对应 ,辐合层并不十分深厚 (低于 5 0 0hPa) ,且气流散合强度(1 0 -4s-1 )较旋转强度 (1 0 -5s-1 )大一个量级 (D ζ)。 (2 )在暴雨临发生前 ,对流层低层中尺度辐合增长较正涡度增长大一个量级 (Dt ζt) ;到暴雨最强时刻 ,尽管气流辐合已达到 1 0 -4s-1 量级 ,但涡度变化尚未适应到散度变化的水平。散度变化超前涡度变化与高空资料时间分辨率不足是暴雨最强时刻观测到D ζ的主要原因。 (3)在暴雨发生前 1 0余小时 ,大气运动已处于较强的非平衡状态 ,且越临近暴雨发生 ,U <0的非平衡性越强 ;而在暴雨最强时刻 (7月 2 1日 0 8时 ) ,大气运动即由U <0的非平衡态转为U≈ 0的准平衡态。 (4 )对流层低层大气运动非平衡动力强迫与 2 0 0hPa等压面上的中尺度强辐散是本例暴雨和β中尺度暴雨云团发生发展的重要动力启动机制     

黄河中游一次MCC致洪暴雨综合诊断分析

为了提高对MCC致洪暴雨的预报和预警能力,利用卫星云图、MICAPS系统提供的资料以及多普勒雷达资料,对2006年7月2日黄河中游发生的一次中尺度对流复合体(MCC)和黄河中游暴雨天气过程进行了大尺度环境场和物理量的诊断分析以及三维流场结构分析.结果表明:MCC是造成暴雨的直接影响系统;对流层中低层深厚暖湿切变辐合的形成,配合对流层高层急流分支出口处生成中-α尺度强辐散、对流层低层华北冷空气南下倒灌锋生产生的动力抬升作用,形成有利于MCC生成发展的环流背景;MCC发生在高能、弱对流不稳定区;700hPa西南低空急流、850hPa分支南风气流为MCC的生成发展提供了充足的水汽和能量;涡度场和散度场的耦合、强烈上升运动的形成,成为MCC发生发展和维持的动力机制;多普勒雷达径向速度场显示,东南低空急流、配合西南低空急流的生成和稳定,西南低空急流左侧有气旋性辐合的维持、配合对流层中高层径向强辐散,构成MCC致洪暴雨的三维流场结构.