黄土高原一次γ中尺度致洪大暴雨环境场特征分析

为了提高对黄土高原γ中尺度致洪暴雨预报和预警能力,利用NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料、常规观测资料、多普勒天气雷达资料等,对2015年7月18日黄土高原发生的一次γ中尺度致洪暴雨进行了诊断分析。结果表明:700~200 h Pa深厚低涡和低层切变是这次暴雨的主要影响系统;暴雨发生前暴雨区大气层结对流不稳定增强和对流有效位能的增长为强天气的发生提供了有利条件;暴雨发生前地面图上生成的湿焓高能中心、850 h Pa和700 h Pa等压面上生成的对流涡度矢量垂直分量高值中心和暴雨落区形成很好的对应关系;线状中尺度对流系统中β中尺度对流云团的发展加强对强降水有直接影响;线状中尺度对流系统在雷达回波图上体现为多个对流单体组成的带状回波,影响暴雨区的对流单体回波中心强度50 d BZ,径向速度场分析表明γ中尺度气旋性辐合的生成和维持为暴雨的持续提供了动力条件。     

青海东部典型暴雨天气环境场特征和物理量指标

利用常规气象观测资料、卫星云图、自动站和NCEP1°×1°再分析资料,对近年来青海出现的三次典型暴雨个例从天气实况、天气形势、中尺度特征、物理量场、云图演变、自动站气象要素和地形等方面进行分析。结果表明:三次暴雨均发生在青海东北部地区,短时强降水伴雷电,暴雨过程前期晴热少雨,出现异常高温天气;三次暴雨的影响系统是副热带高压、500h Pa低槽、700h Pa低涡切变和地面冷锋等,影响系统的强度和冷空气的势力各有不同;暴雨的局地性强,而500h Pa西南急流、700h Pa低涡、地面辐合线及干线等中尺度系统对暴雨的落区有很好的指示。暴雨过程层结不稳定,暴雨的水汽源地可追朔到孟加拉湾和南海,暴雨区处在中低层水汽辐合带中,为中下层湿、上层(或高层)干的不稳定层结;暴雨区有强烈的上升运动,在400~500 h Pa垂直上升运动达到最强。云图演变上反映是该地区南部对流云与西部短波槽或冷锋云系结合加强类,影响短时强降水的对流云团云顶TBB≤-40℃,强对流发生时,云体亮温增强,同时自动站气象要素的变化为短时临近预报提供参考依据;狭谷效应增强了雨势,是产生局地暴雨的有利地形。     

2007—08—08渭河流域区域性大暴雨天气过程分析

利用陕西自动站雨量资料、常规资料、NCEP1°×1°再分析资料及FY-2C卫星等资料对2007年8月8—9日发生在陕西关中的一次区域性大暴雨综合分析,结果表明：区域性暴雨是中尺度辐合线和中尺度云团共同作用产生的;尺度分离的流场能清晰地分辨中尺度天气系统,中尺度系统与强降水中心有较好的对应;基本物理量反映出暴雨区低层有水汽辐合,暴雨出现前有能量聚集;急流次级环流为暴雨区提供了持续强劲的上升运动,为中尺度系统的产生创造了有利的动力条件。     

2017年梅雨期浙江中部连续暴雨过程的环流特征

利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°的FNL再分析资料和FY-2E卫星云图资料对2017年梅汛期前后浙江中部大尺度环流背景进行分析,同时对梅汛期三次强降水过程的梅雨锋结构、对流层低层风场对中尺度对流系统发展的影响以及中尺度云团特征等进行了诊断分析。结果表明:1)进入梅汛期,贝加尔湖长波脊发展及长久维持,带状分布的西太平洋副热带高压较常年偏强,有利于冷暖空气交汇于浙江一带,形成范围大、持续时间长的强降水;2)在垂直方向上,高空西风急流的入口区右侧与低空急流核左前方相叠加,高低空急流耦合作用明显,为中尺度对流系统维持提供了必备的不稳定机制;3)三次强降水过程均具有正涡度带随时间东移的现象,揭示了梅雨锋区低值系统沿切变线东移的特点。其中,第三次暴雨过程正涡度东移特点最明显,对流层低层的有利动力条件导致中尺度对流系统的发展及强降水的出现;第二次过程的副热带西风急流中心风速明显较第一次和第三次小,但西风急流中心位置南移至30°—35°N,正好位于梅雨锋区上空,补偿了因急流风速减小对高层辐散的影响。     

陕西中西部一次区域性暴雨天气诊断分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料、FY-2E卫星资料等,对2013年7月21—22日发生在陕西中西部地区一次区域性暴雨天气过程进行诊断分析,结果表明:副热带高压、长波槽的稳定维持为此次区域性暴雨的形成提供了大尺度环流背景;低涡切变、低空急流是暴雨产生的主要影响系统;低层辐合、对流层顶强烈辐散是形成暴雨的主要动力因子;FY-2E卫星TBB逐时演变与强降水有很好的对应关系,造成强降水的对流云团具有明显的中尺度特征。     

豫东一次特大暴雨中风暴再度增强成因分析

利用常规观测资料以及中尺度自动站资料、NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料、雷达卫星产品等,分析了2021年8月3—4日豫东暴雨过程的环流背景与中尺度对流特征。主要结论如下：(1)暴雨发生在200 hPa处于高空辐散区、500 hPa冷涡底部低槽东移的环流条件下;中低层副高外围暖湿气流与地面冷锋于豫东形成辐合,配合高空强辐散为暴雨提供有利的环流背景。(2)降水前大气处于条件不稳定,豫东区域水汽饱和;强降水期间近地层存在温度平流,使边界层产生扰动导致暴雨增幅。(3)强降水发展与两个MCS系统发生、发展及演变关系密切;暴雨落区位于中尺度对流云团云顶亮温梯度大值区且靠近其低值中心。(4)雷达回波表现为多单体合并的混合型回波,V型缺口对应地面大风;强降水时段回波低质心、高效率并存在列车效应,风速辐合位置对应新单体生成。     

高原低涡影响下的一次暖区强降水特征分析

利用地面和高空观测资料、雷达资料、FY-2E逐时云顶亮温TBB资料以及NCEP/NCAR（1 °×1 °）再分析资料等,对2014年7月30—31日四川盆地的暴雨天气过程的中尺度对流系统特征及触发机制进行分析和探讨。结果表明:（1）本次暴雨的地面中尺度风场辐合线与强降水落区有较好的对应关系,辐合线比强降水提前1 h出现,且强降水落区主要位于辐合线左侧有边界层弱冷空气影响的偏北气流范围内,同时强降水落区随地面中尺度风场辐合线移动;（2）暴雨过程临近时具有不稳定能量特别高、地面和低层露点温度大、抬升凝结高度低、湿层非常深厚等显著特征十分有利于强降水的发生,降水过程中有充足的水汽向暴雨区输送并在暴雨区有明显的辐合上升,为强降水的持续提供了较好的条件;（3）在高原低涡缓慢东移过程中,涡前的正涡度平流使低层涡度增加、垂直上升运动加强,触发强对流活动,是本次暴雨过程的触发机制之一;强对流降水造成的非绝热加热正反馈于大气,使强对流活动发展,强降水天气持续,是本次暴雨过程的维持机制之一。      

华北平原夏季降水准双周振荡与低频环流演变特征

利用华北地区夏季日降水资料和NCEP/NCAR再分析环流资料,采用功率谱分析、Butterworth带通滤波等方法,对华北地区夏季降水低频特征与大气低频环流演变进行了综合分析。结果表明:(1)华北地区夏季降水存在低频特征,主要以准双周振荡为主。(2)500 h Pa高度场大气低频环流表现为闭合的高、低压系统;850 h Pa低频流场演变要复杂一些,但它们伴随高层低频系统移动会发生有规律的变化。500 h Pa高度场上,在35°N以北,低频系统向东移动,有时也从鄂霍次克海附近向西的扩展;在35°N以南,低频系统表现为由西北太平洋向西北移动,然后再向西移动。华北夏季降水主要是直接受中高纬度低频系统影响,低纬度低频系统很难直接影响华北地区,但它们可以通过偏南偏北气流的变化影响向华北地区的水汽输送或冷空气活动,进而加强或减弱华北地区的降水强度。(3)当500h Pa 40°N-60°N范围内有低频低压从西向东移近华北地区,并诱发850 h Pa气旋或切变线生成,从而在华北地区出现明显的降水过程;当500 h Pa低频低压向东移出而后部低频高压移来时,华北地区低层850 h Pa流场就会转为辐散气流或为一致的偏北气流,降水过程结束。(4)华北地区降水发生时,高、低空低频环流有较好的配合。     

一次阻塞形势下的内蒙古暴雨过程特征分析

利用常规气象观测资料、1°×1°NCEP再分析资料、FY-2E逐时云顶亮温(TBB)资料和1 h降水资料,对2012年7月24 31日内蒙古全区性暴雨过程进行了分析。结果表明:(1)此次暴雨天气过程发生在南亚高压东伸、贝加尔湖阻塞形势稳定和西太平洋副热带高压位置偏北的大尺度环流背景条件下。(2)地面辐合以及700 h Pa切变和涡旋是暴雨发生的影响系统,中尺度对流系统(MCS)是暴雨过程中短时强降水的直接制造者,中尺度雨团出现在MCS边缘TBB梯度最大处冷空气一侧。(3)暴雨发生时南海季风涌活跃,为暴雨的发生提供了充沛水汽条件,暴雨发生前对流层低层存在大量不稳定能量,高空急流入口区右侧与低空急流出口区左侧相叠置耦合,以及地形的强迫动力抬升机制,触发了暴雨天气。(4)内蒙古西部地区水汽输送条件较差是该地区较少发生暴雨的主要原因。     

吉林省一场持续性暴雨成因及MCC特征分析

利用常规气象观测资料、区域自动站降水资料、NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料及FY-2E卫星云图资料,对2013年8月14—17日吉林省持续性暴雨过程环流形势演变特征、暴雨成因及其中尺度特征进行了诊断分析。结果表明:在异常稳定的大尺度环流背景下,中纬度锋区上先后有两次高空槽沿同一路径东移、重复影响吉林是造成持续性暴雨的重要原因。降水过程分为两个集中阶段,第一阶段以对流性强降水为主,θ_(se)锋区随高度向南倾斜,具有条件不稳定并且水汽充沛,形成较大的对流有效位能;而第二阶段逐渐转为混合性强降水,θ_(se)锋区随高度向北倾斜,在水汽输送强度、降水时间及降水总量等方面均明显强于第一阶段。强降水发生期间,先后形成α中尺度对流云团或MCC,分3个阶段影响吉林省,在云团发展阶段,具有低层气旋式涡度伴随中尺度辐合,高层反气旋涡度伴随中尺度辐散的垂直结构,且上升速度明显,同时925 hPa超低空急流前端风速辐合的反复出现亦是暴雨持续发生可能的中尺度触发机制。     

1513号台风“苏迪罗”不同阶段降水的中尺度特征分析

利用分辨率为1 °×1 °的FNL再分析资料、自动站逐小时降水资料、卫星云顶黑体亮温(TBB)资料以及雷达资料对2015年第13号台风“苏迪罗”不同阶段降水特点、引发暴雨的中尺度对流系统的环境场及其发生发展过程进行了全面分析。分析发现:台风“苏迪罗”具有强度强、在陆地上维持时间长等特点。带来的降水量大、影响范围广。其中降水主要集中在两个阶段:台风登陆过程降水及与冷空气结合引起的降水。两个阶段分别于闽北浙南一带以及江苏地区存在强降水中心,环流云系中存在着明显发展的中尺度对流云团。引发两个阶段暴雨的中尺度对流系统的环境场条件分析发现:（1）台风环流内部的中尺度对流系统的生成和发展是造成暴雨的重要原因。强降水过程发生在低层辐合高层辐散的高低空系统耦合背景下。充沛的水汽条件、地形抬升作用、冷空气入侵等条件触发了强降水。（2）闽北浙南地形抬升加强了低层气流辐合,与中高层辐散气流的相配合是引起中尺度对流活动的主要机制。台风北侧为向岸风,南侧为离岸风,水汽集中在台风主体北部辐合,非对称结构明显,这是导致第一阶段强降水中心主要位于台风主体北部的重要原因。（3）台风北上后由于台风低压环流受北侧高空槽后部冷空气影响,冷空气与南来强盛暖湿气流在苏皖地区交汇,形成强对流活动并导致第二阶段暴雨过程。      

低层偏东气流对贵州梵净山东侧强降水的作用

利用常规观测资料、地面加密自动站资料、雷达探测资料与NCEP 1°×1°再分析资料等,对低层偏东气流影响下贵州铜仁梵净山东侧4次强降水天气过程进行了分析,重点探讨了在低层偏东气流与地形共同作用下的强降水形成机制,并归纳低层偏东气流影响下的梵净山东侧强降水概念模型。结果表明:(1)高空槽、低层切变线、地面中尺度辐合线是影响梵净山东侧强降水的主要天气系统;(2)低层浅薄偏东气流对梵净山东侧强降水起着关键作用,当低空气流u分量随高度减小时,地形迎风坡气流辐合上升,而气流v分量随高度增加时,地形迎风坡会产生与山脉垂直的水平涡管,在地形抬升作用下涡管向上凸起形成两个涡管环流圈,涡度垂直分量使山脚附近上升气流加强而有利于山脚产生强降水;(3)梵净山东侧强降水区的形成存在三种机制,即迎风坡山脚多次触发对流形成雨量叠加效应、地面中尺度辐合线自身触发组织对流、回波沿地面中尺度辐合线东移形成“列车效应”,三种机制产生的降水带与地面中尺度辐合线走向一致。     

低空暖式切变线引发局地特大暴雨成因分析

利用常规观测、加密自动站降水及NCEP 1°×1°再分析资料,结合铜仁多普勒雷达观测资料对2015年7月14日夜间发生在贵州省松桃县的一次局地特大暴雨进行分析,结果发现:此次局地特大暴雨是发生在中层500 h Pa中低纬"ω"环流型稳定形势下;低层高湿高能环境为暴雨提供了充足的水汽和能量;地面弱冷空气入侵激发了对流的产生,是产生强降水的触发条件;梵净山地形对气流既有抬升又有增强气流辐合的作用,对流单体不断在其迎风坡产生;雷达回波显示对流回波单体沿着地面中尺度辐合线生成、发展、合并、移动和消亡,出现了明显的列车效应,地面辐合线对对流单体起着组织、加强和引导作用;暴雨区位于850 h Pa暖式切变线南侧、地面冷锋前部、地面中尺度辐合线北侧,而地面中尺度辐合线北侧1~1.5个纬距内是强降水的主要落区。     

渭河流域一次致洪暴雨过程的中尺度滤波分析

利用常规高空观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°的再分析资料以及25点低通滤波技术,对2003年8月28—29日发生在渭河流域的一次致洪暴雨进行了中尺度分析和探讨,分析出中尺度环流演变特征,总结了渭河流域致洪暴雨的概念模型,认为这次暴雨过程中在以西南气流为主的平均气流场上隐藏着尺度较中尺度平均流场小得多的涡旋,其移动方向和发展程度决定了强降水落区及其强度;高空西风风速脉动与低层南风风速脉动耦合形成了中尺度次级环流圈,其上升支为强降水提供了足够的动力抬升机制;而850 hPa低空急流、700 hPa中尺度低涡、南风脉动以及高空西风风速脉动等条件的合理配置是中尺度次级环流形成的必备因素;地面中尺度辐合线是本次暴雨的触发机制。     

“6.18”梅雨锋西段黔东南大暴雨个例诊断分析

利用常规气象观测资料、区域自动站资料、FY-2C云顶亮温(TBB)资料及NCEP 1°×1°再分析资料,对2015年6月17—18日发生在黔东南地区的典型梅雨锋西段暴雨进行了诊断分析。结果表明:(1)在500 h Pa两槽一脊单阻型梅雨形势下,冷空气沿贝加尔湖阻塞高压东侧南下与来自南海、孟加拉湾的暖湿气流在黔东南交汇,500 h Pa短波槽东移促使低空切变线东移南压和地面梅雨锋发展,配合200 hPa南亚高压东部脊附近的"辐散抽吸"作用,共同触发了中尺度对流系统(MCS)而造成暴雨;(2)大暴雨由多个MCS新生、东移、合并与发展加强造成,强降雨主要发生在对流云团发展到成熟阶段,TBB降低过程与降雨增强过程较为一致;(3)梅雨锋雨带上一镶嵌若干γ、β中尺度云团的α中尺度对流系统在黔东南地区维持是造成该地区清水江流域持续强降雨的直接原因;(4)低层正螺旋度中心、中高层负螺旋度中心均向下移动,且低层正螺旋度迅速增大,有利于低层切变线快速发展和降水增强;(5)低层850 h Pa水汽通量辐合带与强降雨带吻合较好。     

2008年6月5～7日阳江特大暴雨的中尺度特征

利用1°×1°的NECP/NCAR再分析资料、自动气象站每6min一次的加密资料、阳江多普勒雷达反射率因子等资料,诊断分析2008年6月5～7日以阳江为暴雨中心的广东省大范围大暴雨降水过程。分析结果表明:在青藏高原东部的低涡和小槽东移影响下,华南沿海暖式切变线加强,促进了低层水汽辐合和不稳定能量的累积,为暴雨中尺度系统的发生发展提供了有利条件;阳江地区的特大暴雨与超强降雨雨团密切相关,中尺度雨团受中尺度地面切变线或辐合区的直接影响,强降水多出现在切变线北侧。     

青藏高原东侧边坡地区一次强对流天气过程中尺度分析

利用常规气象观测资料、区域自动站资料、FY-2E卫星云顶亮温资料、兰州多普勒雷达资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2018年7月18日发生在青藏高原东侧边坡地区的一次强对流天气的环流背景、物理量场和中尺度系统特征进行了分析。结果表明:从高原中部东移的高原槽为此次强对流天气过程提供了有利的天气形势,地面辐合线和地形抬升共同触发此次强对流天气;700 hPa低空急流输送的暖湿水汽及其在暴雨区的辐合为强降水的发生提供了水汽和不稳定能量,上冷下暖的平流输送进一步增强了大气不稳定度;镶嵌在MCS中缓慢移动的中-β尺度对流风暴是产生局地短历时暴雨的直接系统。     

天津一次突发性局地大暴雨中尺度分析

利用加密自动气象站、天津MM5、NCEP1°×1°的6小时再分析资料以及多普勒雷达等资料,对2007年8月26日出现在天津东部地区的局地大暴雨进行了天气学、动力学诊断和中尺度分析.结果表明,暴雨是在大尺度环流形势由经向调整为纬向时期产生的,中低层西风槽、切变线以及地面中尺度辐合线是其主要影响系统;强降水的时空分布有明显的中尺度特征;暴雨区上空形成的斜升气流,有利于强雷暴云的稳定发展;低空东南急流和地面偏东风为暴雨区输送了大量的水汽;地面中尺度辐合线的存在和维持不仅增强了地面的辐合抬升,同时也是造成此次局地大暴雨的中尺度系统和触发条件.多普勒雷达图中明显的列车效应以及强回波伸展的高度与当天0℃层高度的对应关系也是产生强降水的主要原因.     

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。     

河南“7·19”豫北罕见特大暴雨降水特征及极端性分析

2016年7月18-20日受低涡气旋影响,河南省出现了一次全省大范围的强降水过程("7·19"),其中豫北部分地区出现特大暴雨,最大过程雨量达732 mm。本文基于自动气象站降水、地面风场观测资料、雷达组合反射率资料、常规气象探空资料和1°×1°ECMWF再分析资料,对"7·19"过程的降水特征、大尺度环流特征和中尺度系统进行了分析,同时也对比分析了"7·19"过程和1980-2016年以来发生在豫北太行山东麓的71个强降水过程(所选区域至少有一个站点的日降水量大于100 mm)的物理量场特征。结果表明:太行山地形和低涡气旋背景下有利的大尺度环流为"7·19"特大暴雨提供了充沛的水汽和辐合抬升条件;中尺度地形辐合线的生成、发展和维持、多个地面中尺度气旋移动造成的列车效应是导致局地特大暴雨的主要原因,对比不同强降水过程的物理量场显示"7·19"的动力因子具有明显的极端性特征。