华南暴雨中尺度对流系统的形成及湿位涡分析

利用MM5模式对发生在1998年5月23～24日华南暴雨和中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,简称MCS)模拟的模式输出资料,根据湿位涡守恒原理和倾斜涡度发展理论分析了暴雨和MCS形成和发展的原因.结果表明,暴雨和MCS发生在倾斜湿等熵面具有弱对流稳定性的下陷区,沿湿等熵面下滑的冷空气与倾斜上升并具有较强对流有效位能的暖湿空气在下陷区会合的过程中经历了对流稳定性减小的过程,导致暴雨和MCS发生发展区域有气旋性的涡旋发展.对流发展区域的上空满足条件对称不稳定发生的条件,MCS中上升气流呈倾斜状态.由于湿等熵面倾斜,在暴雨和MCS的发展过程中,水平风垂直切变和湿斜压度的增大也有利于涡旋的发展,使暴雨和MCS得以维持.最后,给出了华南地区湿等熵面上暴雨和MCS发生发展的一个物理概念模型.     

东风暴雨天气环境场特征的合成分析

引言 “东风暴雨天气”是指7—9月份发生在对流层低层的偏东气流中,由东风扰动造成的突发性暴雨天气。东风暴雨天气是一种中尺度天气现象,具有明显的局地性和突发性,但它们并非是随机发生和分布的,而是在一定的有利大尺度环流背景下发生和发展的。诊断分析可揭示大气动力学和热力学的基本特征,从而为该类暴雨的分析和预报提供物理依据。 本文对8例影响浙江的东风暴雨天气过程(最大1小时雨量达20mm且24小时内雨量达80mm以上)进行了诊断分析,以了解这类暴雨天气的环境场特征及产生暴雨的物理机制,进而建立合成的概念模式,可在0—24小时展望预报中参考应用。     

陕西突发性暴雨监测预警系统研究

以1970—2002年发生在陕西的突发性暴雨为研究对象,综合使用现有探测手段和加密监测信息,采用天气学分析、中尺度分析、动力学诊断、数值模拟等方法,揭示出突发性暴雨许多新观测事实;对突发性暴雨的气候与降水分布特征,环流背景场、高低空流场、能量场、温湿场和动力场特征,高空与地面的中尺度系统的空间结构,中尺度对流云团等特征及其演变,有了相对系统的认识,并以此为基础系统研究了突发性暴雨的生成规律和演变机理,建立了突发性暴雨监测预警业务平台。     

攀西地区冕宁“6.26”突发性暴雨成因分析

相比一般暴雨,突发性暴雨一直是天气预报与研究的难点和重点。2020年6月26日19时~27日02时四川攀西地区凉山冕宁突发暴雨,造成了严重灾害。为了深入认识此次暴雨过程成因,应用观测试验、卫星遥感和ERA5再分析资料,对这次冕宁“6.26”突发性暴雨过程的温、湿环境及动力特征进行了分析研究。结果表明:（1）此次暴雨是由迅速加强的MCS造成,且诱发MCS的温、湿环境具备“突发性”。在暴雨前6~12h,CAPE快速增大、可降水量增加、“上干下湿”垂直结构及热力不稳定条件得以建立。（2）强烈的上升运动在中高层气旋性涡度向低层发展增强的过程中形成,低层气旋性涡度发展又伴随强烈的上升运动,与区域地形相关的动力条件的建立和加强对强对流维持及突发性暴雨发生有重要作用。（3）暴雨过程发生在低层螺旋度与水汽耦合的最佳时段,垂直螺旋度与水汽耦合作用的增强,更易于引发暴雨过程,动力?水汽耦合对暴雨具有重要的激发作用,且湿螺旋度对暴雨落区更具有指示意义。      

露点锋与梅汛期暴雨

1983年5—6月梅汛期大—暴雨频繁出现,每次过程均与由于水汽水平分布不均匀产生的露点锋有关。露点锋是整个能量锋的主要组成部分,在暴雨天气中起着重要作用,不仅为暴雨形成和扰动的发展提供大量湿有效能量,而且对暴雨天气有着较明显的预示性。因此,我们在梅汛期除进行常规天气图分析以外,还要重视对湿度场的分析。此外,露点锋本身结构有利于在干、湿空气之间构成正垂直环流。     

一次华南西部低涡切变特大暴雨的中尺度特征分析

利用常规观测资料、卫星云图、雷达回波反演资料、自动气象站降水量以及NCEP/NCAR再分析资料,对2007年6月12—13日发生在华南西部的一次低涡切变特大暴雨过程的中尺度特征进行了分析,结果表明:(1)500 hPa高空槽经向度加大并东移南压,中低层低涡沿切变线东移,低空西南急流建立以及地面浅薄冷空气活动等天气系统相互作用触发了中尺度对流系统(MCS)的发展,造成暴雨。(2)地面降水时空分布具有明显的中尺度特征。大暴雨中心水平尺度都小于200 km,雨团持续时间5—7 h。(3)特大暴雨中心主要是由MCS移入造成的。柳江特大暴雨中心由两个MCS产生,一个沿低涡切变南侧的偏南气流移到暴雨中心上空;另一个沿切变线东移到暴雨中心上空。沿海暴雨中心则由一个MCS发展引发的。降水主要出现在MCS的中部冷云区内或云团边缘TBB梯度最大处。与MCS的生消过程对应,柳江暴雨区包含两次中尺度降水过程,第1次降水以热对流云团造成为主,第2次降水以低涡云系激发的MβCS产生强降雨为主;而沿海暴雨区是1次短时间持续性的MβCS强降水产生。暴雨主要由不断发展旺盛的对流单体引起,暴雨发生伴随着低空西南急流的建立,2—3 km高度上低空急流风速脉动增强了MCS的发展。(4)暴雨发生在高相当位温舌中,湿层厚度超过400 hPa,暴雨区层结具有位势不稳定或中性层结。(5)中尺度对流系统具有深厚的垂直环流结构,低层涡度柱在暴雨发生过程明显抬升,增强低层水汽辐合,锋区的动力强迫上升运动加强低层能量和水汽的往上输送,高层辐散气流增强MCS的发展。同时,暴雨区地形的作用增强了锋面强迫上升运动。     

云南一次强对流暴雨天气学成因分析

为提高暴雨预报准确率,减少暴雨致灾损失,基于地面常规气象观测资料、卫星云图反演的云顶亮温（Black Body Temperature, TBB）资料及美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction, NCEP）再分析资料,对2017年8月云南一次强对流暴雨成因进行分析。结果表明：500 hPa低槽东移、700 hPa切变线南压、地面冷锋西推是此次降水过程发生的天气背景;中-β、中-α尺度对流系统（Mesoscale Convective System, MCS）是产生强对流暴雨的直接系统,强降雨主要出现在TBB梯度大值区;MCS与700 hPa切变线关系最为密切,切变线位于滇中以东地区,MCS呈椭圆状,沿切变线附近及后部发展,切变线靠近哀牢山或翻越后,MCS呈西北—东南向带状分布,沿切变线前部发展;切变线翻越哀牢山前,白天移动较快,主要产生雷暴天气,夜间移动缓慢,降雨较强;强对流暴雨需重点关注水汽通量辐合大值区、800 hPa与500 hPa温差大于20℃区域;强降雨时段,整层大气均为上升运动,强降雨区维持低层辐合、中...     

西南山区5—8月产生突发性暴雨事件的中尺度对流系统的时空分布特征

利用逐时的风云静止卫星黑体亮温(TBB)资料和国家级地面站降水观测资料,根据中尺度对流系统(MCS)的逐时云顶覆盖范围是否包含突发性暴雨事件,识别出2010—2018年5—8月与中国西南山区突发性暴雨事件相关的中尺度对流系统(AHR-MCS),并得到其统计特征.结果表明,该地区AHR-MCS在7月出现最频繁,存在四川盆...     

广西特大暴雨的特征分析

对1971～2001年发生在广西的特大暴雨和特大暴雨天气过程的时空分布特征及其环流形势特点作一较系统的分析,得出广西特大暴雨的月际分布具有明显的"单峰型";多发区域在沿海地区;造成广西特大暴雨的影响系统主要是热带气旋或热带低压系统。     

一次副高西北侧暴雨天气过程分析

该文利用常规观测资料、区域自动站雨量、FY-2E云顶亮温TBB、NCEP 1°×1°6 h再分析资料绘制的水汽通量散度、垂直速度、假相当位温等物理量,综合分析了2012年5月10日凌晨到早上发生在黔东南州南部的暴雨和大暴雨天气过程。分析得出:此次暴雨天气过程是由高空槽、中低层切变和地面东北路径冷空气共同影响,触发中-βMCS造成;暴雨和大暴雨落区发生在MCS云顶TBB<220 K的冷云覆盖区域内;由于副高588线稳定维持在广西中部,贵州中南部受副高西北侧西南气流控制,系统南下受阻,冷暖空气长时间在贵州南部上空交汇,同时,9日08时850 hPa桂北—湘西有12～14 m/s的低空急流建立,贵州南部位于急流左侧辐合区内,充沛的水汽输送和水汽辐合,加上强烈的上升运动和高能量积聚,为暴雨的发生提供了充分必要条件;此次暴雨和大暴雨发生在月亮山西南气流迎风坡和雷公山与月亮山之间的喇叭口地形效应区域内。     

广西暴雨分布特征及其对高速公路交通安全的影响

利用1971—2000年广西的降水资料,对广西暴雨的时空分布特征进行了研究;结合广西高速公路路网分布,对广西主要高速公路暴雨出现的频数进行分析;针对暴雨对高速公路交通安全的影响进行研究,并提出暴雨天气高速公路交通安全的应对措施。     

广西特大暴雨的特征分析

对1971－2001年发生在广西的特大暴雨和特大暴雨天气过程的时空分布特征及其环流形势特点作一较系统的分析，得出广西特大暴雨的月际分布具有明显的“单蜂型”，多发区域在沿海地区，造成广西特大暴雨的影响系统主要是热带气旋或热带低压系统。     

广西暴雨非均匀性分布特征研究

利用广西1979—2008 年83 个气象观测站的逐日降水和NCEP/NCAR 再分析资料,采用蒙特卡罗检验等方法,计算和分析广西暴雨非均匀性分布及其变化特征。结果表明,广西暴雨主要发生在汛期(4—9 月),暴雨总站次约占全年总数的9 成;年暴雨量占全年总降水量的比例随年际变化有增加的趋势,即以后发生极端强降水的可能性增大。广西暴雨集中度分布为桂东大于桂西,桂西北和沿海地区的暴雨集中度变化趋势大部分为正趋势,桂东南大部分为负趋势。桂东北和西南地区暴雨集中期最晚,百色北部山区和桂东南地区最早,暴雨集中期气候趋势是桂东大部分地区和沿海地区有偏晚趋势,桂中和桂西大部分地区有偏早趋势。冬春季青藏高原南部和西太平洋高度场负距平,夏秋季副热带高压偏强、面积偏大、脊线偏西,这种稳定的东高西低形势有利于广西暴雨集中度偏大。冬季青藏高原南部和西太平洋地区的高度场均为正距平,春夏秋季青藏高原南部及西太平洋高度场的周期性变化特征使广西暴雨集中度偏小。夏季风强(弱)的年份孟加拉湾向广西输送的水汽通量少(大),低空风速小(大),造成广西除了北部山区和北海以外大部分地区暴雨集中度偏小(大)。      

广西汛期暴雨若干特征分析

对１９５９—２０００年广西汛期（４～９月）暴雨的年、月分布和广西汛期暴雨天气过程的季节分布及主要影响天气系统进行深入分析，得到了广西汛期暴雨的若干重要特征，对广西汛期划分提出了改进意见。     

广西区域夏季中尺度对流系统时空分布特征

利用2010~2014年6~8月FY2E高分辨率逐时红外亮温(TBB)数据对广西区域夏季的中尺度对流系统(MCS)进行统计分析。结果表明:该区域MCS分布总体呈东西向带状分布特征,与广西地形走势相关。北部MCS活跃度较低,南部西南暖湿气流受到十万大山的阻挡,MCS非常活跃,形成了广西最重要的一个暴雨中心。在年际变化上,2013年广西区域MCS活动频率较低,2010年较高,其他年份持平。月变化上,6月MCS最为活跃,7月和8月MCS活跃度降低,与广西各月平均暴雨站次分布曲线相吻合。由于广西区域海陆交界处呈显著的海陆风环流特性,因此,MCS日变化特点是白天向陆地传播、夜间向海洋传播,傍晚陆地MCS活跃度达到峰值。上述特性说明了地形和海陆热力差异导致了广西区域MCS独特的气候分布特征。     

强烈发展的中尺度涡旋影响下持续性暴雨的位涡诊断

利用高分辨率的模式输出资料,对2008年6月广西致洪暴雨及其中尺度低涡(简称广西涡)进行了等熵位涡(IPV)和湿位涡(MPV)的诊断分析。结果表明,低值等熵面上正IPV带的位置和强度可以反映暴雨的落区和强度,等熵面上的西风气流可分别将高纬度干冷和低纬度暖湿的高值IPV向广西涡处输送,使得广西涡维持高IPV。高值等熵面上南部的IPV存在下传现象,有利于其下游的广西涡IPV的增长,从而使得广西涡强烈发展、降水增强。利用MPV守恒原理的分析表明,持续性暴雨出现在高值等熵湿位涡前方的对流不稳定区中;暴雨区南北两侧对流层中高层的冷空气下沉时对流稳定性减小,对应的气旋性涡度增大;而暖湿气流沿着干冷空气爬升,它与具有强涡度的沿等熵面下滑的干冷空气发生强烈的辐合,使得涡度急剧增强,再加上地形的强迫抬升作用,形成强烈的垂直上升运动,导致涡旋强烈发展。等压面上的MPV及其分量分布显示,对流层中低层MPV负值带对雨带有指示作用,强降水时段对应着对流不稳定和条件性对称不稳定。     

广西暴雨时空分布特征

利用1970~2004年广西89个测站逐12h降水实测资料,分析了广西暴雨的时空分布特征。结果表明:广西年均暴雨量的分布具有明显的地域性,暴雨中心区主要位于山脉的迎风坡,地形的强迫作用对暴雨有增幅效应。年均暴雨日数的地域分布与年均暴雨量的分布相一致,但不同的季节年均暴雨日数其地域分布有明显差异。暴雨的日变化具有桂西北夜间暴雨濒数较白昼高,而桂东南则相反的分布特点。广西暴雨过程持续时间一般为1~2d,约占94%,3d以上的强过程只在5~8月份出现。     

三峡谷地三类突发性中尺度暴雨概念模型研究

利用2003—2013年湖北省三峡谷地加密自动站资料、常规观测资料、NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对三峡谷地突发性中尺度暴雨过程进行分型,并从环流背景及天气系统、环境场、地形影响等方面分别进行分析阐述,确立有预报意义的概念模型。结果如下:2003—2013年间,三峡谷地突发性中尺度暴雨过程分为西南低涡前冷暖切变结合型、东北冷槽尾部南北气流汇合型和副高内部边界层辐合型三类。其中,西南低涡前冷暖切变结合型,以天气尺度强迫为主,低层冷暖切变结合区对中尺度暴雨预报指示意义强,地面上以北风气流为主,峡谷入口处南侧迎风坡抬升作用强,峡谷附近温度场呈Ω型,中尺度对流系统(MCS)形成后多沿峡谷向东移动;东北冷槽尾部南北气流汇合型,天气尺度系统明显,低层冷切变尾部辐合区对中尺度暴雨预报指示意义强,地面上南、北两支气流并存,在峡谷入口处交汇进入峡谷,MCS形成后多由北向南移动;副高内部边界层辐合型,以边界层辐合和地形强迫抬升为主,边界层弱切变对预报指示意义强,地面上以偏南气流为主,进入峡谷后受地形阻挡作用,形成逆时针旋转的中尺度辐合中心,配合峡谷入口北侧迎风坡地形抬升作用,动力强迫达到最强,MCS形成后多由南向北移。在上述分析基础上,建立了三峡谷地三类中尺度暴雨概念模型。     

呼市地区一次突发性成灾暴雨的研究

文章对１９９４年８月１２日发生在呼市附近的一次突发性暴雨过程进行了系统分析，结果发现：南支水汽输送与北支冷空气的交汇决定暴雨发生的时间、地点；风速、水汽含量的大小决定着暴雨的强度；垂直运动大小决定暴雨的强弱；最大上升区决定着暴雨的落区；对称不稳定使得低层暖湿气流沿等熵面加速斜升，斜升对流对暴雨起决定作用。     

青海省暴雨洪涝气象灾害特征分析及其预报

本文通过对1984-2009年青海省暴雨洪涝气象灾情资料分析,发现青海省暴雨洪涝灾害主要出现在每年的汛期,且6-8月为高发期。暴雨洪涝灾害由大到暴雨造成,具有强度大、突发性强、先兆特征不明显、落区离散、时空分布不均匀等特点;本文总结分析了引发青海省暴雨洪涝灾害发生发展的天气条件,归纳总结了其综合预报指标,并在实际业务工作中得到较好的参考应用。