湖北省两类典型极端降水过程气象因子异常特征对比

利用NCEP/NCAR再分析数据和其他常规观测数据,对湖北省两类典型极端降水型(南北气流汇合型、南北槽叠加型)的天气背景及气象因子异常特征进行分析,结果表明:南北气流汇合型500 hPa上形成南北气流汇合形势,低层切变线南侧南风发展异常强盛,地面上冷锋入暖槽形成静止锋,动力因子(850 hPa涡度、200 hPa散度)和水汽因子(大气可降水量)异常特征显著;南北槽叠加型500 hPa上形成南北槽叠加形势,低层或边界层形成显著低涡切变,地面上暖低压强烈发展,动力因子(200 hPa散度、925 hPa涡度)和不稳定因子(700 hPa温度平流)异常度比例偏高。最后给出了两类集天气背景与气象因子异常度配置于一体的极端降水天气概念模型。     

鄂东北春季三类典型极端强降水特征分析

利用1961—2020年降水资料、NCEP／NCAR2.5°×2.5°和ERA5资料,对鄂东北春季极端强降水个例天气系统及物理量的异常度、配置与降水落区的关系进行了分类对比研究。结果发现：(1)鄂东北春季极端强降水有三种典型形势,即地面倒槽型、冷锋前沿型、暖低压型。三类极端强降水过程500 hPa均有南支槽缓慢东移,湖北以东、东北地区到日本有异常强的高压或高压脊,东高西低的形势使降水持续时间长。850 hPa偏南急流异常强盛,鄂东北位于切变辐合区。强降水发生前地面暖低压异常发展,为强降水提供了有利的环境条件。(2)鄂东北大多数春季极端强降水与低层水汽、中低层垂直速度的异常密切相关。鄂东北及周边为低层水汽辐合和垂直速度异常度绝对值之和大值区。     

2007年3月3—5日辽宁特大暴雪过程物理量诊断分析

通过对2007年3月3—5日辽宁历史罕见特大暴雪过程天气形势及物理量场分析,探讨了同期的天气形势特征及相关物理量场与暴雪落区的对应关系。结果表明:500 hPa阶梯槽和地面江淮气旋是此次过程的主要影响系统。对流层中低层辐合、高层辐散及来自2个源地的充沛水汽在有利环流背景下汇合并被抬升是产生暴雪天气过程的主要原因。强降雪出现在850 hPa涡度和200 hPa散度大值区内。温度平流的强弱及冷暖过渡带位置能够较好地反映出降水的强度及落区。     

“080527”湖北老河口短历时暴雨的中尺度天气成因分析

以2008年5月27日发生在湖北老河口的短历时暴雨为例,利用NCEP客观再分析资料,开展中尺度天气系统诊断分析。结果表明：干线、500 hPa冷温度槽、冷切尾部辐合区、中低层湿区及地面风场辐合线等中尺度天气系统的活动与暴雨发生、发展密切相关。干空气自北向南、自上而下侵入湿区,具有典型的湖北干侵入暴雨特征。干侵入使干冷空气与暖湿空气汇合上升,同时激发冷切尾部辐合区中的正涡度柱沿假相当位温锋区向上发展,配合地面中尺度辐合线,增强对流上升运动。500 hPa冷温度槽活动及干侵入造成垂直方向上对流不稳定,冷式切变线尾部由于冷暖平流、干湿平流交汇构成水平方向不稳定区,不稳定区受露点锋生扰动,从而触发强对流天气。中低层深厚湿区的维持和水汽辐合为老河口中尺度暴雨提供了水汽来源。     

长江上游中小洪水天气学分型及特征

基于1981—2012年宜昌水文站流量资料,普查出128例长江上游中小洪水过程。然后,利用国家气象站雨量资料和NCEP再分析资料,从环流背景出发,结合降水特点,将上述中小洪水过程分为纬向环流型、经向环流型、两高之间型和偏东气流型,其中经向环流型又分为贝湖槽类和东北槽类。最后,归纳各类天气型的主要影响系统、物理量特征、洪水特征,并建立天气学模型。分析表明:纬向环流型新疆北部低槽比常年同期偏强,经向环流型贝湖槽类和东北槽类分别是贝加尔湖低槽和东北地区低槽比常年同期偏强,两高之间型则是在青藏高压与副热带高压之间形成切变,偏东气流型受台风影响较多;致洪强降水一般发生在高层辐散、可降水量较大、中层正涡度且水汽通量辐合、中低层有暖平流的区域;从各型日最大流量增幅及过程流量平均增幅看,纬向环流型最大,偏东气流型最小。     

华南地区西风带飑线和台风飑线环境场特征统计对比分析

利用2012—2015年3—9月华南地区的雷暴大风和雷达数据,挑选了华南地区20次典型飑线过程并进行统计分析表明:华南地区的西风带飑线出现于春季和初夏,台风飑线出现于盛夏;3—4月的西风带飑线一般在凌晨开始发展,中午前后趋于减弱,而7—9月的台风飑线一般在中午或下午开始发展,前半夜趋于减弱。挑选了4次西风带飑线过程和4次台风飑线过程,使用2012—2014年的NCEP物理量分析场,在考虑季节变化的基础上分析两类飑线各种物理量的异同点,结果表明:西风带飑线850 hPa与500 hPa的温差较大,台风飑线则是925 hPa与700 hPa的温差较大;西风带飑线低层暖平流较强但中层不明显,台风飑线相反;在西风带飑线造成的雷暴大风出现前,500 hPa温度平流随时间的变化为显著负值,台风飑线则不明显;西风带飑线的高层辐散和低层辐合较台风飑线更强;台风飑线925 hPa的相对湿度较西风带飑线小,在西风带飑线造成的雷暴大风出现前,500 hPa以干平流为主而925 hPa以湿平流为主,台风飑线则相反。对两种飑线过程进行对比分析表明,雷暴高压的持续加强、扩大及相应冷池的扩大导致西风带飑线的不断加强发展,而台风倒槽的气旋性切变和高低压之间的等压线锋区可能对回波的生成和前期发展有重要作用。      

2016—2020年6—7月长江流域主要暴雨过程特征及差异性分析

利用2016—2020年6—7月长江流域735站气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料及雨情信息对长江流域主要暴雨过程的区域性特征、天气系统及成因进行了初步探讨。结果表明:(1)2016—2020年6—7月长江流域降水过程对流层中高层主要受加强西伸的西太平洋副热带高压及高空低槽东移带来的梅雨锋影响,中低层主要影响系统是切变线、低涡、台风倒槽,边界层有一半的降水过程发生在暖区或受静止锋影响;(2)影响长江流域暴雨过程的主要天气形势分为纬向环流型、两高(西太平洋副热带高压与南亚高压)之间型、经向型和偏东气流型;(3)长江流域降水差异同副高脊线位置和夏季风北推进程以及短时强降水落区有很好的相关性。     

“罗莎”(0716)台风对071005北京秋季大雨的影响研究

2007年10月5—6日,北京地区在通常干爽的秋季出现了大雨过程。采用WRF模式进行数值模拟和敏感性试验发现,北京这次大雨天气在很大程度上受到东南沿海“罗莎”(0716)台风的远距离影响。主要表现在:(1) 台风外围环流波动在对流层顶向北传播,在北京上空与西风带波动叠加,形成对流层上层强辐散;(2) 台风北侧东风环流将东海和黄海的水汽汇聚于长江中下游地区,之后沿着副高边缘向北输送至40 °N附近的北京地区;(3) 受“罗莎”台风影响对流层中低层水汽辐合带向北推移1.5个纬距,形成北京地区的水汽辐合。动力分析显示,北京地区上空对流层500 hPa以下强辐合,500 hPa以上尤其是300～200 hPa强辐散,形成几乎整层的上升运动和600 hPa以下水汽的辐合,对大雨的产生十分有利。此外,大雨期间对流层顶长时间强的冷平流和对流层中低层的暖平流,在一定程度上对降水的维持起到了积极作用。敏感性试验同时表明,没有“罗莎”台风的影响,北京地区上空上述动力条件基本不存在。      

1981~2018年青海夏季极端降水时空演变及成因分析

采用青海省41个国家地面气象站6~8月逐日降水资料和ERA-Interim0.5°×0.5°逐月再分析资料,分析了1981~2018年青海夏季极端降水的时空变化特征及天气学成因。结果表明:8月和夏季极端降水频次均呈显著增加趋势,75%以上站次的最大日降水量、极端降水阈值和极端降水频次均呈增加趋势;极端降水频次与海拔高度之间、最大日降水量与500hPa比湿、500hPa位势高度、近地面温度之间均存在显著的正相关;以极端降水高发年8月的大气环流场为例,200hPa高空急流扩展到70°~100°E,100hPa高度正距平超过3.2hPa,高层冷高压发展异常偏强,500hPa青藏高原温度和高度距平异常偏高,上游区域扰动能量辐合强度达?1×10?6m/s2,高发年水汽异常增强,比湿最大正距平超过0.4g/kg,上升运动异常扰动和正涡度异常扰动强度均明显偏强,其特征有利于极端降水的产生。      

2010年陕西盛夏极端多雨的气候特征及成因研究

利用NCEP/NCAR再分析资料,对陕西省2010年盛夏极端多雨的形成机理进行了个例分析研究。结果表明:2010年盛夏极端多雨的主要成因是大尺度环流形势异常及海温异常等多种因素综合作用的结果。在500 hPa高度场上欧亚中高纬区为"两脊一槽"型分布,乌拉尔山阻塞高压与咸海到巴尔喀什湖的低压槽稳定维持,低槽分裂冷空气沿中纬度西风带东移,与西太平洋副热带高压外围西北侧暖湿气流在陕西上空相汇,是造成2010年陕西盛夏极端多雨的直接原因。来自南海的水汽输送在850 hPa、700 hPa上表现都很显著,来自孟加拉湾的水汽只有850 hPa表现明显。La Ni?a事件当年陕西盛夏降水易偏多利于出现极端降水。盛夏降水量年代际变化特征显示,陕西中部和南部2010年处于一个年代际的多雨期内,出现极端降水的可能性增大。     

浙江2011-01—20强降雪过程降雪带南压成因的诊断分析

利用自动站、Micaps、雷达风廓线等资料和6h间隔的NCEP1°×1°再分析资料,对浙江2011年1月20日强降雪过程中降雪带南压的成因进行了诊断分析。结果表明：高空槽、中低县切变配合近地面的冷空气渗透影响是强降雪发生的有利天气尺度背景;强降雪发生在低空西南急流左侧水汽通量散度的辐合区内,且低空西南急流的南压领先于降...     

宁夏中北部两次强暴雨过程综合对比分析

2002年6月8日和2006年7月14日宁夏中北部地区分别出现了两次创历史记录的区域暴雨过程。本文就两次强暴雨的降水特点、环流形势、主要影响系统、雷达观测及常用物理量进行对比分析。应用天气学分析及诊断分析方法,对这两次暴雨天气过程的主要触发机制:500 hPa冷槽、700hPa高原低涡等,以及对暴雨发生起重要作用的天气系统,如:地面锢囚锋和台风位置、强度等进行对比。利用常规气象资料和T213数值预报产品,对两次暴雨天气过程的未饱和湿空气静力总温度、低空干暖盖、涡度平流、垂直速度等物理因子进行分析,总结了暴雨发生前后的一般变化规律。     

0509号台风麦莎的结构与外围暴雨分布特征

利用地面加密观测资料、FY-2C卫星TBB资料和NCEP再分析资料，对2005年8月6～8日0509号台风麦莎登陆后环流结构及暴雨分布特征进行了综合分析。结果表明：台风麦莎具有明显不对称结构，台风东侧和北侧的积云对流较为旺盛；台风环流地面正涡度中心位于台风东侧，并随着台风北上移向台风东北象限并加强。地面强辐合区随着倒槽发展向偏北方向伸展；850hPa台风环流场表现为东侧和北侧的环流强盛，偏东风低空急流在台风北上过程中从东南风急流转为东北风急流；台风东侧暖，西侧冷，其东北侧有强暖平流输送。200hPa高空急流发展，急流入口区右侧强辐散有利于台风登陆后长时间维持。500hPa强上升运动区与台风外围暴雨区有较好对应关系。     

四川盆地2020年“8.11”特大暴雨过程中尺度系统演变特征

针对2020年8月11—12日四川盆地西部特大暴雨过程中尺度系统演变特征和维持机制,利用欧洲中心ERA5逐小时再分析资料以及FY-4A的云顶相当黑体温度TBB资料进行诊断分析。(1) 本次过程发生在500 hPa巴湖长波槽分裂短波和高原低槽东移发展在四川盆地停滞,副高加强西伸形成阻挡的形势下,同时200 hPa有南亚高压和高空分流区配合。(2) 在上述有利的背景条件下,中尺度系统活动经历了中尺度辐合扰动-西南涡生成发展-低空急流影响-西南涡再次发展增强等4个阶段,西南涡两个阶段的发展对降水影响最大,初生发展阶段雨强最强,再次发展阶段强降雨范围最大。(3) 西南涡在暖区内初生发展,对流不稳定性强,地面潜热和感热加热以及500 hPa层以下水汽凝结潜热加热均十分显著,在较强暖湿平流作用下,配合低层涡度拉伸项和扭转项的动力作用加强,西南涡迅速发展,但低层辐合相对较弱,正涡度柱高度仅发展至500 hPa。(4) 西南涡再次发展阶段冷平流入侵,大气斜压性增强,中高层感热和凝结潜热加热作用加大,“低层辐合-中高层辐散”的动力机制显著加强,配合垂直向上输送正涡度和涡度拉伸项的动力发展作用,西南涡发展旺盛,正涡度柱中心强度和发展高度较初始发展阶段均明显增强。      

台风“温比亚”（1818）造成山东极端强降水的成因分析

利用气象卫星、多普勒天气雷达、区域自动气象观测站及常规气象观测资料,结合NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料（0.25°×0.25°）,对2018年18号台风“温比亚”及其残骸长时间影响山东引发特大暴雨的成因进行分析发现：1）此次极端降水可分为三个阶段,分别受台风外围螺旋云系、倒槽和变性后温带气旋冷锋影响,其中弱冷空气与台风倒槽相互作用对强降水的产生和维持起到了重要作用。2）“温比亚”缓慢北上过程中,强降水落区从台风东侧逆时针转至其北部倒槽附近,并逐渐远离台风中心,台风强度逐渐减弱。3）冷空气在对流层中层与台风倒槽相互作用,中层冷暖平流增强形成锋区,斜压不稳定能量增强,暖湿空气在锋区附近上升,并与低层倒槽辐合上升运动相配合,引发了倒槽附近特大暴雨的发生。4）此次过程中,低空急流稳定维持,源源不断地将水汽自东海输送至台风倒槽附近,水汽输送集中在800 hPa以下,850 hPa水汽通量辐合强度大于8×10-6 g·cm-2·hPa-1·s-1区域与暴雨落区的形态和位置对应良好。5）对流层中层的弱冷空气和低层的强暖湿气流促进了对流不稳定层结的发展和维持,低层强风速带在鲁中山区迎风坡强迫抬升不断触发中尺度对流系统,在中高层气流引导和地形作用下产生“列车效应”,也是此次过程中局地特大暴雨产生的重要因素。     

冀中南一次春季雨雪过程诊断与预报技术分析

利用常规观测资料、自动站资料、雷达及NCEP 1°×1°资料,在诊断2013年4月19日河北省一次回流多相态降水过程成因的基础上,总结了降雪漏报的原因。结果表明:冀中南降水区位于700hPa切变线南侧、700 hPa西南低空急流与850 hPa东北风急流交汇处,暖湿空气在冷垫上爬升和急流的次级环流为降水提供了动力条件,低空急流为降水提供了水汽条件。整层大气可降水量及变化可作为降水预报的重要参考。对比分析雨区和雪区的温度廓线发现:通过温度平流分析温度的垂直分布和演变比单独分析温度特性层高度对于辨别降水相态更为可靠,而雷达风廓线资料可作为识别冷暖平流进而辨别大气温度层结变化的有益补充。本次降水相态预报出现偏差的主要原因是对温度垂直分布和演变判断不够准确。     

贵州一次严重冰冻雨雪过程环境场分析

2008年1月10日至2月2日,我国南方发生了大范围的持续冰雪灾害,贵州是受灾最严重的省份之一。通过对高度场、温度、降水量、流场、涡度等要素场的分析,重点探讨此次极端气象事件对贵州影响最明显的第3次过程,以及形成严重冰冻雨雪天气和温度异常偏低的主要环流特征。结果表明,在强拉尼娜的背景下,稳定在乌拉尔山以东的阻塞高压持续存在、极涡异常偏强偏东、西太平洋副高偏西偏强、南支槽较常年活跃等,是造成这次过程的主要原因。主要特征是850 hPa以下出现温度低于0℃的冷空气层,在700 hPa附近是相对较暖的气层,其上层是较冷的冰晶层,西南低空急流及槽前正的相对涡度平流明显,急流带来的暖湿平流提供了充足的水汽,并保证了融化层中源源不断的热量供应,上下层涡度平流的差异有利于上升运动的发展,为贵州第3次雨雪过程的发生提供了条件。     

A QUANTITATIVE STUDY FOR ABNORMAL FREEZING RAINS AND SNOWSTORMS IN SOUTHERN CHINA IN EARLY 2008

A quantitative diagnosis is carried out for the upward branch of a local meridional circulation over southern China(SC) during the abnormal snowstorms with severe freezing rain from 10 January to 3 February 2008.The diagnostic study shows that the upward branch is mainly associated with the zonal advection of westerly momentum and meridional temperature advection instead of the latent heating(which is commonly the dominant factor in many other storm cases).The corresponding weather analyses indicate that(1) the zonal advection of westerly momentum represents the effect of the upper-level divergence on the anticyclone-shear side in the entrance of a 200 hPa westerly jet with a westward deviation from its climatological location over southwestern Japan;(2) the meridional temperature advection represents the interaction between the mid-lower layer(850 to 400 hPa) warm advection over SC(ahead of temperature and pressure troughs with the latter trough deeper than the former in the Bay of Bengal) and cold advection over north China(steered by an underlying flow at 500 hPa);(3) the relatively weak vapor transport(compared to that of spring,summer and autumn) from the Bay of Bengal and the South China Sea to SC and the existence of a temperature inversion layer in the lower troposphere over SC diminish the effect of latent heating.With the significant increase of vapor transport after 24 January,the role of latent heating is upgraded to become the third positive contributor to the upward branch over SC.     

2011年2月25—26日河套地区暴雪天气过程诊断分析

利用各种气象资料,对2011年2月25—26日发生在河套地区的暴雪天气过程进行诊断分析,结果表明：⑴500hPa中亚和东亚分别有冷槽活动,中亚槽前有分裂冷槽东移推动两槽间暖脊发展东移至河套以东,河套西部处在西南气流控制下。⑵当500hPa分裂东移的冷槽与700hPa高原槽和地面河套倒槽垂直叠置,高层有冷空气下沉锲入到地面倒槽后暖湿气层底部形成动力抬升时,触发暴雪产生。⑶700hPa负散度、正涡度,深厚的负垂直速度,高、低空急流垂直耦合形成的抽吸作用,高、低层冷暖平流造成的热力不稳定,较长时间水汽和热量输送、积聚,使高能、高湿舌伸入河套形成的位势不稳定,河套外围三面环山形成的地形阻挡抬升作用叠置在河套上空,为触发暴雪形成提供了强劲的抬升动力。