低空急流与贺兰山东麓暴雨过程的相关性研究北大核心CSCD

利用2006—2021年逐时降水、常规气象探测、银川CA雷达和ERA5高分辨率再分析资料,研究了低空急流与贺兰山东麓暴雨过程的时间和空间的相关性,并初步探讨了低空急流影响暴雨过程发生发展的可能机制。结果表明:影响贺兰山东麓暴雨过程的低空急流有三个关键区,分别为河套南部、宁夏东南部和山西西南部,对应700 hPa南风急流、775 hPa偏南急流和850 hPa东南急流;宁夏东南部作为三支低空急流汇合后继续北上西进的关键区域,对贺兰山东麓暴雨过程的发生发展有着更为重要的影响。依据低空急流核所在高度,将影响贺兰山东麓暴雨过程的低空急流分为七类,其中三层急流型出现频率最高,占总过程的54.5%,其次是700和775 hPa急流同时出现的过程,占36.5%。暴雨过程与低空急流在时间上存在一致性:700、775、850 hPa急流建立较暴雨开始平均提前了18、10、7 h,700、775 hPa急流最大风速较暴雨过程最大雨强平均提前了54、18 min,而850 hPa急流最大风速较暴雨最大雨强平均滞后了12 min;850 hPa的1级急流与775 hPa的2级急流频率分别对20~40、40~60 mm·h~(-1)的短时暴雨频率指示性更强,而河套南部关键区的700 hPa平均风速对暴雨过程的最大雨强量级指示性更强。暴雨过程与低空急流在空间上也存在一致性:随着低空急流建立、加强北抬或西进、减弱东退或南压,贺兰山东麓暴雨开始、增强、减弱;暴雨落区位于急流轴的左前方。低空急流北上西进与贺兰山地形结合,在东坡山前触发多个对流单体、合并加强形成移动缓慢、发展强盛、组织化程度高、列车效应明显的带状线性回波,易在贺兰山区形成局地性强对流暴雨。     

贺兰山东麓极端暴雨的中尺度特征

利用近10年宁夏逐时自动气象站降水、银川CD雷达、FY-2、探空和ECMWF再分析0.125°x 0.125°等高分辨率多源气象资料,在中尺度系统分型基础上,对比分析贺兰山东麓6次极端暴雨的中尺度特征.结果表明:(1)低空偏(东)南急流夜间增强并配合贺兰山地形,在东坡山前触发或增强了暴雨中小尺度系统,造成地形处降水增幅...     

贺兰山东麓罕见特大暴雨的预报偏差和可预报性分析

提要:利用常规气象观测资料、银川CD多普勒雷达探测资料和ECMWF、T639、WRF、NCEP/NCAR等模式资料,分析了宁夏气象台漏报的2016年8月21日夜间贺兰山东麓历史罕见特大暴雨天气过程的成因,探讨了重大预报误差之缘由和可预报性,结果表明:(1)ECMWF、T639、WRF三种模式均预报宁夏中北部有15 mm以下的降雨,量级显著偏小是漏报诱因;而ECMWF降雨预报结果明显优于其他模式。(2)2016年8月中下旬西太平洋副热带高压持续偏强、位置偏北,21日达最强,在588dagpm线控制下,592dagpm线从宁夏南部东退,受低层切变线、辐合场和低空急流及贺兰山地形的共同影响,引发了宁夏极为罕见的特大暴雨。当地预报员对于极端暴雨事件预报经验匮乏,对副热带高压强盛、位置偏北的极强暴雨环流形势演变了解和认识欠缺。(3)源于东海的中低层偏东气流在西行中形成东南和南风低空急流,并在贺兰山东麓建立一暖性辐合线,由于贺兰山地形阻挡了气流的移动而产生的绕流、摩擦辐合及迎风波抬升,延长了降雨时间,对暴雨的增幅有促进和加强作用,预报中忽视了贺兰山地形对降雨影响。(4)对暴雨预报有效的物理量场θ_(se500)-θ_(se850)0K、θ_(se500)≥337K和θ_(se850)≥337K、K指数≥38℃、LI≤-3、Q_(700)≥12kg·kg~(-1)等指标掌握应用不熟练。分析结果表明:对于8月21日特大暴雨预报员可提前6h确定暴雨落区、订正降雨量级达到暴雨,可做到过程不漏报,但是经订正后的预报无法报出历史罕见的极端暴雨。     

地形高度对暴雨过程的热力和水汽条件影响数值模拟试验

利用NCEP再分析资料和WRF模式,对2014年8月31日重庆市云阳县特大暴雨进行形势分析和数值模拟,针对重庆地区地形设计了三组地形敏感性试验,分析地形改变对暴雨过程热力条件和水汽条件的影响。结果表明:低纬地区不稳定能量大量积聚并向北传播,在地形和急流的垂直扰动触发下,对流强烈发展;850 h Pa低空急流将来自南海的水汽输送至重庆地区,水汽低层辐合、高层辐散形成的抽吸作用引发水汽的垂直输送。大巴山高度降低后,不稳定厚度减小导致对流强度明显降低;阻挡作用降低不利于水汽在暴雨区的汇聚;水汽辐合、辐散的强度降低导致水汽的垂直输送强度明显减弱。齐岳山高度降低后,低空急流所引起的垂直扰动位置偏南导致高能舌和对流活动位置偏南;水汽输送中心南压,水汽通道变宽导致暴雨区上空水汽输送减弱;低空急流位置偏南导致其所引起的水汽辐合时间偏晚。     

四川盆地东北部一次突发性暴雨事件的影响系统分析

利用ERA5再分析资料、新一代雷达拼图资料,探究了2017年5月初四川盆地东北部一次突发性暴雨事件的影响系统及动力影响因子。结果表明:此次暴雨事件的主要影响系统有中纬500 hPa东移低槽、西伸的西太平洋副热带高压、对流层中低层的西南低空急流以及低层切变线。大尺度的低空急流与中小尺度的山区低空急流的叠加使四川盆地东北部形成正涡度柱和低层强辐合柱的动力耦合,低空急流最大风速出口辐合上升区与地形的辐合抬升作用叠加形成盆地东北部强烈的垂直上升运动,成为山地暴雨突发的动力触发条件,因低空急流建立的位势不稳定层结构成暴雨的热力条件。冷空气自低层逐渐向高层侵入是暴雨第二阶段增幅的主要原因。盆地东北部地形是本次暴雨的另一个增幅因子,其对暴雨过程中垂直上升运动有加强作用,秦巴山脉迎风坡的抬升作用对暴雨第一阶段的降水量贡献较大,青藏高原东麓背风坡的辐合效应对第二阶段降水量贡献较大。此外,盆地东北部山地对东移的中尺度对流系统有阻挡作用,使其停滞并旺盛发展。     

山东半岛一次强暴雨的分析和数值模拟

利用T213资料、常规观测资料和多普勒雷达资料,对2004年8月5日发生在山东半岛东部的一次大暴雨过程进行了数值模拟和分析,在模拟结果比较成功的基础上,利用细网格模拟资料重点分析了高、低空急流和850 hPa低压与暴雨的关系,以及山东半岛地形的动力作用。结果表明:暴雨强回波从南向北传播时强度逐渐增强,反映了中尺度对流系统的结构和发展;对流云团首先在低空急流中心左前方生成,与副热带高压边缘的西南暖湿气流有关,中尺度高空急流是伴随对流由强高空出流而形成,高、低空急流的耦合作用有利于强对流天气的维持和发展;在副热带高压西侧边界层激发出一个中β尺度低压,该低压形成后与暴雨区相伴移动,且移动路径与山东半岛东部地形分布有关,山东半岛地形对西南暖湿气流阻挡和绕流的动力作用是导致威海附近强暴雨的原因之一。     

贺兰山东麓两次暴雨过程湿位涡特征分析

选用宁夏贺兰山东麓512个自动气象观测站逐小时降水量数据和ERA5再分析资料及常规气象探测资料,对比分析该地区2018年7月22日特大暴雨和2020年8月11日大暴雨过程的湿位涡特征,探讨两次暴雨发生发展机制。结果表明：两次暴雨过程均发生在“东高西低”的环流形势下,西太平洋副热带高压西侧的偏南气流、高低空急流配置以及台风为暴雨过程提供了有利的水汽和动力条件;暴雨发生前3～6 h,对流层低层700～850 hPa存在湿位涡正压项(MPV1)负值中心和湿位涡斜压项(MPV2)正负中心过渡的等值线密集带,其移动发展及持续时间同暴雨发生发展有较好的对应,对暴雨预报有一定指示作用。对流层低层MPV1负值区和MPV2正值区相叠加的位置是强降水易发区,且MPV1、MPV2强度越强、持续时间越长,降水越强,当MPV1和MPV2趋于零时,大气层结稳定,降水过程逐渐结束。     

2005年6月华南持续性暴雨爆发和维持机制分析

利用常规气象资料及T213分析场资料,对2005年6月18日~23日华南大范围持续性暴雨过程的高低空形势、能量及动力条件进行诊断分析。发现:这次过程低空急流维持了低空对流不稳定形势,高空急流维持了高空辐散、低空辐合的有利形势,高空西南急流与高空西北急流一样,能造成暴雨区高空有利的辐散形势,形成高层辐散、底层辐合,触发强烈的上升运动,高低空耦合是此次强降雨爆发的重要机制,强降雨落区位于低空西南风急流出口区的左侧和200hPa西北风急流的出口区西南侧,即低空急流的左侧与切变线的前沿;暴雨区域高湿能条件的维持,保证了强降雨过程的能量供给,是强降雨持续的重要条件。     

贺兰山东麓两次局地暴雨过程的湿位涡诊断分析

利用自动气象站雨量资料、MICAPS4调阅资料以及NCEP再分析资料,对比分析了2016年8月21日和2018年7月22日宁夏贺兰山东麓两次局地暴雨过程的降水特征、环流形势等,重点对两次过程的湿位涡场进行了诊断分析。结果表明:两次暴雨过程第一阶段均为暖区降水,表现出降水范围小、时间短、强度大,相对第一阶段降水,第二阶段降水范围较大、雨强较小。两次过程强降水均发生在假相当位温(θse)等值线密集区,并沿低空急流轴呈长条状分布,强降水时段与θse最大值出现时间相一致。暴雨区位于位涡(PV)负值中心区附近,暴雨发生发展过程与PV负值中心的移动和变化较为一致,PV负值中心的加强和减弱以及移动方向对局地暴雨的预报有很好的指示意义。对流层500 hPa以上湿位涡正压项(MPV1)正的大值区对应700 hPa以下负的大值区,正负中心区垂直叠加的配置有利于暴雨发生发展。垂直剖面图上600 hPa都存在湿位涡斜压项(MPV2)负极值中心,对流层中低层MPV2负极值中心的强度和维持时间以及变化对局地暴雨的预报有一定的指示作用。     

长江流域一次大暴雨过程的低空急流形成和影响机制分析

利用WRF模式对2016年6月30日—7月6日长江流域的一次大暴雨天气过程中的低空急流进行数值模拟,在成功模拟低空急流基础上,分析此次急流过程中可能的影响机制;同时对地形高度进行敏感性试验,分析地形因素对此次低空急流可能的影响。(1)此次低空急流发生时,东侧为西太平洋副热带高压,西侧则为西南涡。这种“东高西低”的高低压配置为低空急流的形成与发展提供了有利的背景场。(2)高空急流和低空急流的耦合作用是低空急流发展的一个重要背景条件。(3)垂直方向高空动量不断下传为低空系统的发展提供了动力支持,是低空急流发生的一个重要条件。(4)逆温和垂直风切变之间的正反馈机制是低空急流形成与加强的因素之一。(5)山体在急流生成及发展过程中对气流有摩擦和阻挡作用,这种阻挡作用随着山体地形高度的增加而有所加强,同时山脉的走向会改变原始的风向,使得急流前端超前或滞后。青藏高原有强背风波效应,它的绕流和挤压作用会使得低空气流表现为狭长的带状,使动量更加聚集从而风速增加形成低空急流。      

2005年6月华南持续性暴雨爆发和维持机制分析

利用常规气象资料及T213分析场资料，对2005年6月18日～23日华南大范围持续性暴雨过程的高低空形势、能量及动力条件进行诊断分析。发现：这次过程低空急流维持了低空对流不稳定形势，高空急流维持了高空辐散、低空辐合的有利形势，高空西南急流与高空西北急流一样，能造成暴雨区高空有利的辐散形势，形成高层辐散、底层辐合，触发强烈的上升运动，高低空耦合是此次强降雨爆发的熏要机制，强降雨落区位于低空西南风急流出口区的左侧和200hPa西北风急流的出口区西南侧，即低空急流的左侧与切变线的前沿；暴雨区域高湿能条件的维持．保证了强降雨过程的能量供给，是强降雨持续的重要条件。     

2016年7月20—21日赤峰、通辽地区暴雨特征分析

利用高、低空观测资料、地面加密观测资料、NCEP1°×1°再分析资料,对2016年7月20—21日内蒙古东南部区域性暴雨过程进行诊断分析。针对这次过程中低涡发展演变及热动力形成机制分析表明:(1)前期副热带高压稳定,形成明显的阻挡形势,同时中高纬长波脊与副热带高压脊同相叠加,形成阻塞形势并维持,从东北至河套为深厚的低槽或切变线,低空急流不断把南方的暖湿空气向内蒙古东南部输送,这是造成此次赤峰、通辽地区区域性暴雨的主要环流形势;(2)850hPa低涡及地面气旋东移北上过程中,850hPa低涡中心强度、地面气旋强度逐渐加强;(3)异常深厚的急流将充沛的水汽从南海、东海、黄海、渤海向京津冀地区输送,然后在赤峰、通辽地区产生了异常强烈的水汽通量辐合;(4)偏东风与赤峰、通辽地区的强降水关系密切,这种偏东风若和地形有利配合,则有利于抬升辐合使降水增强。     

辽宁2008年3场暴雨对比分析

利用常规气象观测资料、1.0°×1.0°NCEP再分析资料,针对辽宁2008年夏季三次区域性暴雨天气过程,在天气学分析的基础上,对低空急流、水汽场和能量锋相互作用产生暴雨的机制进行探讨。结果表明:低空急流对水汽和能量的输送起非常重要的作用,它一方面为暴雨的产生提供了所需要的大量水汽,另一方面又使得暴雨区低层大气增湿增暖,从而引起对流不稳定加强及垂直上升运动强烈,为暴雨的发生提供大量的不稳定能量。低空急流、纬向剖面上的宽且厚湿柱和能量锋的位置、强度与辽宁强降水的等级和落区关系密切。     

强西南急流背景下湘桂边界两次预报失败的暖区暴雨个例分析

利用常规观测资料、FY-2G卫星黑体亮温(TBB)资料、多普勒天气雷达资料以及ERA-Interim再分析资料,对2016年5月5日(以下简称"16·5"过程)和2018年4月23日(以下简称"18·4"过程)两次强西南急流背景下的暖区暴雨预报失败案例进行对比分析。结果表明:两次暖区暴雨过程的水汽分别来源于925 hPa西南急流和显著西南风,"16·5"过程的水汽辐合强度及范围较"18·4"过程更强、更广,导致暴雨出现的范围更广;超低空急流断裂处的辐合区叠加在湘桂边界南岭山脉特殊地形上,动力抬升触发及维持作用更加明显。大气层结稳定度对暖区暴雨的发生具有重要指示作用,"16·5"过程大气不稳定度更大导致了更强的暖区暴雨;两次暖区暴雨的湿层厚度较锋面暴雨浅薄,中低层的显著湿区导致了暴雨或大暴雨的出现;"16·5"暖区暴雨发生过程中能量长时间的维持,是西南低空急流暖湿输送导致高温、高湿、高能的对流不稳定层结反复重建的结果,最终导致强降水持续,进而导致了更大的总降水量。"18·4"过程冷锋前100 km外相对较弱的水汽辐合区,是暖区暴雨的一个重要预报指标;两次过程中高空槽的经向度是决定暖区暴雨范围大小的重要因子。地形在两次暖区暴雨过程中的降水增幅作用明显,降水中心主要出现在山谷或盆地的迎风坡位置;两次暖区暴雨与边界层的动力辐合、水汽供应关系密切,边界层辐合抬升和地形的作用明显,短期预报需重点关注边界层辐合区及特殊地形位置,对数值预报进行适当订正。雷达风廓线资料揭示了两次暖区暴雨过程西南风厚度的差异对降水强度的影响;垂直风切变的增强、环境风偏弱特征在这两次过程中分别提供了强降水持续维持的信息,对暴雨的预报预警的升级有一定的指示作用。     

中国西部地区暴雨过程高、低空急流耦合影响机制的个例研究

高、低空急流对中国暴雨有重要影响,但是其对中国西部地区暴雨影响的深入研究缺乏,其耦合过程及机制的研究更少。本文利用常规观测、加密自动气象站降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,借助数值模拟,研究高、低空急流耦合效应对2018年7月8～11日中国西部一次特大暴雨过程的影响及其发生机制。结果表明：（1）此次暴雨过程是在中高纬东移冷涡低槽与副高西伸北抬的有利背景下产生的,高、低空急流耦合有利于暴雨的发展。（2）高、低空急流耦合主要通过次级环流和动量下传得以实现：高空急流加强高层辐散下沉,同时低空急流加强低层辐合上升,促使高、低空急流之间形成次级环流,其下沉支引导高层高值位涡向下层传播,形成动量下传,与中层高值位涡区相衔接,高、低空急流在中层耦合。（3）高、低空急流的耦合,加强了中层不稳定能量的聚集,促使低空急流加强发展;进而增强了辐合强度,促使上升运动加强,从而增强了降水强度。通过增减高、低空风速的敏感性试验发现,高低层风速的增减能够改变中低层最大位涡的增减,其基本对应了强降水时段,且位涡值越大降水强度越强。（4）高、低空急流强度共同对降水强度有重要影响：数值模式敏感试验表明,当同时增加...     

2014年6月21—22日江西省暴雨天气过程模拟及地形影响试验

采用WRF中尺度模式,对2014年6月21—22日发生在江西省的一次连续暴雨天气过程进行了数值模拟,对模式输出的物理量进行了诊断分析,并开展了江西省东北部复杂地形的敏感性试验。结果表明:1)此次暴雨天气过程是建立在低空切变线和低空急流等系统基础上的一次降水。低空急流向暴雨区输送水汽和不稳定能量,低空切变线上中尺度系统活跃,造成强烈的上升运动,θse的垂直分布结构有利于中低层气旋的发展,不稳定能量的释放是暴雨发生和维持的机制之一。2)地形对这次暴雨的强度有很大影响。武夷山脉阻挡了切变线的南压。当武夷山脉存在时,山脉北侧在西南风环境中为迎风坡(以辐合为主),山脉以南在西南风环境中为背风坡(以辐散为主)。移除武夷山脉后,其北侧和东北侧辐合减弱,南侧辐散减弱。武夷山主峰附近(117.6°E)的经向环流也表明,山脉移除后,主峰北侧(浙赣铁路沿线附近)的上升运动减弱,最终致使该地区降水减弱。     

台风狮子山与中纬度系统相互作用所致暴雨成因分析

使用常规观测资料和NCEP FNL的1.0°×1.0°气象再分析资料,对2016年第10号(简称1610号)台风"狮子山"北上与中纬度系统相互作用在中国东北地区引发暴雨过程进行追踪和诊断分析,探究此次暴雨天气发生、发展的动力学、热力学和不稳定机制。分析结果表明:东北地区的强降水先后由西风带低涡和台风"狮子山"2个系统活动造成。在2个气旋逐渐接近过程中,台风东北侧的东南急流把海上的热量和水汽向低涡环流输送,在倒槽切变处辐合抬升,产生暴雨。大暴雨区位于倾斜锋区附近,对流稳定,中层存在湿对称不稳定,有利于加强降水强度。东北地区东部处于高空急流核右后方和低空急流核前方,高、低空急流耦合的区域,使高层强辐散和低层强辐合叠置,加强了暴雨区的上升运动,从而加强了降水强度。地形对暴雨有增幅作用。     

阿克苏地区初秋一次暴雨过程诊断分析

利用常规地面与高空观测资料、自动站逐时资料、NECP1°×1°再分析资料,对阿克苏地区2015年9月7日局地暴雨进行分析。结果表明,此次暴雨的主要成因有:(1)100hPa南亚高压双体型、200 hPa高空急流以及500 h Pa中亚槽提供了有利的环流背景,"三支气流"配合加强了动力以及热力条件并促使水汽快速汇集,强度为8 g·cm~(-1)·hPa~(-1)·s~(-1);(2)暴雨过程的大部分水汽是通过低层偏东气流接力输送,水汽的来源主要为南海及孟加拉湾;(3)暴雨发生前阿克苏处于高能高湿不稳定区域,存在315.9 J·kg~(-1)的不稳定能量,水汽上干下湿体现了一定的对流特征,同时锋区、垂直风切变、湿层以及不稳定能量的突变预示了强对流天气的发生;(4)低层风场辐合触发对流,地面辐合线及偏东风输送位置影响暴雨落区,加之较好的地面热力条件以及独特的地形增益暴雨强度。     

河西走廊西部一次暴雨过程的水汽特征分析

文章利用常规气象观测资料和GDAS、NCEP/NCAR再分析资料,对2019年5月5-7日河西走廊西部暴雨天气过程的水汽特征进行分析与讨论.结果表明:本次暴雨是由200 hPa高空急流、500 hPa短波槽、700 hPa低空急流和祁连山地形阻挡共同作用下产生的;降雨强盛时期暴雨区对流层低层维持6 g·kg-1的比湿和...     

华北一次西南涡暴雨过程的诊断分析

利用一日4次1°×1°的NCEP再分析资料和常规观测资料,分析了2010年7月19日发生在华北地区的西南涡暴雨过程。结果表明：此次暴雨过程是不同尺度系统共同影响的结果,低空急流将水汽源源不断地向暴雨区输送,云水含量大值区与强上升运动和强降水时段有较好的对应关系,高、低空急流的耦合作用促进了上升运动,暴雨期间对流层低层有自南向北发展的高能舌维持,存在对流性不稳定层结,上升运动自低层向上发展,将低层的暖湿空气向上输送,使得大量的不稳定能量释放,为暴雨区提供了持续的能量。