滇黔准静止锋诱发贵州春季暴雨的锋生机制分析

利用卫星云图、常规地面观测资料和逐6 h的1°×1°NCEP再分析资料,对2003-2006年春季滇黔准静止锋背景下,出现的5次贵州暴雨天气过程进行了诊断分析和总结。结果表明:在准静止锋背景下,贵州春季暴雨是由高低空急流、高空槽、冷空气与准静止锋的共同作用产生的。低空急流将大量的水汽从孟加拉湾和北部湾输送到贵州,不断积累对流有效位能;高空急流的加速增强了"高层辐散、低层辐合"的大尺度上升运动,并通过急流下侧的正环流圈带动冷空气南下,使得准静止锋活跃锋生,是暴雨天气过程的触发机制。锋生现象分析表明,高空急流加速导致对流层中高层极锋锋区内锋生和对流层中层正环流圈的形成,加强了准静止锋附近的水平变形和垂直运动,进而促使锋生加强。水平变形和垂直运动对暴雨的产生也有直接影响:水平变形项范围越大则降雨强度越强,与垂直运动相关的倾斜项移动与在准静止锋附近生成的强对流云团的移动方向一致。准静止锋与贵州春季的暴雨过程关系密切,暴雨落区集中分布在准静止锋南侧1个纬距带内。高空急流加速度、冷锋附近的水汽辐合强度以及对流有效位能的高能舌区范围对暴雨范围和强度有指示作用。基于以上锋生机制,提炼了滇黔准静止锋诱发贵州春季暴雨的物理模型。     

2011年江苏典型和非典型梅雨锋暴雨特征对比分析

2011年江苏梅汛期分为典型和非典型梅雨锋降水两个阶段,针对不同阶段中产生的暴雨,利用常规资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用合成平均方法,从天气形势、热力和动力特征方面对其异同进行了分析。结果表明：典型梅雨锋暴雨在500 hPa中纬度低槽和副热带高压的共同作用下产生,暴雨落区在5840 gpm线附近,对流层低层有切变线,近地面梅雨锋特征显著,经向风扰动为深厚的北风,暖湿气流来自于孟加拉湾和南海中北部;非典型梅雨锋暴雨时,中高层江苏处于天气尺度深厚低槽前的西南气流中,冷空气来自东北冷涡后部,低层有倒槽辐合线,近地面锋区较弱,异常强盛的暖湿气流由南海经台湾海峡和东海北上,对流层低层经向风扰动为南风,中高层为北风,暴雨产生在低层南风风速辐合区;两类暴雨的落区均位于锋区暖的一侧以及假相当位温(θse)和比湿(q)大值区的北侧以及强上升运动区。     

2012年6月25—26日贵州省大暴雨天气诊断分析

利用Micaps常规气象资料、贵州省自动站资料、NCEP/NCAR资料和FY-2E卫星TBB资料对2012年6月25—26日贵州地区的暴雨过程进行了分析。结果表明:此次暴雨是受到500 hPa西风槽,700 hPa西南低涡和高低空急流的影响,暴雨落区主要位于500 hPa西风槽附近的上升区,西南低涡中心的东南侧,低空急流的北边和高空急流南边。暴雨发生所需的丰富水汽主要来源于南海,其次东海和孟加拉湾也有贡献,水汽辐合中心与强对流云团有很好的对应。垂直螺旋度的分析表明其与雨强中心有很好的对应关系,雨强中心位于中低层的垂直螺旋度正值中心的附近以及其东北侧。而湿位涡的分析表明本次暴雨的发生与暴雨落区北侧中高层"干入侵"有关,暴雨区低层存在着对流不稳定。     

两类华南沿海暖区暴雨特征及热力发展机制对比研究

对2009—2014年4—6月的华南沿海暖区暴雨依据低层环流进行分类:第一类为偏南向型,即珠江口以西经向性偏南向辐合线型,由东南、偏南、西南三支气流汇合;第二类为西南向型,即珠江口以东纬向性西南向辐合线型,由偏西和西南风两支气流汇合。6小时强降水统计显示,6年中偏南向型年平均73.2次,西南向型年平均50.3次。南海夏季风爆发后,两种类型发生频数均明显增加。两类低层辐合线系统对应上层的合成特征显示,500 hPa天气形势偏南向型为宽阔暖脊,温度脊落后,有较明显的暖平流,无锋区;西南向型为弱槽,中纬度温度槽落后,锋区偏北,华南位于锋面前暖区,有弱波动。两类暴雨垂直剖面上有深厚垂直速度中心伸展到400 hPa;对应强烈的辐合层为几个垂直叠置的辐合中心;均为水汽充沛,对流不稳定能量层次深厚,有较强凝结潜热释放,造成气柱增暖拉伸,加强深厚多中心辐合及上升气流,其中西南向型凝结潜热释放更强,偏南向型中高层暖平流强于其凝结潜热释放。探讨热力发展机制的数值模拟显示,凝结潜热释放对气柱增温,大大增强暴雨区垂直速度厚度与强度,并增强暴雨区低层辐合环流,减弱中层辐散环流,其影响力达到环流强度的30%~50%,有利于维持强烈对流,促进暖区暴雨的发展。      

2015年12月广东罕见暴雨的成因分析

利用ECMWF的逐日再分析资料,通过环流分析和物理量诊断方法,揭示2015年12月9日广东暴雨的产生机理。结果表明:来自东欧高纬度的干冷空气南下对暴雨的发生起了重要作用;干冷空气流经青藏高原时发生绕流,南支气流绕过青藏高原并在孟加拉湾反气旋环流的挟卷作用下经南支槽抵达华南,形成了干冷空气的主要通道。暴雨发生前,暖湿气流主要来自西太平洋,暴雨发生期间,偏东气流转为偏南气流,使南海成为9日暴雨的主要水汽源地。冷暖空气的汇合使暴雨区上空等θse线陡峭,沿等θse面有强烈的上升运动,但上升运动区不存在深厚的位势不稳定。冷空气的南下激发了暴雨区700 h Pa的锋生,其中水平变形项和水平辐合项对锋生有正贡献。锋生激发了正的次级环流,环流中心也位于700 h Pa,这有利于气流的抬升,故锋生及次级环流是暴雨区上升运动发展的重要机制。     

2009年夏季四川盆地两次暴雨过程对比分析

利用NCEP1 °×1 °每6 h一次的再分析资料、常规气象站降水资料及探空资料,对2009年6月26-29日（“6·26”）和7月30日-8月2日（“7·30”）发生在四川盆地的两次暴雨过程进行对比分析。结果表明：（1）“6·26”暴雨过程降水影响系统主要是盆地中部的低槽及低层西南低涡,“7·30”暴雨过程则为两高之间的切变线、辐合线及西南低涡。（2）水汽通量流函数的对比分析显示,两次过程中水汽输送通道不同,“6·26”过程水汽主要来自孟加拉湾;而“7·30”过程则是孟加拉湾的水汽经中南半岛到达南海,与南海偏南气流汇合加强,向盆地中东部输送形成,且水汽通量的势函数及辐散分量对未来6 h累积降水的落区及中心有很好的指示作用。（3）中高层干冷空气向边界层下滑进入暖湿高能区,在埃克曼非平衡流向埃克曼平衡流调整过程中,强迫边界层中空气产生较强的垂直上升运动,且垂直运动延伸至中高层,同时激发中层的次级环流,可能是两次暴雨过程发生发展的重要物理机制。     

贺兰山东麓宁夏一次极值暴雨过程分析

利用常规气象资料和NCEP再分析资料,结合宁夏业务化的中尺度数值预报模式MM5输出产品,对2006年7月14日发生在贺兰山东麓宁夏的极值暴雨过程从降水特征、环流背景、影响系统、强降水落区及物理量特征等方面进行了分析。表明:此次极值暴雨是在2006年第4号台风"碧利斯"与副热带高压系统的相互作用、中β尺度低值系统影响和地面静止锋的触发下爆发的。强降水落区位于200 hPa青藏高压前部西北气流辐散区与500 hPa西南气流、700 hPa西南或偏南低空急流、850 hPa偏东气流三股气流辐合区相重叠区,中β尺度低值系统的右前侧与湿焓平流最强的区域。对流层高层干冷空气下侵是强降水的主要触发机制之一。非地转湿Q矢量与强降水落区有良好的对应关系,对短时强降水天气具有较好的描述能力和预报指导意义。     

一次副高阻挡型特大暴雨的中小尺度特征

该文利用常规及加密观测资料、NCEP再分析资料及FY-2G TBB资料,对发生在黔西南州2020年6月23—24日的特大暴雨过程进行了分析,结果如下:此次特大暴雨过程主要由地面弱静止锋触发黔西南北部不稳定能量的大量释放,配合高低空急流、南亚高压,强盛副高稳定维持在黔西南北侧,使得切变南压缓慢,再加上充沛的绝对水汽高效率释放配合外部强水汽辐合,共同造成了此次特大暴雨天气。低层辐合高层辐散及强垂直上升运动的特征在强降水发生前表现更为明显,暖式强切变向冷式强切变的转变、正涡度的增大均为局地特大暴雨提供了有力的动力条件,中高层锋面坡度加大、暖湿不稳定层结、能量锋区的南移加之能量的大量释放,为加大降水强度提供了有利的热力条件。地面风场辐合促使初始对流发展,与中低层切变叠加,加剧垂直运动发展,风场辐合出现时间基本提前于强降水时间,根据加密地面风场辐合区位置及其移动的路径可为推断下游强降水的落区提供参考;黔西南北部由于上坡及喇叭口效应,使得气流沿山坡辐合上升,山体使得山前低值系统移动缓慢,增大降水强度;晴隆紫马强降水集中在TBB低值区及云系发展阶段的梯度大值区(非消散阶段),MCS在黔西南维持时间达7 h。EC暴雨落区与实况更接近,但对大暴雨把握不足,华南中尺度对极端降水的把握明显好于其它数值模式。     

天山北坡一次特大暴雨过程诊断分析

利用常规资料、NCEP1°×1°再分析资料对2007年7月16—17日天山北坡出现的特大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：暴雨发生在100hPa南亚高压呈双体型、500 hPa中亚低值系统在天山北坡东段稳定维持的环流背景下;沿天山两侧的强东西风切变组织了系统性的强上升运动、低层向山的偏北气流与天山北坡向北开口的喇叭口地形产生的辐合上升运动促使暴雨强度增大;暴雨区与低层辐合、高层辐散的气旋性涡柱区相对应;来自孟加拉湾沿高原东侧偏南气流北上的水汽,通过中高层的西南气流和低空的偏东气流两条路径接力输送到暴雨区;正位涡异常与暴雨的发生关系密切。     

华南一次特大暴雨诊断分析及数值模拟

用NCEP/NCAR再分析格点资料对2009年5月23-24日发生在华南的特大暴雨过程进行了诊断分析,并利用中国新一代GRAPES模式进行了数值模拟研究。结果表明：副高稳定维持,西侧偏南气流引导季风云团北抬;水汽来源主要为孟加拉湾西南气流和南海东南气流,水汽辐合主要集中在925hPa-850hPa,具有明显日变化特征;垂直上升运动提前约6小时于强降水的出现,暴雨中心位于最大垂直速度中心附近。模式成功模拟了暴雨过程的雨带分布及环流形势演变,显示中尺度涡旋是造成暴雨的主要影响系统,其不仅造成陆地的低层辐合高层辐散,还为暴雨区提供了正涡度,促使2个中α尺度对流系统的生成和发展东移,直接导致暴雨的发生。     

惠州高潭一次特大致洪暴雨过程分析

利用2013年8月16—17日CFSR的0.5°×0.5°网格资料以及自动监测站数据,分析了发生在惠州市惠东县高潭镇及其附近地区的特大致洪暴雨过程,结果得到:"尤特"登陆后残余环流长时间的少动维持,有利于西南(偏南)气流源源不断向高潭及其附近的暴雨区输送充沛的暖湿水汽;西南气流与偏南气流的交汇形成中尺度能量锋和露点锋,有利于暴雨的发生发展;强降水期间,高潭及其附近地区上空存在不稳定层结和较强的上升运动,以及低层辐合高层辐散的有利配置,另外,强降水区及其西侧的对流层中还存在着一个逆时针旋转的垂直风场;"U"型地形和喇叭口地形及近地面层的风场辐合,为白盆珠至高潭附近地区的暴雨起到非常重要的增幅作用。     

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。     

贵州西部2012年5月21—22日暴雨天气形势及物理量诊断分析

该文利用NCEP（1°×1°）每6h一次的全球再分析资料,对2012年5月21日—22日发生在贵州西部地区的一次暴雨过程进行天气形势和物理量场诊断分析,结果表明：贝湖低槽后部偏北气流引导冷空气南下,与中低层偏南气流共同作用是导致这次暴雨天气过程发生的主要原因,中低层低涡及地面辐合线维持产生的上升运动是暴雨发生的动力机制,低空急流为这次暴雨过程提供了充沛的水汽输送和水汽辐合,强烈的上升运动使水汽能伸展到较高的高度,中高层的径向次级环流有助于水汽持续向上伸展,高低空涡度、散度的有利配置有利于暴雨的发展,模式预报的垂直速度上升区对暴雨的量级和落区有很好的指导作用。     

河南省2011年8月1—2日暴雨过程水汽条件与垂直螺旋度分析

利用常规资料和NCEP再分析资料,对2011年8月1—2日河南省区域性暴雨过程的环流形势、水汽条件和垂直螺旋度进行了分析,结果发现：这次暴雨是一次较为典型的西南涡东北移影响河南所造成的暴雨过程,500hPa高原槽东移,副热带高压减退之后又增强,中低层西南涡沿切变线东北移出,河南处于涡前的西南低空急流出口区前方及前方左侧,具备了区域性暴雨产生的动力与水汽条件。在本次暴雨过程中,700hPa水汽通量变化对强降水落区有很好的指示作用：豫西南的暴雨区位于水汽通量大值中心附近和前端水汽通量等值线密集带内,豫中东部的暴雨区位于水汽通量大值中心北部水汽通量等值线密集带内、大值中心运动方向的左侧。水汽通量散度场上,850hPa水汽通量散度的变化与暴雨的开始时段和强度有很好的对应：水汽通量散度转为辐合、辐合层增厚为强降水开始的标志,辐合量突然增大标志着降水强度增大。700hPa垂直螺旋度的迅速增强与强降水发生时段有较好的对应,强降水产生在垂直螺旋度大值轴的东南侧。     

贵州南部两次局地大暴雨过程对比分析

利用自动站观测资料、探空资料及NCEP再分析资料,对2006年6月12日夜间和2008年5月27日夜间贵州南部局地大暴雨天气过程进行对比分析。结果表明,两次过程均发生在西高东低、东北低涡稳定维持的有利环流形势下,700 hPa巴塘低涡东移是造成贵州西南部强降水的主要影响系统,巴塘低涡和低空西南急流在贵州东南部维持对贵州西南部暴雨起重要作用,同时不稳定能量在贵州南部积聚为暴雨发生提供了有利条件,但相对于后一过程,前一过程在贵州水汽辐合区更大,其大雨量级以上降水范围更广;地面中尺度辐合线生成发展是两次局地大暴雨发生发展的可能触发原因,暴雨中心位于辐合线南侧暖区中;前一过程西太平洋副热带高压较强且位置偏西(西脊点到达110°E),南支槽东移有利于引导700 hPa低涡移动,弱冷空气与暖湿空气交汇形成能量锋锋生,引起低涡强烈发展、涡旋环流增强,而后一过程副高偏弱且位置偏南、偏东,500 hPa上无高原槽影响,以及地面贵州南部为低压控制且无冷空气影响,是前一过程比后一过程降水强度更大的原因。     

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。     

福建西部山区一次中尺度对流系统触发机制分析

利用常规天气资料及地面自动站、风廓线雷达、新一代天气雷达资料和ERA-Interim逐6 h 0.125°×0.125°再分析资料,分析2015年5月19日福建西部山区一次极端降水的中尺度特征。结果表明:(1)极端降水分为锋前暖区降水和锋面降水两个阶段,暴雨区位于低空西南急流轴左侧,水汽充足,冷暖空气交汇,不稳定能量大,抬升凝结高度和自由对流高度低,大气可降水量大及中等强度的垂直风切变形成有利于中尺度对流系统(mesoscale covective system, MCS)发展的环境条件。(2)锋前暖区降水期间,西南气流携带高能量和水汽充足的空气移入暴雨区被中尺度边界附近的冷出流空气抬升,不断产生新的对流单体,对流单体向东北偏东方向移动,排列形成短雨带;若干条东北—西南向长度不等的短雨带在中尺度出流边界北侧建立,缓慢向东移动,依次重复影响关键区;暴雨关键区存在辐合线和风速辐合,为降水提供了良好的动力抬升条件;向西南开口的河谷地形加强了对流的发展;对流单体不断后部建立和东北西南向多个短雨带重复影响同一地区的列车效应是此阶段MCS主要发展方式。(3)锋面降水期间,对流单体在低涡切变南侧风速辐合、水汽和能量大值区发展东移南压,中高层先于低层转偏北气流,表现出前倾特征,垂直风切变加大,冷空气从中高层先扩散南下,与低层暖湿空气交汇使对流加强,冷暖气流的交汇叠加风速辐合使得强降水加强并维持。对流单体后向传播向东移动产生的列车效应是此阶段MCS主要发展方式。     

低涡影响下湖南一次致洪极端暴雨过程成因分析

利用NCEP再分析资料和地面自动站观测数据,从环流特征、低涡演变等方面,诊断分析了2019年7月6~9日湖南中南部地区的一次致洪极端暴雨过程的成因。结果表明:此次极端暴雨具有显著极端性和“潇湘夜雨”的日变化特征,在副高长时间稳定、主体异常偏南的环流背景下,地面浅薄冷空气侵入,不对称的位涡分布、中低层持续较强上升运动促使低涡加强并长时间维持是造成湖南此次极端暴雨的主要原因。低涡加强时段与降水最强时段、正位涡中心与暴雨中心均对应较好。强降雨发展阶段垂直螺旋度维持“下正上负”分布特征,低层正值中心的大小与降水强度变化一致。湖南中部以南强雨带与低层正螺旋度大值中心均出现在南岭山脉北麓的陡峭地形区。水汽主要来源于边界层,925 hPa水汽汇合中心出现时刻、区域与暴雨发生时段、落区吻合,两支主要的水汽输送带分别来源于孟加拉湾的偏西气流和南海的西南气流。      

伊犁河谷一次极端强降水事件水汽特征分析

2016年7月31日至8月1日,新疆伊犁河谷发生了一次极端强降水事件,多站突破降水极值。利用NCEP/NCAR 1°×1°和2.5°×2.5°再分析资料、中国地面卫星雷达三源融合逐小时降水产品、新疆地区常规观测资料、基于地基GPS观测的大气可降水量资料及基于拉格朗日方法的HYSPLIT轨迹模式结果,通过对水汽输送流函数、势函数、水汽输送轨迹和暴雨区水汽收支计算,结合伊犁河谷GPS观测分析,揭示了此次强降水期间的大尺度水汽输送、辐合特征及伊犁河谷局地水汽变化特点。结果表明:（1）强降水期间大西洋及红海均对伊犁河谷的水汽供应具有贡献,河谷处于水汽通量辐合区,向西开口的地形辐合和抬升为局地暴雨的发生提供有利的动力辐合条件。低纬度印度夏季风环流和中纬度大西洋向东输送的气流共同构成伊犁河谷极端降水天气的水汽输送通道,其中印度夏季风西南水汽输送主要集中在对流层低层,对流层中层水汽的输送以大西洋向东气流和低槽自身水汽输送为主。（2）HYSPLIT模拟结果表明暴雨区3000 m中纬度偏西路径的水汽输送最为强盛,偏南路径水汽源于阿拉伯海,对流层底层偏西、偏东路径和中层偏北路径水汽通过垂直运动补充对流层低层的水汽;5000 m水汽输送轨迹以偏西路径和低槽自身携带的水汽为主。（3）降水期间水汽集中在对流层低层,通过垂直输送项向高层输送;强降水时段暴雨区对流层低层南边界水汽流入量迅速增强,中高层水汽流入主要集中在西边界。（4）降水前槽前西南气流造成伊犁河谷测站GPS-PWV明显跃升,强降水时段受印度西南季风影响,测站PWV快速增高并维持,局地GPS-PWV的增加与大尺度水汽输送辐合增强有关。     

南疆西部一次罕见暴雨过程的成因分析

利用常规观测资料、T639初始场资料、NECP 1°×1°再分析资料、FY-2静止卫星和天气雷达资料,分析了2010年9月16-20日南疆西部一次罕见的暴雨过程.结果表明,暴雨发生在南亚高压双体型(高压中心分别位于伊朗高原和青藏高原东部)及中亚低槽向南的切涡有利大尺度环流背景下,高、中及低空三支急流的有利配置为暴雨的产生提供了动力和水汽条件,中小尺度辐合与对流是暴雨发生的直接始作俑者.这次暴雨过程的水汽来源有3部分:较深厚的中亚低涡西南气流所携带的水汽,中低层哈密南部至南疆盆地偏东气流的水汽集聚与辐合和中高层中亚南部偏南风所携带的暖湿气流接力输送.其中,85％的水汽输送来自偏东和偏南气流.强对流发生在暖区一侧,暴雨落区位于TBB最大梯度区并与云迹风的高层辐散相对应.3个时段的强降水均由混合性降水回波造成.其中,有中小尺度回波发展,但移动路径和强回波中心的位置有所不同.