广东前汛期持续性暴雨的变化特征及其环流形势

利用1961-2011年广东省86个测站地面观测逐日降水资料及1979-2011年NCEP-DOE第2套分析资料,提出了广东暴雨日的定义指标,分析了近51a广东前汛期及其各月持续性暴雨的变化特征,进一步诊断了持续性暴雨过程的环流特征和水汽输送来源.结果表明,广东暴雨新指标避免了原指标定义存在的不合理情况和需要人工操作等问题,并且得到的广东暴雨日数及暴雨累积雨量的年际变化更能反映广东的旱涝情况.51a平均前汛期持续性暴雨过程在4、5、6月分别占10%、29%和61%,20世纪60年代后期至80年代持续性暴雨多发生在5月,而60年代前中期、90年代至2011年持续性暴雨则主要在6月出现,这种年代际变化是由东亚地区中低纬度大气环流系统的变化所造成的.除了过去所认识的“三脊两槽”和“两脊一槽”两种类型天气形势外,广东前汛期持续性暴雨过程的500hPa中高纬度环流还有一种“高纬阻塞-中纬平缓型”(称为Ⅲ型),Ⅲ型主要出现于6月,占6月持续性暴雨过程的22%,因此,这种环流类型的补充提出,将减少6月持续性暴雨过程的漏报现象.由于气候背景场各月有所不同,无论是三脊二槽型还是二脊一槽型,各区域槽(或脊)的相对强弱和形态也随月份有所不同,例如二脊一槽型,东北亚地区高压脊4、5、6月逐月加强向北扩展,贝加尔湖槽区逐月变宽,中低纬度阿拉伯海以东槽逐月向西移动,孟加拉湾槽、西太平洋副热带高压逐月加强.前汛期持续性暴雨过程的主要水汽来源随月份发生变化,4月热带西太平洋地区水汽来源贡献最大,5月孟加拉湾、西太平洋和中国南海的水汽都有贡献,而6月则主要来源于孟加拉湾的水汽输送.所有类型持续性暴雨过程,广东大部分地区都处于水汽通量辐合区,说明动力辐合作用和水汽来源是暴雨的必备条件,持续性暴雨是各类中高纬度环流型的稳定维持与来源于热带的水汽输送共同作用的结果.     

2010年江西两次冬季暴雨过程分析

该文利用自动气象站逐小时雨量资料、常规气象观测资料以及NCEP每6 h 1次1°×l°全球再分析资料分析了2010年12月12日(简称过程1)和15日(简称过程2)江西2次不同类型的大范围冬季暴雨过程。结果表明,两次不同类型的冬季暴雨过程都发生在"拉尼娜"的气候背景下,高空急流右侧的强辐散区与中低层强西南气流中风速辐合区耦合下形成。与汛期暴雨过程相比,涡度、散度量值与汛期暴雨大小相近,垂直速度较小;850 hPa比湿值仅为汛期值的一半,低层水汽条件差,但整层水汽输送与汛期暴雨相近;大部分处于对流稳定状态,降水持续时间长,无中尺度雨团。冬季暴雨在动力、水汽条件方面700 hPa比850 hPa表现明显,暴雨落区与700 hPa水汽辐合一致。     

广东6月持续性暴雨期间的大气环流异常

利用1979—2011年共33年广东86个观测站日降水和全球大气多要素日平均资料,分析广东前汛期降水异常(包括暴雨和无雨)的环流特征。结果表明,广东6月持续性暴雨和持续性无雨期间大气存在显著的经向遥相关波列,其中,持续性暴雨过程波列更完整,非持续性暴雨(或非持续性无雨)则波列不显著,而4、5月的持续性暴雨或持续性无雨过程都没有波列出现。在经向波列存在的情况下,对流层中高层大气西风带环流经向度增大、槽脊发展增强,中高纬度这种持续稳定的环流形势,有利于冷空气和高空槽影响华南;在高层200 hPa,华南处于偏西风和西南风异常之间的气流辐散区域,有利于高层辐散;对流层中低层西太平洋副热带高压偏强、西脊点偏西,华南上升、南海下沉的垂直异常经圈环流建立;同时对流层低层来源于印度和孟加拉湾北部以及热带太平洋的水汽输送明显加强,从而为持续性暴雨过程提供有利的环流背景以及暴雨区所需的动力和水汽条件,可见经向波列通过对流层高、中、低层大气环流异常影响持续性暴雨。在没有经向波列的情况下,当500 hPa华南地区有西风槽活动、850 hPa南海北部西风偏强,广东局地动力上升条件和水汽输送条件达到一定程度,则只能出现非持续性暴雨。因此,经向波列可为区分持续暴雨与非持续暴雨预报提供参考。与广东降水持续异常相关的经向波列受中高纬度罗斯贝波、热带对流以及中低纬度太平洋地区大气异常等多方面的共同影响。     

2011年春季河南久旱转暴雨的环流特征及成因分析

利用常规气象资料和NCEP再分析资料,从前期天气背景、大气环流演变及产生持续性强降水的动力、热力和水汽等条件,分析了2008年6月广西出现的一次持续性强降水过程。结果发现：这次持续性强降雨过程期间500hPa环流形势稳定,高空西风小槽呈阶梯状持续下滑影响广西,不断诱发暴雨出现;200hPa广西处于南亚高压东部脊区和高空西风急流出口区右方,风速辐散明显,在高低空急流耦合作用下,华南出现了正反两支垂直环流,广西上空辐合上升运动明显,为强降水的出现提供极好的动力条件;南海季风暴发和副热带高压在华南沿海的稳定维持,使得华南低空形成了印度洋和南海两支水汽通道,为暴雨区上空提供了源源不断的水汽;高温、高湿、高能的热力条件,有利于扰动的形成和对流不稳定能量产生,为广西持续性暴雨提供必要的能量条件。     

华南前汛期持续性暴雨统计特征及环流分型研究

利用1961—2013年华南区域305个国家级气象台站日降水资料、1980—2013年5—6月NCEP/CFSR再分析资料(分辨率0.5×0.5)等,定义华南前汛期持续性暴雨和暴雨持续日数,分析近53 a华南前汛期持续性暴雨特征及其大尺度环流形势;归纳有利于华南前汛期持续性暴雨发生的4种典型环流类型。结果表明:(1)华南前汛期持续性暴雨过程主要集中在5—6月,并存在准20 a振荡周期;1960年代前半段6月暴雨次数多,1960年代末期到1980年代5月暴雨次数明显增加,1990年代至2013年暴雨主要出现在6月,2006年后5月暴雨次数逐渐增加;暴雨过程持续日数一般3~4 d,超过10 d以上的单次过程仅4次。(2)华南前汛期持续性暴雨分为东亚槽底型、两脊一槽型、多涡旋型和纬向型,东亚槽底型和两脊一槽型次数相对较多,主要发生在5月下旬—6月下旬;纬向型次数最少,主要在5月上旬—6月初。(3)各型持续性暴雨过程500 h Pa中高纬地区环流特征各异,其共性是均有利于北方冷空气南下影响华南,低纬地区西太平洋副热带高压(副高)和孟加拉湾南支低槽维持少动,低层850 h Pa华南盛行西南暖湿急流;持续10 d左右的暴雨过程相较持续3~5 d的暴雨过程,副高位置偏西偏强,华南上空多短波槽活动,850 h Pa西南季风气流位置偏西偏北、风速偏大。     

广西一次持续性强降雨过程成因分析

利用常规气象资料和NCEP再分析资料,从前期天气背景、大气环流演变及产生持续性强降雨的动力、热力和水汽等条件,分析了2008年6月广西出现的一次持续性强降雨过程。结果发现：这次持续性强降雨过程期间,500hPa环流形势稳定,高空西风小槽呈阶梯状持续下滑影响广西,不断诱发暴雨出现;200hPa广西处于南亚高压东部脊区和高空西风急流出口区右方,风速辐散明显,在高低空急流耦合作用下,华南出现了正反两支垂直环流,广西上空辐合上升运动明显,为强降雨的出现提供了极好的动力条件;南海季风暴发和副热带高压在华南沿海的稳定维持,使得华南低空形成了印度洋和南海两吏水汽通道,为暴雨区上空提供了源源不断的水汽;高温、高湿、高能的热力条件,有利于扰动的形成和对流不稳定能量产生,为广西持续性暴雨提供了必要的能量条件。     

2020年6月广西持续性暴雨的天气气候特征

2020年5月30日至6月10日广西出现了大范围持续性暴雨天气过程,造成西江流域部分地区发生洪涝及其衍生灾害。基于广西90个气象观测站降水数据和NCEP/NCAR逐日再分析资料,研究了此次持续性暴雨过程的天气气候特征。结果表明:(1)持续性暴雨期间,西太平洋副热带高压异常偏强、偏西,稳定控制在华南及南海地区,青藏高原上不断有高空短波槽东移。广西位于短波槽槽前和西太平洋副热带高压西侧,大量水汽沿短波槽前和南海季风槽槽前的西南气流向广西输送,有利于暴雨天气维持。(2)暴雨期间大气环流的经向度增加,冷空气势力增强。弱冷空气持续南下到达广西北部与暖空气交汇,诱发暴雨发生。(3)高温高湿高能使广西大气变得异常不稳定,为广西持续性暴雨天气产生提供了有利条件。     

弱环境风场条件下华南西部大范围暴雨特征分析

利用ECMWF 2.5 °×2.5 °资料和Micaps提供的常规观测资料,对16例在弱环境风场条件下的大范围暴雨过程进行了分析研究。结果表明：在5—9月汛期期间,华南西部基本上处于高温高湿的状态下,一旦具备有一定的动力触发机制,即使在850 hPa无低空西南急流配合的弱环境风场条件下,依然可以产生大范围的暴雨,甚至特大暴雨天气;在弱环境风场条件下产生大范围的暴雨天气,主要取决于在短时间内中低纬度出现异常环流,表现为华北槽或高原槽在东移南下的过程中发展加深,同时在华南西部的低层流场中出现低涡切变或气旋性拐点,气流辐合,水汽充沛,为暴雨的产生提供动力条件;广西境内的风垂直切变小,以及涡度、散度等物理量特征与暴雨过程均有较好的对应关系。     

华南西部重大锋面暴雨天气过程研究

对1970—2006年汛期(4—9月)发生在华南西部(广西)的重大锋面暴雨天气过程进行分析研究。结果表明：华南西部重大锋面暴雨天气平均每年汛期出现10ｄ,暴雨过程日数月总值分布具有明显的“单峰型”特征,峰值出现在6月;广西北部地区发生重大锋面暴雨天气过程比南部地区明显偏多;造成华南西部重大锋面暴雨过程的天气形势特征主要有五种类型：湘黔桂低涡型、深槽型、波动型、华北槽+南支槽型和南支槽+高后型;广西区域的925 hPa的水汽通量散度、850 hPa垂直速度和θse500～850等物理量场,较好地反映了华南西部大范围锋面暴雨天气过程物理量场的变化,可作为华南西部重大锋面暴雨天气过程的物理强信号和预报着眼点。     

2018年6月贵州一次持续性降水天气过程分析

该文利用常规气象降水观测资料和NCAR提供的1°×1°的FNL再分析资料,对贵州2018年6月20—24日大范围持续性降水天气过程进行分析,结果表明:100 hPa受南亚高压影响,贵州处在高压前部的高层辐散、低层辐合气流中,有利于产生上升运动。500 hPa亚欧大陆稳定的两槽一脊环流形势,导致北方弱冷空气从贝加尔湖高压脊前不断南下至长江流域。850 hPa主要受低空急流和切变线的影响,低空急流将西南暖湿气流源源不断地输送到中国南方;切变线稳定位于浙江中部至贵州北部,同时贵州的水汽通量辐合区位于切变线南侧,利于水汽辐合上升。贵州全省处在低层辐合、高层辐散的垂直运动负值区中,有良好的上升运动条件。水汽和动力条件的配合,是造成此次贵州大范围的持续性降水天气的主要原因。     

玉林市6月1日大暴雨触发机制分析

通过对6月1-2日出现在玉林大暴雨进行中尺度系统(MCS)及动力机制分析,结果表明:(1)这次大暴雨在两槽一脊经向环流下,高原槽东移为暴雨产生提供了有利的动力条件;(2)切变线快速南压触发了当地不稳定能量释放,低层强辐合、高层强辐散的耦合利于垂直上升运动和MCS的发生发展;(3)水汽通量散度的强辐合为MCS的发生发展提供了有利的水汽条件;(4)强降水出现在MCS发展最旺盛的时段。     

2010年1月广西冬季暴雨水汽特征分析

2010年1月21～23日,广西出现连续两天的全区性暴雨天气。本文利用常规资料和NCEP1°＊1°再分析资料进行分析．通过分析广西上空的水汽辐合辐散情况、水汽饱和程度以及水汽来源等,揭示这次冬季连续性暴雨产生的水汽特征。分析结果表明,水汽辐合基本位于600hPa以下,850hPa附近水汽辐合最强;强降雨期间广西上空上升...     

2010年冬季江西两次暴雨过程的环境场分析

利用自动气象站逐小时雨量资料、常规气象观测资料以及NCEP每6 h一次的1°×l°全球再分析资料,分析了2010年12月12日和15日江西2次大范围暴雨过程。结果表明,在＂拉尼娜＂的气候背景下,高空急流右后侧的强辐散区与中低层异常加强的西南气流辐合区耦合,形成冬季暴雨过程。在动力、水汽条件方面,冬季暴雨700 hPa高度层比850 hPa高度层表现明显,暴雨落区与700 hPa高度层的水汽辐合区一致。与江西汛期暴雨过程相比,涡度、散度、垂直速度量值较小,动力条件较弱,造成逐小时降雨强度不大;850 hPa高度层的比湿值仅为汛期值的50%,低层水汽条件差,但整层水汽输送与汛期暴雨相近;对流不稳定、对称不稳定为冬季强降雨、强降雪存储了不稳定能量。     

广西大范围暴雨期间孟加拉湾强对流演变及东移特征

分析1980~2002年主汛期(5~7月)广西锋面型大范围暴雨期间孟加拉湾对流云团演变及与之相应高低空环流变化,结果表明:孟加拉湾强对流在广西暴雨发生前3天发展最为旺盛,受孟加拉湾低槽引导,对流云团爬上中南半岛进入广西,当其与高原东移的云团相结合时再次发展,造成广西大范围暴雨。分析200 hPa高度场和流场结果表明:当广西暴雨发生时,孟加拉湾、中南半岛及广西受200 hPa南亚高压控制。分析850 hPa水汽通量矢量场结果表明:广西锋面型暴雨发生时,从孟加拉湾到广西上空有一西南气流的水汽输送带,广西暴雨水汽主要来源于孟加拉湾。     

阿克苏北部绿洲强对流暴雨与冰雹对比分析

阿克苏北部绿洲是强对流天气的高发区,虽然强对流暴雨和冰雹均为强对流天气,研究表明它们均发生在副热带锋区上,而影响系统、物理量特征均有显著不同:(1)暴雨的影响系统主要以西方路径的锋区小槽和中亚低槽为多,北支槽最少,冷空气弱且湿;冰雹以锋区小槽和北支槽为主,中亚低槽为少,冷空气相对强且干;(2)强对流暴雨的高空急流比冰雹弱,且存在一支低空偏东急流,冰雹不存在;(3)均位于湿舌区,但暴雨区湿度从低层到中层比雹区大,暴雨区850～500hPa均有明显的水汽输送,尤其低空急流输送充沛的水汽。雹区水汽输送较弱,且以天山山区向雹区的局地水汽输送为主。二者均有强的水汽辐合,暴雨区的水汽辐合比雹区强;(4)均有强的上升运动,冰雹850hPa的上升运动比暴雨强,700hPa二者相当,500hPa暴雨比冰雹略强。(5)均有强的不稳定性,暴雨的不稳定性强于冰雹。     

广东2008年罕见“龙舟水”特点及成因诊断分析

2008年5月下旬末至6月中旬,广东出现了历史罕见的持续时间长、范围大、强度强、灾害重的暴雨到大暴雨降水过程,并有4个明显降水期.诊断分析发现:过程是在亚洲中纬度两槽一弱脊,东槽明显的平均背景场产生的,副高较弱位置较东,南支槽活跃,每一强降水期与一次西风槽的影响相联系,高空急流和低层切变线的南压过程配合一次强降水的发生;低空急流的最大风速变化与暴雨的发生同步,降水的减弱期伴随低空急流的向上抬升;过程的水汽源于孟加拉湾和南海,而以前者为主,水汽的辐合主要发生在华南沿海;龙舟水期间存在两个明显的局地经向环流,低层的两股气流在20～25°N区辐合抬升为持续性强龙舟水的产生提供了稳定的上升运动背景;4个主降水期有3个是在层结不稳定的条件下出现暴雨.     

广西2012年前汛期3次暴雨过程环流和中尺度特征

利用地面和高空常规观测资料、广西自动站降雨资料和雷达资料,对广西2012年前汛期3次暴雨过程环流形势和中尺度特征进行分析,结果表明:3次暴雨过程均有多次高空槽引导冷空气影响广西,并有低涡配合,同时存在中尺度系统的3类触发机制,即500hPa存在干线;850hPa有温度脊配合;广西区域垂直高度上具有:200h Pa有分流区存在,地面辐合线长时间维持少动的上层辐散下层辐合的特征.     

广西持续性区域暴雨对热带季节内振荡的响应特征

使用广西90个地面气象观测站逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料等,研究了广西持续性暴雨气候特征及其对热带季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)的响应特征.结果 表明,沿海地区暴雨过程持续天数历史最长、持续性暴雨过程次数最多;前汛期持续性区域暴雨发生前期MJO多处于上游地区,随时间变化向东逐渐增多,暴雨发生时MJO处于印度洋中东部次数最多,此时副热带高压西伸到南海区域,广西处于副热带高压边沿,索马里越赤道气流夹带着水汽穿过印度洋,源源不断给广西送来丰富的水汽;后汛期持续性区域暴雨发生前期MJO位于海洋性大陆次数随时间临近增多,暴雨发生时MJO位于海洋性大陆西部次数偏多,此时副热带高压偏弱,广西上空为气旋性环流,越赤道水汽输送带明显比前汛期第3位相时宽大、偏强,在西南风引导下向广西移动,利于持续性区域暴雨维持.     

伊犁河谷夏季两次极端暴雨过程的动力机制与水汽输送特征

新疆伊犁河谷2016年6月16—17日和7月31日—8月1日先后发生两次极端暴雨过程(分别简称"0617"过程和"0801"过程),其日降水量均连续刷新历史记录,前者雨强大、时段分散,后者面雨量大、强降水持续时间长。本文利用常规观测资料、自动站逐时雨量资料与ECMWF 0.25°×0.25°再分析资料,对这两次过程进行了对比分析,重点探讨了两次过程动力机制与水汽输送特征的异同点,其主要结果如下。相同点:两次过程均发生在500 hPa两脊一槽环流背景下,中亚低槽南伸至40°N附近、伊犁河谷低空偏西急流建立与维持以及地形影响下的风切变、风速辐合与强迫抬升等相互配合是极端暴雨形成的有利环境条件;伊犁河谷低空偏西急流与中高层西南气流叠加使迎风坡维持强的垂直上升运动是暴雨产生的动力机制;暴雨的水汽源地主要在咸海至巴尔喀什湖南部40°N附近中亚地区偏西路径携带的水汽,其次是中高层偏南气流的水汽输送。不同点:"0617"过程,热力条件较好,局地对流强,强降水时间短,小时雨量大,暴雨区分散,灾害重,而"0801"过程,500 hPa中亚低槽前偏南气流、600 hPa风切变明显偏强,尤其是中低层青藏高原东侧-河西走廊-南疆盆地偏东急流的维持,使得动力及水汽辐合机制异常偏强,异常水汽接力输送及强的动力辐合是该过程面雨量突破极值的主要原因;暴雨区水汽收支分析表明,"0617"过程水汽输入主要来自西边界,其次是北边界,而"0801"过程水汽输入主要来自南边界,其次是西、东边界,且降水随西、东边界中层水汽输入增强而明显增大。     

2011年5月11-12日广西区域性暴雨诊断分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、常规观测资料、自动站雨量资料、卫星TBB资料和雷达资料.对2011年5月11-12日广西出现的区域性暴雨进行诊断分析.结果表明:暴雨是在欧亚中高纬地区为两脊一槽的环流背景下产生的.500hPa南支槽、850hPa低涡和地面辐合线是其主要影响系统.水汽从南海输送到广西上空.并在桂西北产生强烈辐合.暴雨发生前广西处于θse高能舌区内,低层暖平流、中高层冷平流加剧大气层结的不稳定.在500hPa南支槽前正涡度平流输送下,桂西北850hPa低涡得到加强,低层辐合、高层辐散的垂直结构,有利于产生强烈的垂直上升运动.强降水与桂西北两个MBCS云团的强烈发展有关,冷云顶在-52℃以下的TBB低值区与暴雨落区有较好的对应关系.涡旋状降水回波的不断新生东北移是导致区域性暴雨发生的原因之一.