神农架林区西南坡局地暴雨过程诊断分析

神农架林区西南坡为局地暴雨灾害多发区。利用常规资料、多普勒雷达资料和区域自动站资料,分析了导致神农架林区西南坡2014年8月6日至7日夜间连续两场短时暴雨过程中MCS发生发展的天气背景及结构特征,并探讨了神农架山区复杂地形构造对西南坡暴雨的增幅作用。结果表明:1)中高层天气系统强迫弱时,副高边缘地面暖低压倒槽及850 h Pa气旋性弯曲区与辐合的发生发展可能是造成这类局地强降水天气的触发系统,地面弱冷空气的入侵有利于降水的维持和加强。2)两次局地暴雨过程均是由中β尺度对流系统影响产生的,降水历时短、强度大,雨区移动呈现局地性,具有明显的中尺度强对流系统特征,分别属前导层状云与尾随层状云中尺度对流系统型。3)第一场暴雨过程以对流降水为主,回波较强;第二场暴雨过程回波质心低且层状云特征比较突出,但维持时间相对较长,降水效率更高。4)神农架西南坡坡度大,海拔高度高,地形的动力抬升和辐合作用促使上升运动加强,地形强迫抬升作用显著不仅对局地对流触发、降水增幅有重要作用,而且会影响中尺度对流系统结构,这可能是神农架林区西南坡暴雨高发的重要原因。     

北京地区一次局地暴雨过程的诊断和中尺度分析

利用NCEP1°×1°的格点资料分析了2007年8月1日北京地区局地暴雨过程的大尺度环流背景,并用FY2C卫星逐小时的TBB资料,结合自动站资料分析了局地暴雨的发生时段和落区,同时对过程发生期间雷达回波的演变特征进行了分析。结果表明:在高空西来槽和东北低涡的环流形势下,有利的不稳定层结和高低空动力配置条件下,3个对流云团共同影响,在城区合并后南压造成了这次局地暴雨过程;边界层东南气流的水汽输送、城市下垫面的热力作用以及冷暖空气的剧烈交绥,是城区和南部地区出现强降水的主要原因;过程中降水的强度与TBB低值中心相对应,降水的分布与TBB值大梯度区也有较好的对应关系;对流系统在城区合并、移动缓慢、维持时间长造成了北京城区和南部地区的短时强降水。     

近30a山东首场暴雨的气候特征及环流形势

利用1985~2014年山东122个国家气象观测站降水资料及1999~2014年天气图资料,统计分析近30 a山东首场暴雨的气候特征,归纳分析了山东首场暴雨的影响系统及环流形势。结果表明:山东首场暴雨多发生在4~5月,以局地暴雨为主,大范围暴雨次之。降水具有明显的日变化特征,夜间和清晨大、白天小。鲁西南和半岛地区是首场暴雨的易发区,但2区域的暴雨分布特征截然不同:首场暴雨在半岛地区出现频次较高,但最大日雨量和小时雨量并不大;鲁西南地区出现频次高,且最大日雨量和小时雨量也大。山东首场暴雨的影响系统有温带气旋和低涡切变线2类。温带气旋影响下以局地暴雨和大范围暴雨为主,低涡切变线影响下以区域暴雨为主。其中,半岛和鲁南地区较易受江淮气旋影响产生暴雨,鲁西北和鲁中地区则受低涡切变线影响较多。地面气旋位置是预报气旋类暴雨落区的重要指标,暴雨多出现在地面气旋倒槽顶端;850 h Pa形势场是预报低涡切变线类暴雨落区的重要指标,暴雨多出现在850 h Pa低涡切变线与地面倒槽顶端东南气流(暖区)中。气旋影响下的首场暴雨,其动力和水汽条件占主导,而低涡切变线影响下的热力条件是导致暴雨的主要因素。西南暖湿气流带来的充足水汽是首场暴雨发生的必要条件,冷空气侵入或冷暖空气交汇是暴雨形成的重要原因。     

河南一次局地强降水过程的中尺度分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、常规观测资料,采用常规中尺度分析方法和Barnes滤波方法,对2013年6月7日14-20时林州站出现的一次局地强降水过程进行分析,结果发现此次降水过程是发生在东高西低的环流形势下,降水主要发生在500 h Pa低槽槽前;江淮气旋北端不断增强的偏东气流为降水区提供了充足的水汽条件;地形抬升有利于触发对流,并对降水有增幅作用。通过滤波分析发现,此次过程林州处于鞍型场中,且处于风向辐合线和风速辐合线附近;局地强降水发生在水汽通量负散度绝对值大值区与负散度绝对值大值中心重叠区。经过滤波前后对比发现,此次过程分析原始场得出的辐合上升运动区、水汽辐合中心、层结不稳定区与局地强降水落区有一定的偏差,而滤波场特征比较有指示意义。负散度绝对值大值区和地面中尺度辐合线附近有利于回波生成和发展;两回波带合并容易加强;短历时强降水发生前,垂直累积液态水含量迅速跃增;雷达径向速度辐合区有利于回波发展加强。     

近3 a岳阳暴雨时空分布规律及形势特征分析

利用岳阳市2015—2017年232个区域气象站、6个国家气象站降水资料和EC风场资料,采用统计分析等方法总结了近3 a暴雨空间分布特征,分析了暴雨产生的中低层影响系统的天气形势,结果表明:岳阳市暴雨过程日变化规律有集中型暴雨、持续型暴雨和波动型暴雨3个类型。岳阳市暴雨过程的空间分布频次为东部高于西部,药姑山区暴雨次数最多,强度最大,是岳阳市暴雨中心,连云山区为次暴雨频次中心和局地暴雨强度中心,幕阜山区仅有局地暴雨频次中心,地形是岳阳市暴雨出现频率高和暴雨强度大的重要因素;全市性大范围暴雨受天气系统影响更明显,地形影响也是全市性大范围暴雨的重要影响因素,最强暴雨区范围在药姑山区及其新墙河流域。区域性暴雨在连云山区有暴雨重叠区域,连云山区也是区域性暴雨中心。影响岳阳市暴雨的中低层天气系统以急流和冷切变居多,低涡次之、暖切变(横切变)和低槽较少,大多数暴雨过程有多个天气系统配合出现。     

天山北坡短时强降水时空分布及环流配置特征

利用常规探测、自动站逐时雨量及ECMWF0.25°×0.25°每日4次的ERA-interim再分析等资料,分析2010—2018年6—8月天山北坡短时强降水时空分布及其环流配置特征。结果表明:天山北坡短时强降水时空分布不均,主要发生在沿山海拔1000～2000 m区域,尤其昌吉州频次最多;雨强R≥10 mm/h出现频次2015年最多,而R≥20 mm/h出现频次相较前者骤减,2016年出现最多,均在2014年最少,且6月出现最多;短时强降水日变化明显,16时—次日03时发生频次最多,占总次数的73.8%。天山北坡短时强降水过程以局地分散性居多,占总过程的65.1%;影响系统主要分为西西伯利亚低槽(涡)、中亚低槽、中亚低涡、西北气流等4类,其中,西西伯利亚低槽(涡)、中亚低槽两者占总过程的73.2%。     

鹤岗地区一次局地短时暴雨的中尺度分析

利用自动站、多普勒雷达、卫星黑体亮温等气象资料,对2012年7月10日发生在鹤岗地区的短时暴雨天气进行了分析.结果表明:此次局地暴雨是在“两槽一脊”环流背景下,受海上低涡后部和中低层切变及低空急流系统影响,由几个相对较强的对流单体合并维持造成的.强降水是出现在云顶亮温减弱阶段,在TBB值梯度较大的区域移动方向的后侧,最大1h降水量的雨强落后于云团TBB最低值时1～3 h;径向速度出现了逆风区结构,逆风区出现时间较强降水出现提前了20～30 min.回波的合并、增强和减弱与强降水有较好的对应关系.地面辐合线是造成短时暴雨中尺度对流系统的主要触发机制.     

甘肃陇东黄土高原春末初夏局地暴雨诊断分析

用常规观测资料、实时探空资料和雷达资料对2010年5月25～26日发生在甘肃陇东黄土高原春末初夏的局地暴雨天气过程进行了诊断.结果表明:此次局地暴雨过程由高空低槽、中低层低涡切变及西南急流、地面倒槽和冷空气共同影响产生;雷达回波上表现为局地暴雨由混合性降水回波产生,持续时间长,降水效率高;同时,暴雨量场及V-3θ图在暴...     

我国东北地区夏季暴雨的气候学特征

利用东北三省和内蒙古东部200个测站1961～2005年的逐日降水资料,分析了东北地区夏季暴雨的空间分布特征和时间演变规律,以及各类暴雨与各种影响天气系统之间的气候统计关系。结果表明,在空间分布上,暴雨由东北地区的东南部向西北部递减的地域特征十分明显,绝大多数大范围和区域性暴雨一般都集中出现在东北地区的南部和中部,而局地暴雨的分布范围相对较广,地域差别也较小。在时间分布上,几十年来东北地区暴雨的阶段性变化特征十分明显,多暴雨和少暴雨的出现具有11～12年左右的低频变化周期。20世纪80年代初以来,暴雨日出现的年际变率有明显增加的趋势,特别是20世纪90年代中期以后,东北地区暴雨发生的次数虽然明显减少,但平均每个暴雨日的暴雨量却有所增加。在东北地区出现的局地暴雨中,以北方天气系统的影响贡献最大,而在区域性暴雨和大范围暴雨中,南方天气系统影响的比例明显增加。     

我国中部区域人工增雨天气系统分型及典型天气系统特点

利用常规气象观测资料、自动站观测资料和探空资料等,对所选取的2004—2013年共78例降水过程进行分析,将中部区域春秋季降水过程分为3个类型:低槽/切变线冷锋型、低涡(西南涡/西北涡)气旋型、低槽/切变线冷高压型。统计结果表明,中部区域春秋季降水出现概率最多的类型依次为切变线冷锋型、低槽冷锋型和西南涡类型,各天气类型的雨区移动方向均以自西向东为主,低层700 h Pa和850 h Pa多存在西南或偏南急流,水汽主要来自于孟加拉湾。分析中部区域3种主要降水类型特征及其增雨潜力区位置发现:1)低槽冷锋类型降水一般出现在500 h Pa和700 h Pa低槽前部、地面冷锋后部,多为连续性降水;其增雨潜力区主要位于500 h Pa低槽前部、700h Pa槽前和西南急流出口区的左侧,以及地面冷锋后部或锋线附近区域。2)切变线冷锋类型降水多出现在地面冷锋后部、低层切变线两侧附近;其增雨潜力区主要位于700 h Pa和850 h Pa两切变线之间且较靠近700 h Pa切变线一侧、急流出口左侧的带状区域。3)西南涡波动类型降水一般出现在低涡中心及700 h Pa暖式切变线两侧附近,降水持续时间较长;其增雨潜力区主要位于700 h Pa和850 h Pa低涡中心附近及暖式切变线北侧区域。     

乌东德水电站开建以来坝区暴雨的统计研究

对乌东德水电站开建以来坝区暴雨及伴随的短时强降水时空分布进行统计研究,并划分出暴雨天气概念模型。结果表明:乌东德水电站开建以来坝区共出现18个暴雨日,平均3.0个/a,暴雨自6月上旬开始出现,到10月上旬结束,出现暴雨最多的季节是夏季,多为范围小的局地性暴雨出现。暴雨日数、年平均降水量、20~30mm h-1及≥20mm h-1的短时强降水的空间分布均呈现“西北多东南少”的特征。20~30mm h-1的短时强降水发生频次最多(占63.6%),其次为30~40mmh-1(占27.3%),40~50mm h-1最少(仅占9.1%)。短时强降水及不同等级短时强降水均表现为夜间高发、白天低发的日变化特征。总结归纳出切变冷锋型8次(占44.4%)、两高辐合型4次(占22.2%)、西南涡型2次(占11.1%)、孟加拉湾风暴型2次(占11.1%)、切变线型1次(占5.6%)和高空槽型1次(占5.6%)六类暴雨天气概念模型。      

新一代天气雷达产品在阿克苏大降水预报中的应用

利用新疆阿克苏CINRAD／CC多普勒天气雷达的探测资料，在新疆气象局新一代天气雷达网络应用软件和CINRAD PUP软件产品的基础上，分析研究了2003年11月5～7日发生在阿克苏地区的大降水天气，得出：此次天气的强度场、速度场、垂直剖面结构具有积层混合性降水回波与层状云降水回波的特征，低空偏东急流、暖平流中尺度系统和速度场分布对强降水的定时、定量、定点预报具有明确的指示意义。     

金沙江乌东德水电站暴雨概念模型与云型特征

利用自动气象观测站降水资料、常规地面与高空观测资料及卫星云图资料,对2012—2017年6—10月金沙江乌东德水电站坝区18次暴雨个例的大尺度环流背景及卫星云图演变特征进行统计分析,结果表明,切变冷锋型、两高辐合型、西南涡型、孟加拉湾风暴型、切变线型和高空槽型是金沙江乌东德水电站坝区的六类暴雨概念模型。总结归纳出对应的六类典型云型：切变线云带前界处的对流云团8次(占44.4%)、两高辐合云区内部的对流云团4次(占22.2%)、西南涡西南或东南象限的对流云团2次(占11.1%)、孟加拉湾风暴涡旋云系中分离出来的对流云团或对流云系2次(占11.1%)、切变线云带内部的对流云团1次(占5.6%)、高空槽前盾状卷云区南端的对流云系1次(占5.6%)。     

青藏高原切变线对四川盆地西部突发性暴雨影响的数值试验

使用η模式对１９９５年８月２４日四川盆地西部一次突发性暴雨进行了数值模拟和无高原切变线、无西昌小高压的数值试验。由试验结果分析得出：（１）高原切变线活动可使四川盆地西部暴雨增强，而西昌小高压的存在则便四川盆地西部暴雨减弱；（２）高原切变线活动使暴雨增强的主要机制是暴雨区上空对流层低层流场辐合、上升运动、正涡度、水汽通量辐合和对流层中层流场辐合、水汽通量辐合等的加强；（３）对流层低层的动力、水汽条件     

西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨的异同特征分析

利用1°×1°NCEP再分析资料和地面加密自动站资料,通过对2007年四川盆地盛夏3次西南低涡与不同系统相互作用时形成四川盆地暴雨过程的环流特征、影响系统以及风暴相对螺旋度、湿位涡、水汽通量等物理量场特征进行对比分析,找出西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨过程中各物理量的异同点。分析表明,西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨机制的共同点是:暴雨发生在西南低涡中心附近,西南低涡暴雨区内存在着稳定的上升气流和水汽辐合,伴有明显的能量释放特征,西南低涡暴雨都是发生在对流层中层螺旋度大值区,强降水一般出现在对流层低层MPV1<0同时MPV2≧0的范围内,都具有“低层正涡度辐合,高层负涡度辐散”的典型暴雨动力结构。西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨机制的不同点是:在西南低涡与高原低涡形成暴雨机制中高空急流的作用十分重要,在西南低涡与切变线形成暴雨机制中低空急流的动力作用十分明显,而深厚的西南低涡暴雨高低空急流作用不是十分重要。在西南低涡与切变线或深厚的西南低涡形成暴雨机制中锋面抬升作用明显,对流层高层MPV1正值区叠加在低层MPV1负值中心上,而与高原低涡相配合形成暴雨机制中锋面抬升作用不明显,不具有MPV1下负上正的结构。深厚的西南低涡暴雨是非移动的,而西南低涡与高原低涡或切变线形成的暴雨是移动性的。      

阿克苏大降水落区预报方法的初步研究

应用常规高空资料和T213物理量场资料综合分析阿克苏地区大降水落区与天气系统和物理量的对应关系，给出了大降沓落区预报定量指标。     

基于对象诊断的超强台风“利奇马”(1909)模式强降水预报检验

采用基于对象诊断的检验评估方法(the Method for Object-based Diagnostic Evaluation,MODE)对超强台风“利奇马”过程中ECMWF全球模式与GRAPES-MESO区域模式预报的强降水目标对象进行了分析,发现MODE技术相比于传统点对点的检验方法可以提供更加丰富的模式性能分析信息,将模式的预报能力(是否匹配)与预报偏差(位置偏差、面积偏差等属性)区分分析。研究结果表明:ECMWF全球模式预报的强降水对象与观测匹配度较高,雨带的位置也相对准确;GRAPES-MESO区域模式预报的强降水对象数量和面积存在一定程度的高估,空报情况较多,雨带位置误差较大,与观测对象的匹配度相对较低。此外,ECMWF全球模式预报的强降水对象存在偏北的系统偏差,GRAPES-MESO区域模式预报的强降水对象随预报时效的增加有偏南的趋势,两个模式在较长预报时效下都有偏东的系统偏差。     

乌鲁木齐夏半年降水演变及可能最大降水估算

对乌鲁木齐4-9月夏半年大雨以上降水各年代际降水量和降水日数统计分析表明：除20世纪60年代外,乌鲁木齐4-9月各年代大雨以上降水占总降水量的40％以上。大雨以上降水量和降水日数都呈增加趋势,2000年以后大雨以上降水量和暴雨次数都达到最大值。在此基础上,采用水文气象学的原理和方法对当地暴雨进行水汽效率放大和水汽输送率放大,推求乌鲁木齐1、2、3d的可能最大降水量,对比两种放大方法,采用水汽效率放大,1d可能最大降水为102mm。并用极值分布法推求乌鲁木齐最大日降水量重现期。为防汛抗灾提供了可靠的气象决策依据,最大可能降低了暴雨洪涝灾害造成的损失。     

西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨的异同特征分析

利用1°×1°NCEP再分析资料和地面加密自动站资料,通过对2007年四川盆地盛夏3次西南低涡与不同系统相互作用时形成四川盆地暴雨过程的环流特征、影响系统以及风暴相对螺旋度、湿位涡、水汽通量等物理量场特征进行对比分析,找出西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨过程中各物理量的异同点。分析表明,西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨机制的共同点是：暴雨发生在西南低涡中心附近,西南低涡暴雨区内存在着稳定的上升气流和水汽辐合,伴有明显的能量释放特征,西南低涡暴雨都是发生在对流层中层螺旋度大值区,强降水一般出现在对流层低层MPV1〈0同时MPV2≥0的范围内,都具有“低层正涡度辐合,高层负涡度辐散”的典型暴雨动力结构。西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨机制的不同点是：在西南低涡与高原低涡形成暴雨机制中高空急流的作用十分重要,在西南低涡与切变线形成暴雨机制中低空急流的动力作用十分明显,而深厚的西南低涡暴雨高低空急流作用不是十分重要。在西南低涡与切变线或深厚的西南低涡形成暴雨机制中锋面抬升作用明显,对流层高层MPV1正值区叠加在低层MPV1负值中心上,而与高原低涡相配合形成暴雨机制中锋面抬升作用不明显,不具有MPV1下负上正的结构。深厚的西南低涡暴雨是非移动的,而西南低涡与高原低涡或切变线形成的暴雨是移动性的。     

天山北坡中部一次罕见局地强降水中小尺度系统分析

利用Doppler雷达产品,结合高时空分辨率的T639再分析资料,对2010年6月22日发生在天山北坡中部石河子南部山区罕见局地强降水的中小尺度系统特征和强降水发生时间与落区进行分析。结果表明：西伯利亚至巴尔喀什湖的冷低压东南象限分裂出的中尺度短波,是造成“2010622”罕见局地强降水的直接影响系统。近低层至地面的中尺度切变线、辐合线以及冷锋是局地强降水发生的触发机制。近低层存在着强盛的西南及东南暖湿气流的输送及其在山前的强烈辐合,为南部山区罕见局地强降水的发生提供了有效的水汽和不稳定能量条件。多个中-γ对流单体沿特殊地形滚动更迭是局地强降水天气落区形成的直接原因。中气旋的出现对局地强降水的发生有很好的先兆性和指示意义。强降水发生在回波强度大于50 dBz、回波顶高度大于5 km和垂直累积液态水含量大于45kg·m^-2以及中气旋的重合区域内。可用中气旋提前20 min预警短时局地强降水的发生。