江淮流域一种中间尺度暴雨系统的研究

通过一次江淮流域暴雨天气过程的分析,发现在对流层低层存在一种中间尺度扰动。它形成于对流层低层的冷锋锋区上,其流场的气旋性环流特征和结构在600—900米高度上最明显。它是产生江淮流域暴雨的主要天气系统之一。6小时雨量可达15—35毫米,一次扰动过程的总降水量约100—120毫米,水汽辐合主要集中在900米—700毫巴层。扰动的时间尺度为1—2天,计算结果表明,这类扰动的发生、发展与对流层低层锋区斜压性的位能释放有较好的关系。     

东风暴雨天气环境场特征的合成分析

引言 “东风暴雨天气”是指7—9月份发生在对流层低层的偏东气流中,由东风扰动造成的突发性暴雨天气。东风暴雨天气是一种中尺度天气现象,具有明显的局地性和突发性,但它们并非是随机发生和分布的,而是在一定的有利大尺度环流背景下发生和发展的。诊断分析可揭示大气动力学和热力学的基本特征,从而为该类暴雨的分析和预报提供物理依据。 本文对8例影响浙江的东风暴雨天气过程(最大1小时雨量达20mm且24小时内雨量达80mm以上)进行了诊断分析,以了解这类暴雨天气的环境场特征及产生暴雨的物理机制,进而建立合成的概念模式,可在0—24小时展望预报中参考应用。     

河南特强暴雨β中尺度流场发展机理的数值模拟研究

采用宇如聪等研制开发的η坐标有限区域中尺度暴雨数值预报模式AREM,对2004年7月16—17日发生在河南的一次特大暴雨过程进行了数值模拟。模拟结果表明:凝结潜热促使对流层中层大气在β中尺度水平范围的气柱内得到加热,中高层大气的等压面抬高并形成β中尺度高压,中低层大气的等压面降低并形成β中尺度低压,上下层的共同作用促进了垂直运动的迅速发展。当上升运动强烈发展时,在其四周有明显的补偿下沉气流出现:在强上升运动南侧,对流层高层辐散气流向南回流导致对流层高层出现中尺度垂直环流圈,它的下沉支融入上升运动区南侧的补偿下沉气流中,并将高空的水平动量带到对流层低层形成一支新的β中尺度急流;在强上升运动北侧,对流层低层发展出了一支中尺度垂直环流圈,其下沉支向南的辐散气流与低层西南暖湿气流汇合,形成β中尺度辐合线,加强了暴雨区上空低层的辐合;在强上升运动东侧,对流层低层也有一支中尺度垂直环流发展,其下沉支中向西的辐散气流使该区域原来较为一致的西南气流出现向东的偏转,从而在西南气流中形成气旋性弯曲,更进一步加强了β中尺度辐合线上的辐合。对流层低层非地转涡度的强烈发展是β中尺度气旋形成的重要原因。最后给出了强暴雨β中尺度流场发展机理的三维空间示意图。     

长江下游梅汛期中尺度涡旋特征分析

利用2006～2009 年日本再分析资料对长江下游地区梅汛期间(5～7 月)边界层内中尺度涡旋进行普查,并分类统计分析了边界层内中尺度涡旋与暴雨、低空急流的关系。研究结果表明:每年的5～7 月该地区经常在对流层低层或(和)边界层内出现中尺度扰动涡旋,根据中尺度涡旋最初生成的高度不同,可划分为边界层中尺度涡旋、对流层低层中尺度涡旋和对流层低层—边界层中尺度涡旋三类。边界层中尺度涡旋中与暴雨有密切关系的中尺度涡旋称为边界层中尺度扰动涡旋(PMDV),根据涡旋前或后6 小时累积雨量,可以进一步将其分成两类:第一类是暴雨的直接制造者中尺度对流系统(MCS)先于边界层中尺度扰动涡旋发生(MCS-PMDV);第二类是边界层中尺度涡旋产生后,激发了中尺度对流,造成了暴雨过程(PMDV-MCS)。PMDV-MCS 类涡旋暴雨的特点是在对流层低层850 hPa 是一条切变线,其南侧有一支西南低空急流,边界层925 hPa 则是一个闭合的涡旋,暴雨区主要落在涡旋的东北面和东南面。     

南疆西部持续性暴雨环流背景及天气尺度的动力过程分析

2013年6月14—19日南疆西部出现了持续性暴雨,使用常规观测资料和NCEP再分析资料在讨论环境大气湿度条件与暴雨关系的基础上,分析了水汽远距离输送到新疆并在南疆上空积累的天气尺度动力过程及其形成的原因。结果表明,暴雨产生在大气异常潮湿的环境中,强降雨时段对流层低层比湿最大值达到16～18 g·kg-1。长时间强降水的重要原因是边界层以上高湿的特征在暴雨产生过程中一直维持,充沛的水汽被一支从阿拉伯海和孟加拉湾的偏南气流向北输送,偏南风持续增速加大了水汽的输送。同时,随着偏南气流向北靠近新疆,对流层低层偏东急流在南疆西部产生强的水汽通量辐合,使得高空强烈辐散与低空辐合之间的耦合不断加强,不仅增加了低层水汽在暴雨区汇集,也通过增强垂直速度将更多的潮湿空气向上输送,使高层大气湿度增加。暴雨的日变化与阿克苏南部中尺度垂直环流圈的间断性建立及低层偏东急流在夜间增强有关。     

河西中部地区一次大—暴雨过程分析

本文分析了1979年7月下旬在河西走廊中部出现的一次区域性大一暴雨过程。分析表明,西太平洋副热带高压后部的西南气流和从青藏高原北上的次天气尺度的切变线和低涡都是很重要的降水系统。大一暴雨发生前,在河西中部和乌鲁木齐之间存在明显的湿锋区,大一暴雨落区在700mb 东南气流与500mb 西南气流相交、热力场脊的下风方。     

蒙贝低涡类环北京暴雨过程分型研究

利用天气观测资料、NCEP/NCAR再分析资料对1998—2008年发生的20例蒙贝低涡导致的环北京暴雨过程进行了分型研究。依据环流特征和天气系统配置,将该类暴雨过程分为两脊一槽型、阻塞型和低涡—副高南北对峙型。其中,两脊一槽型是斜压性较强的冷涡暴雨过程,天气和次天气尺度强迫均对暴雨发生产生影响,水汽来源于对流层低层西南气流的输送。阻塞型具有明显的局地对流暴雨特征,由两高之间宽广低压带上活跃的中尺度对流系统引发,高低空急流区产生的次天气尺度强迫是中尺度对流系统的触发因素之一。低涡—副高南北对峙型是低涡底部发展中的高空槽与北抬西太平洋副高相互作用产生的系统性暴雨过程,这一相互作用常强迫产生西南低空急流,为系统性暴雨的发生提供了充沛的水汽供应。     

青藏高原东北侧一次突发性大暴雨环境场综合分析

利用常规天气图、卫星云图、物理量场、地面能量比和湿位涡对2004年6月29日下午发生在西安市的一次突发性大暴雨的环境场进行了综合分析,结果表明:东西两路冷空气的活动,使近地面能量在关中形成积聚,地面图上东路冷空气活动形成的能量比低值舌触发了突发性暴雨的产生。暴雨发生前青藏高原东侧对流层低层存在的弱西南气流使暴雨区形成高能和位势不稳定,12 h内边界层东南气流和南风气流的同时快速发展为突发性暴雨提供了充沛的水汽。300 hPa西南高空急流和850 hPa以下边界层南风气流、东南气流的耦合,以及和阶梯槽后西北气流的耦合产生的双次级环流为大暴雨提供了持续强劲的上升运动。湿正压场上,对流层低层中β尺度强对流不稳定核心区的生成,湿正压场和湿斜压场的耦合、配合sθep随高度的变化、暴雨区对流层低层形成有利于中尺度气旋快速且显著发展的条件,也是突发性暴雨在短时间内获得强上升运动的一个重要原因;突发性暴雨在卫星云图上表现为西风带中低层云系和副热带云系相互作用,在交汇点附近快速生成中β尺度强对流云团。     

黔西南一次中尺度暴雨的数值模拟诊断研究

使用WRF模式 (Weather Research and Forecasting model) 模拟了2006年6月12日贵州省西南部一次典型的突发性强对流暴雨过程, 模式较真实地模拟了这次局地发展的中尺度暴雨天气过程。对流层低层的中尺度辐合线造成了初始的上升运动, β中尺度对流系统首先在地面锋线前不稳定的暖区中生长, 辐合线南侧的偏南气流对水汽和热量的输送是对流能够持续生长的最重要因素。通过非地转ω方程的诊断证明, 在降水开始后, 凝结加热的释放对β中尺度对流系统的发展最为重要, 它强迫产生的上升运动分量超过了低层暖平流强迫造成的上升运动分量。在相应的热力、 动力结构的调整作用下, 对流层低层出现中尺度低空急流、 中尺度涡旋等动力结构。到降水过程后期, 由于偏北气流的侵入, 降水区上空对流层低层转为对流稳定的层结, β中尺度对流系统无法获得不稳定能量以维持其发展, 降水也逐渐减弱直至终止。     

锡林郭勒盟一次区域性暴雨天气分析

利用MICAPS3常规资料、自动气象站雨量资料,对2012年7月27—29日锡林郭勒盟出现的区域性暴雨天气过程进行分析。结果表明:此次暴雨是由冷性低槽、高低空急流和副热带高压边缘的西南暖湿气流共同影响产生的。低层强盛的偏南气流建立起水汽通道,再配合地面倒槽共同作用,产生了暴雨天气。     

干侵入对陕西“2008.07.21”暴雨过程的影响分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2008年7月21日发生在陕西西南部一次暴雨过程的大尺度环流背景和水汽条件,运用相对湿度、风矢量、湿位涡和垂直涡度等多种物理量场,研究了该暴雨过程中干侵入的机制和特征,以及对暴雨发生、发展和维持的影响.结果表明,此次强降水过程是在高空槽和低空气旋的有利形势下产生的.水汽主要来源于孟加拉湾,持续的高层辐散、低层辐合的环流配置保证了低层源源不断的水汽辐合并抬升凝结,有利于转化为降水.受高空低槽发展东移的影响,干侵入在垂直层次上表现为由对流层中高层向低层的注入,水平方向上主要表现为由西向东的侵入,其中在103°E以西地区存在较强的下沉运动是干侵入的载体.应用湿位涡与倾斜涡度发展理论分析表明,当对流层中高层具有高值位涡的干空气侵入到低层时,由于湿位涡守恒特性,引起倾斜涡度发展,进而导致低层垂直涡度的急剧发展,有利于上升运动将水汽向上层输送,冷暖空气相遇,产生此次暴雨过程.     

青藏高原东侧陡峭地形对一次强降水天气过程的影响

利用高分辨率中尺度模式分析资料,研究了青藏高原东侧陡峭地形对一次暴雨天气发生发展的影响。结果显示,青藏高原地形对大气环流的动力阻挡作用形成了本次暴雨过程的水汽输送通道,青藏高原东侧陡峭地形结构造成了四川西北部和黄河上游的强水汽辐合中心,并使低层高能舌和能量锋区位于海拔较低的四川盆地,在四川盆地对流层低层建立起位势不稳定层结。青藏高原东侧陡峭地形结构引起了低层偏东气流强烈的垂直上升运动,最强的垂直上升运动出现在东西风垂直切变与陡峭地形交汇处,激发不稳定能量释放,促使强对流猛烈发展,暴雨过程中高原东侧还有一个中尺度涡旋的发生发展相伴。青藏高原东侧暴雨区最显著的热力特征是高温高湿区域仅出现在对流层低层,最显著的动力特征是强涡度柱也仅出现在对流层低层。     

2006年8月海河流域暴雨过程的成因分析

在当前气候日趋变暖的大背景下,极端天气事件频发,为了认识暴雨的形成机理,提高海河流域暴雨的预报能力,利用NCEP 1°×1°的6小时再分析资料和常规观测资料以及FY-2C卫星云图资料,对2006年8月25-26日海河流域的暴雨过程,尤其是河北东部的大暴雨进行了天气学诊断分析.分析结果表明,暴雨是产生在前期大气对流不稳定区域里,25日20时到26日02时6小时雨量超过20mm的站点基本分布在对流层中低层湿位涡的负值区内,低空急流为暴雨区输送大量的不稳定能量、热量以及动量,为暴雨的产生提供了充足的能量条件和水汽条件;流域东部的大暴雨区处在正螺旋度大值中心以西地区,暴雨区上空有较强的旋转上升气流;暴雨期间中低层辐合、高层辐散,高层辐散强于中低层辐合的抽吸作用,有利于加强低层辐合和对流上升运动,为大暴雨的产生提供了动力条件;对流层中高层的水汽对强降水云团的发展起了重要作用.     

2013年6月江西一次持续性暴雨过程分析

利用常规观测资料、卫星云图和地面加密观测资料以及NCEP再分析资料等,对2013年6月26—29日江西持续暴雨过程进行天气动力学诊断分析和中尺度分析。结果表明：（1）此次持续暴雨过程是西太平洋副热带高压、季风涌、冷空气以及青藏高原东传的短波槽共同作用的结果;（2）对流层低层水汽辐合加强,以及低层辐合和高层辐散使垂直运动厚度和强度增大,有利暴雨强度增强;（3）冷暖交汇区上升支气流与其北侧的下沉气流同时加强,也有利于暴雨增强;（4）对流层低层西南急流的日变化与强降水在后半夜至凌晨开始加强关系密切;（5）该过程伴随着一系列γ或β中尺度对流系统发生、发展、合并,导致了赣北地区持续暴雨或大暴雨;（6）中尺度强雨团有向地面辐合线区域和对流性不稳定大值区移动发展的趋向。     

2012年7月中旬一次安徽梅雨锋暴雨过程的干侵入分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,着重对2012年7月13—14日发生在安徽中南部的一次梅雨锋暴雨过程中干侵入的特征及作用机制进行了诊断分析。结果表明,此次强降水是在高空低槽和低空冷式切变线共同作用下产生的。暴雨过程中,从对流层高层到低层有明显的干侵入。在整个对流层上均存在干侵入,但是对流层中高层较强,低层较弱,干侵入主要来自对流层中高层。高低空急流耦合产生次级环流,其正环流圈下沉支为干冷空气侵入提供了动力条件。低湿、高位涡的干冷空气具有沿假相当位温密集带（即锋面）下传的特征。     

鲁南一次锋面附近局地特大暴雨成因分析

利用美国新一代中尺度数值模式WRF对2005年9月2日发生在鲁南的一次局地特大暴雨过程进行了数值模拟,着重对此次暴雨的产生机制进行了分析.研究表明,台风倒槽顶部的高湿区是暴雨主要水汽来源;对流层低层辐合线在暴雨发生发展过程中起重要作用;锋面附近的小尺度扰动是造成暴雨的直接系统;对流层低层地形造成的绕流是暴雨重要的触发机制;南北两系统的相互对峙是造成特大暴雨的重要原因.     

一次陕北区域性暴雨过程的诊断分析

利用常规观测资料和NCEP1°×1°6h再分析资料,对2014年7月8—9日陕北一次区域性暴雨过程进行了分析,结果表明:暴雨过程在河套北部冷空气和高原槽前的偏南暖湿气流共同作用下形成,高原槽、低涡切变是主要高空影响系统,西北路冷锋是地面的主要影响系统,降水主要发生在冷锋附近到其后部低层冷空气与高空暖湿气流交汇区域。雷达回波分析表明,暴雨过程有两个不同的降水时段,8日14—20时主要为对流性降水,回波强度大于55dBz的带状回波,造成陕北东部出现了20~50mm的降水;9日02—08时为冷锋后的层状云降水,回波以均匀的层云降水回波为主;速度图在2.4km高度上有18m/s左右的偏南急流,是降水持续的主要原因。物理量分析表明,暴雨落区与700hPa的水汽通量散度大值区对应很好;暴雨区上升运动层深厚,最大上升运动区在600hPa附近;在暴雨区北侧为冷锋后部的东北风下沉气流,同时暴雨区上空有西南风上升气流,这股气流沿着暴雨区北侧低层冷空气爬升,冷暖气流交汇,产生强降水;暴雨发生在能量锋区附近,陕北地区对流层中低层有显著锋生,有利于上升运动的加强,形成强降水。     

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80%以上相对湿度;水汽主要由两路异常远距离水汽通道输送,分别是蒙古高压低层偏东回流气流引导的偏东路径,南支槽以及高原切变引导的偏南路径;暴雨区水汽主要来源于对流层中低层东边界,中低层东边界水汽输入贡献率达81.2%;利用HYSPLIT模型后向72 h模拟发现,暴雨区水汽来源主要有3条路径,分别是低层偏东路径、中层偏南路径和高层偏西路径,对应的水汽源地为蒙古国东南部、新疆东部和里海;高层300 hPa干冷空气侵入中层,与中低层上升气流在暴雨区上空辐合交汇,对降水有一定的加强作用。     

一次南海热带低压后部的大暴雨

本文通过对1978年6月27日至28日南宁市大暴雨的分析,揭示:登陆的南海热带低压后部850MB华南沿海出现东南和西南两支强劲气流的合并和加强,是产生这次暴雨的有利的环流条件;同时发现:处于急流轴西侧的正涡度区域,由于动量、能量和水汽强烈的对流输送,以及暴雨的反馈作用,大气层结接近于湿绝热率,(((?)θse)/((?)P)≈0)是触发中尺度系统产生的有利条件,中尺度系统的滞留或叠加,增强了暴雨的强度。通过分析为暴雨预报提供帮助。1978.6.25至28日南宁市出现了历年同期强度最大的一次暴雨,过程雨量252.2毫米,而强暴雨主要集中在过程结束的末期。日雨量为152.4毫米,这是一次受南海热带低压影响的暴雨过程,而强暴雨却产生在热低压中心登陆以后。为了探讨这个令人感兴趣的问题,我们作了如下分析。     

华南暖区一次暴雨中尺度系统的数值模拟

为深入了解华南暖区暴雨产生的机制, 首先利用观测资料和卫星云图对2005年5月9日华南暖区一次暴雨过程进行天气分析, 然后利用MM5V3.6数值模式对该次暴雨过程进行了模拟, 利用模拟的输出结果分析了中尺度系统的结构特征和成因。结果表明, 这次华南南部暖区的暴雨区出现在低空急流出口区左侧的辐合区与高空急流入口区右侧的辐散区相迭置的区域; 中尺度对流云团是暴雨的直接影响系统, 系统中心上空偏南气流强烈垂直上升与在系统以南对流层高层下沉的气流构成垂直闭合反环流, 低层气流风速辐合对暖区暴雨系统的形成和发展起决定性的作用。较大的螺旋度可能是暖区暴雨及其中尺度系统发生、 发展的一种重要机制, 可用来判断降水系统的形成和移动。