我国暴雨的500 hPa高度信号场分析

提出用气候信号噪音比的概念来分析500hPa逐日高度场,并建立500hPa高度信号场用来分析我国暴雨发生的气候异常环境.从暴雨发生日当天和前两天的500hPa高度场中提取气候异常信号,发现在中国周围的东亚地区(30～180°E,80～20°N),500 hPa信号场的西部出现显著负信号区,中部为正显著信号区,东北部为显著负信号区,大体自西向东呈经向-+-的分布形势.信号场主要显著信号区大体分布在我国境外的西部和东部,它们的符号相反,是造成我国各大流域地区出现暴雨的主要模态.结果表明,此方法能进行天气意义分析和气候异常现象的统计规律诊断,对我国年度暴雨短期预报分析有一定的参考价值,可以作为传统天气动力诊断的补充工具.     

长江中游地区暴雨过程的500 hPa信号场特征

文中用500 hPa信号场研究了长江中游地区暴雨发生的气候异常环境,并提出用信号场合成图的检验方法来分析暴雨规律.结果表明,暴雨过程与无雨过程在500 hPa信号场中异常信号显著区的出现及分布形势有明显不同.分析14次暴雨过程的合成图,发现在发生暴雨过程第1天,正异常区常常出现在贝加尔湖附近地区(40°～50°N,80°～100°E)和中国华南地区(20°～25°N,100°～130°E),负异常区出现在中国长江中游北部地区.暴雨过程出现的主要特征是在110°E附近,形成南北向的"+-+"分布形势和波列.     

“05·6”华南持续性暴雨发生前上对流层及平流层异常信号分析

利用欧洲中心ERA-Interim再分析资料,对"05·6"华南持续性暴雨发生前上对流层及平流层信号进行分析。分析结果表明,暴雨发生前一周,暴雨区域上空对流层顶高度出现先降低后升高再降低的变化,这种变化与日本南部的位涡异常存在较好的对应关系,即我国中纬度沿海一带至日本的高位涡带向华南延伸,使得华南地区上空的位涡升高,对流层顶下降。在环流场中,本次暴雨发生前低纬地区上对流层下平流层（UTLS）区域的东风与1991~2010年平均值相比偏强偏北,华南地区上空平流层东风场也偏强,平流层低层东风在暴雨发生前第9天提早向下传播;位势高度场中,"05·6"华南暴雨发生前中低纬度100 hPa上的南亚高压中心位置偏东偏南;华南地区UTLS区域有较强的位势高度场正异常,在暴雨发生前随时间出现两次明显的加强,但在暴雨发生后减弱。南亚高压中心位置的偏移、东风信号的提早下传、高位涡空气入侵华南均有利于降水的发生。     

江门市前汛期大暴雨的500hPa信号场分析

使用广东省江门市1961-2010年的逐日降雨资料和NCEP再分析资料,对前汛期大暴雨过程的500 hPa高度场进行信号场分析。研究结果表明:江门市前汛期的大暴雨500 hPa信号场具有强信号和弱信号两种类型,强信号型出现频率为81%。在强信号类型中,根据信号场显著出现的地域分布可分为4种类型,第一类强信号中心在90~115°E,10~30°N区域;第二类在85~100°E,45~55°N区域;第三类在120~140°E,25~40°N区域;第四类在128~140°E,15~25°N区域。在综合信号场中,有"负-正-负"波列特征,表明在500hPa高度场中,由高纬引导南下东移的短波槽、北部湾低压和西南季风是形成江门地区大暴雨的主要天气形势。在信号场的异常面积和强度中,负异常表现突出,说明500hPa高度场的低值系统是形成大暴雨的主要系统。随着国内外数值预报产品对500hPa高度环流场的形势预报趋于成熟,在实际应用中可以应用数值模式提前预报信号场,从而对可能出现的大暴雨做出提前预报;此方法在研究中除了考虑单个样本的特征外,还综合对比气候长序列特征,从而可为更精准预测大暴雨提供科学决策依据。     

2010年6月中下旬南方暴雨过程变形场作用分析

利用常规原始报文资料,采用基于Lanczos窗口滤波器的合成分析方法,对2010年6月13-27日的形势场、物理量进行合成分析,计算并分析了低空合成风场的总变形.结果表明:500 hPa大陆中、高纬地区存在一“Ω”形类阻塞高压,西北冷空气从其东部源源不断向长江及以南地区输送,与副热带高压西北侧的西南暖湿气流在我国南方地区交汇.700、850 hPa大陆高压与西太平洋副热带高压之间形成的鞍型场,位于长江以南地区,鞍型场鞍点附近及其东部膨胀轴是暴雨发生的主要区域.在南方地区上空200 hPa西北气流辐散产生的抽吸作用,对这次长时间、高强度的降水起了重要作用.发生在鞍型场和切变线上的低空中尺度气旋,是造成暴雨的重要天气系统.鞍型场膨胀轴附近,总变形最大,其位置、走向均与雨带基本一致,有利于锋生和中尺度气旋形成.低空冷暖气流交汇区域形成低空强θse梯度,在垂直剖面图上,等θse线呈现十分倾斜状态,该区域强θse水平梯度与低空总变形、正涡度区一致,可能是特大暴雨发生的重要因素.     

雷电天气与大气动力场的关系分析

通过分析3次典型雷电天气过程,发现强雷电天气过程与大气动力场有对应关系:强雷电的发生与潜在对流性稳定度指数、能量场和位势稳定度具有较好的相关性;盛夏时期的强雷电天气与西太平洋副热带高压强盛控制陕西大部分地区且呈东西带状分布、西风槽东移南压关系密切;高雷电密度区域与区域性暴雨的强降水落区有一定的对应关系,且强雷电往往先于强降水出现,雨量最大区域与雷电强度最大区域并不对应。     

暴雨预报中潜热能场的应用

利用能量天气学原理,统计了3种天气类型的暴雨过程中潜热能场的水平分布特征。对1999年8月11日出现在山东省的大范围暴雨天气过程(99.8),分别就潜热能场水平分布特征、潜热能场垂直分布特征、能量锋生特征进行了分析。结果表明,潜热能场对暴雨预报有较好的指示作用,仅仅是能量高值区并不一定能产生大降水,当较强的能量锋区(或冷空气)与高能轴交汇、能量锋生函数负值区域移入当地,低层辐合条件较好时,预示强降水将要发生。"99.8"大暴雨主要发生在能量锋区与高能轴线交汇的地方,进而沿高能轴右侧向锋区密度较大地区移动,高能轴顶端的右前方、冷槽的后部也是强降水易发生的地区。     

乌鲁木齐地区暴雨云场研究

研究了乌鲁木齐地区夏半年暴雨过程的环境云场特征，以及直接影响乌鲁木齐地区的对流云团发生、发展与大尺度环境云场之间的关系，并对暴雨过程的物理量场特征进行了分析。     

压能、湿焓场与暴雨落区的诊断分析

通过分析压能场与湿焓场的分布特征，讨论了它们对暴雨发生可能产生的影响，这种影响实质上是由于动力学与热力学的相互作用所造成的，在本文分析的暴雨仆例中，暴雨过程都与等压能线密集带和等湿焓线密集带有一定联系，在暴雨发生前24h一般有强的正湿焓平流，暴雨主要落区一般出现在平流最强的地方，因此，分析压能场与湿焓场可以获取一些新的信息，这对提高暴雨的预报能力可以起到一定的作用。     

春季川渝地区气温与500 hPa高度场的奇异值分解

应用奇异值分解(SVD)技术研究了北半球500hPa高度场与春季川渝地区气温场的关系。结果表明前期10月和同期春季500hPa高度场与川渝地区气温场具有密切的同步及非同步时空相关,其第一模态代表了两场间的主要耦合特征;当前期10月(150°～180°E,60°～70°N)范围500hPa高度场降低(升高),同期春季青藏高原、川渝地区到我国东部500hPa高度场升高(降低),相应川渝地区春季气温升高(降低);大气环流的异常演变,通过影响区域天气气候,是造成川渝地区春季冷暖异常及气候变冷的重要原因之一;而前期10月500hPa高度场变化可作为川渝地区春季气温变化的一种预测信号。     

1991年7月初江淮地区特大暴雨中不同尺度天气系统分析

利用水平平滑滤波方法对不同等压面上大尺度场的分析结果表明：在1991年7月1日—5日的暴雨过程中，从高层到低层青藏高原北部有一急流中心，急流中心位于40°N附近。和这次暴雨过程直接对应的急流中心位于29°N附近。1－5日这两个急流中心均稳定少动且中心风速比常年大。大范围降水区中的强暴雨中心和中低层的流场、风场辐合区以及扰动低压中心吻合较好。低层等压面上大中尺度系统相互作用项的区域平均值对700hPa中尺度系统发展的贡献最大。高层200hPa和中层500hPa贡献数值接近，高中低层大尺度系统相互作用项对700hPa中尺度系统发展的贡献具有同步性。     

中尺度天气图分析技术在2011年我国南方4次强降水过程中的应用

对12 h 50 mm以上的强降水带的预报,模式输出的降水资料是预报的重要依据,但是有时偏差可达100～200 km.本文尝试依据国家气象中心2010年下发的《中尺度天气图分析技术规范(暂行稿)》,利用探空资料,对2011年6月我国南方梅雨期间强降水过程中4次12 h最强降水时段的环境场进行中尺度天气图分析,得到了有利于梅雨锋附近的强降水的预报着眼点,给出了判断强降水落区的一些参考依据.700 hPa以下西南(偏南)急流汇合区,在这些地区,具备了较强的动力、水汽辐合和一定的风垂直切变.地面气压槽中低于日变化的3h变压低值区(中心)易形成变压风辐合流场,也是强降水易发区(中心).多数情况下锋面可以作为强降水南界,但当925 hPa暖切变位于地面锋面南侧(附近),强降水发生在锋前暖区,10 m·s-1以上西南急流所能到达的纬度可作为南界.500 hPa槽前≥18 m·s-1中层西南急流轴一般可作为50 mm以上的强降水区域的北界,但当925 hPa切变位置与中层西南急流位置重叠或位于其北侧时,则以700 hPa切变为北边界.将这些判据应用于多次强降水天气时段中,并与日本模式输出降水比较,在强雨带南北界以及降水中心方面有订正作用.中尺度天气图分析技术及预报思路是订正模式对强降水落区预报的有效手段之一.     

前期高度场和海温场变化对我国汛期降水的影响

利用1952～2001年我国160个测站汛期降水和前期500 hPa高度场和太平洋海温场资料以及三因子最佳子集回归求最大复相关系数的方法,把前期不同时间步长、不同时段的高度场和海温场同时作为预报因子与汛期降水求相关.结果发现:前期两个场共同作为预报因子比把其中某场单独作为预报因子的相关要好.并且存在着较好的"隔多季度相关"现象.预报因子具有实际预报意义的最佳时段为上一年的6～9月.影响我国汛期降水的最佳预报因子主要集中于高度场和海温场具有重要天气气候意义的关键区域.汛期降水可预报性在北方和长江以南均较好.     

一次滇中暴雨中尺度对流系统特征分析

应用MICAPS常规资料、FY-2卫星观测资料及昆明CINRAD-CC雷达回波资料,将诊断分析与探测资料相结合综合分析了2003年7月21日滇中暴雨过程的中尺度对流系统特征,指出：500、700hPa高低层冷暖平流的配置、500hPa低槽、700hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的大尺度环境背景;高能高湿的不稳定能量、低层辐合、强的垂直风切疫的存在,利于强对流形成并诱发中尺度对流系统MCS;多普勒雷达上强风暴的发展,与暴雨区范围及强弱对应;多普勒速度图显示,中尺度涡旋、中尺度辐合线、逆风区等多个中尺度系统,是此次滇中强对流暴雨产生的直接影响系统。     

2007年淮河流域暴雨期间大气环流特征分析

利用NCAR/NCEP再分析资料及国家气象信息中心30年气候平均降水资料,通过动力诊断与分析手段研究了2007年6—7月发生在我国淮河流域的暴雨。结果表明,淮河流域的环流垂直结构和降水有着非常好的对应关系。暴雨期间,鄂霍茨克海阻高与乌拉尔山阻高这种双阻高形势对于淮河流域的持续降水提供了很好的条件;南亚高压高层(200 hPa)基本为正散度区,低层(850 hPa)为负散度区,上下层强烈的抽吸结构对暴雨的发生也是非常有利的条件,同时,在淮河暴雨期问,南亚高压(200 hPa)与500 hPa西太平洋副热带高压有着相向而行的移动路径;位涡对于分析冷空气的活动,有着比较清晰的意义,暴雨发生前,有明显的正位涡异常从高纬度向低纬度伸展。大气非绝热加热分析结果显示,视热源和视水汽汇两者的高值中心与相应时段暴雨中心位置一致。     

一次局地短时强降水的成因和预报误差分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和多普勒天气雷达资料,对2016年8月6—8日潍坊一次强对流天气的成因和预报误差进行了分析,结果表明：1）500 hPa冷涡底部低槽、850 hPa低涡切变线和地面倒槽是主要影响天气系统, 数值预报对此次天气过程的影响系统预报偏差大,而预报员对数值预报依赖程度高是此次预报失误的主要原因;2）850 hPa以下强的水汽辐合是强降水发生的重要条件,低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雨产生的动力机制,位势不稳定因中高层的冷空气入侵下沉得以加强;3）列车效应和强回波维持少动是造成短时强降水的重要回波特征,逆风区的发展和移动对于判断强降水的落区有指示作用,多普勒雷达反演风场中的中尺度辐合线是导致局地强降水发生的直接原因;4）风廓线雷达水平风场可以连续地反映降水过程中风场垂直结构及其变化,降水发生前探测高度明显升高,中高层冷空气侵入时间与强降水的时段相对应。     

一次河北大暴雨的华北低涡结构和涡度收支分析

利用Micaps系统下常规资料、云图资料和NCEP全球再分析资料,对2004年7月11-12日发生在河北省中南部的一次局地大暴雨个例进行了诊断分析。结果表明：200hPa西风槽、500hPa华北低涡和中低层偏东风,是这场暴雨的直接影响系统,该过程中的华北低涡为低层冷心、高层暖心结构,具有随高度向西北倾斜的特征,涡度场特征明显。暴雨区对应着深厚的正涡度区,散度场结构零乱,非高层辐散、低层辐合的配置,暴雨区上空上升运动较强。冷空气来源于500hPa以下的东北地区,水汽的源地来自渤海,低层偏东风可能是暴雨区所需水汽的主要携带者。水平涡度平流项和水平涡度辐散项作用相反,水平涡度辐散项对总涡度起直接作用且为正贡献,而垂直平流项对总涡度贡献比较小。     

华南前汛期持续暴雨环流分型初步研究

采用1961—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和台站观测降水量资料,按一定标准选取了华南前汛期24个持续暴雨过程;并且按基本判据确定逐年华南夏季风降水开始日期。然后依据南亚高压环流型和相对于该年夏季风降水开始的早晚,将这些暴雨过程划分为夏季风降水前、后南亚高压东部型,夏季风降水后南亚高压带状、西部型共4个类型;其中,夏季风后南亚高压西部型次数最多、平均持续时间最长。所有类型持续暴雨的相同点是:广东东北部附近均为暴雨频率和雨量高值区;暴雨期间华南150 h Pa位势高度增加、500 h Pa位势高度减少;华南处在150 h Pa偏西风急流南侧辐散区中;850 h Pa华南沿海有明显的西南气流,低层辐合在华南东北部最明显;两广沿海为可降水量大值区;华南的整层水汽输送主要呈现西南向。不同点是:夏季风后南亚高压西部型平均雨量较小,夏季风后南亚高压带状型与西部型在印度洋上存在明显的偏东风高空急流;夏季风后南亚高压类型在两广沿海的可降水量数值较大。     

广西东南部“海葵”残涡特大暴雨成因初探

利用各种常规气象资料、ERA5再分析资料等对2023年9月“海葵”残涡造成广西东南部特大暴雨的成因进行分析。结果表明：(1)华南地区处于南亚高压东南侧的辐散区,500 hPa副热带高压减弱东退,西风槽东移引导弱冷空气南下,有利于“海葵”残涡长时间维持在广西东南部上空,冷暖空气交汇激发对流,产生特大暴雨。(2)低层季风气流加强,在广西东南部有西南风和东南风的辐合,充足的水汽输送到“海葵”残涡东侧堆积,中高层辐散、低层辐合的良好配置促进了上升运动发展,为特大暴雨的发生提供有利条件。(3)对流单体后向传播形成“列车效应”,回波质心低,抬升凝结高度低,以高效率的暖云降水为主,超低空急流对强降水的出现具有一定的指示作用。     

1998年武汉大暴雨过程的切变涡度及非绝热加热垂直结构分析

文中通过比较 1 998年武汉大暴雨期间相对涡度、切变涡度和纬向切变涡度 (ζs1) ,发现ζs1中心与暴雨中心位置有更好的对应关系 ,其在时序上高空负纬向切变涡度发展要超前强降水出现约 1 d。暴雨发生前高空反气旋性涡度增强 ,且与此同时 ,低层要求有正涡度发展。暴雨发生时段对应着 Q1,Q2 的高值区 ,并具有强上升运动 ,且 Q1,Q2 两者之间存在较强的耦合。视热源中心在 45 0 h Pa,而水汽汇中心主要在 6 0 0 h Pa附近。Q1,Q2 局地变化和平流变化是反位相分布的 ,共同的作用是减小对加热的贡献。Q1中局地变化可省略 ,但 Q2 中局地变化在第2次强降水时段可达 4K/d左右 ,因此不能省略。垂直输送项在 Q1,Q2 中是最主要的加热项