2012年6月25日巴彦淖尔市暴雨过程诊断分析

利用MICAPS常规气象观测资料、GDAS资料和HYSPLIT模式气团后向轨迹追踪模式,对内蒙古巴彦淖尔市2012年6月25—28日(以下简称"6.25")的暴雨天气过程成因进行了天气动力学诊断分析,结果表明:⑴暴雨过程开始前对流层中低层存在双层湿暖盖。位势不稳定层结的建立机制主要与中低层增湿和高层变干的湿度差动平流有关,而温度差动平流作用微弱,中低层增湿和高层变干的不稳定层结与中低层、高层风向关系密切。⑵降水前36h内,单站欧阳位温图中θ曲线总体向右倾斜,中、低层向左倾,中、高层的3条θ线趋于一致或重合;对流层中、低层θ_(sed),θ*曲线左倾并准平行,与T轴成钝角,且θ_(sed)与θ*线距离15K左右,3条θ曲线同时向左折拐,折拐高度不断提高,大约提至500h Pa高度处,预示该站将有暴雨发生。⑶暴雨过程中,巴彦淖尔市始终有较强的水汽辐合和充足、稳定的水汽输送。中低层输送通道为此次暴雨过程带来充沛的水汽,分别来自黄海、日本海、阿拉伯海、黑海、青海湖、新疆境内和南海水汽的转向输送以及局地水汽输送;高层通道主要来源于偏西及西北路径冷空气。     

2012年6月25-28日巴彦淖尔市暴雨成因分析

利用Micaps常规气象观测资料、GDAS资料和HYSPLIT模式气团后向轨迹追踪模式,对内蒙古巴彦淖尔市2012年6月25—28日的暴雨天气过程成因进行了天气动力学诊断分析,结果表明:(1)此次降水过程,位势不稳定层结的建立机制主要与中低层增湿和高层变干的湿度差动平流有关,而温度差动平流作用微弱,中低层增湿和高层变干的不稳定层结与中低层、高层风向关系密切。(2)降水前36h内,单站V-3θ图中θ曲线总体向右倾斜,中、低层向左倾,中、高层的3条θ曲线趋于一致或重合;对流层中、低层θsed,θ*曲线左倾并准平行,与T轴成钝角,且θsed与θ*线距离15K左右,3条θ曲线同时向左折拐,折拐高度不断提高,大约提至500hPa高度处,预示该站将有暴雨发生。(3)暴雨过程中,巴彦淖尔市始终有充足、稳定的水汽输送。中低层输送通道为此次暴雨过程带来充沛的水汽,分别来自黄海、日本海、新疆境内和南海水汽的转向输送以及局地水汽输送。     

2021年10月山西一次罕见持续性强降水过程物理机制分析

利用气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料以及GDAS资料,对2021年10月2-7日山西持续性强降水天气过程进行分析。结果表明：稳定的乌拉尔山低槽后部冷空气扩散,中纬度短波槽东移,与副热带高压外围西南暖湿气流持续交汇,同时高低空急流耦合形成强烈上升运动,低层切变线和地面辐合线稳定维持,及低层水汽不断输送并形成辐合,为持续性强降水的发生发展提供有利动力和水汽条件。此次强降水过程分为对流性降水和稳定性降水2个阶段,2阶段水汽输送通道的源地、路径、高度均有明显差异,但水汽输送贡献率均以对流层中低层山西南侧的水汽输送占主导地位。降水开始前,对流层中上层存在对称不稳定,大气可降水量明显跃增;对流性降水阶段,干空气不断入侵,对流不稳定快速建立与释放,对流层中低层水汽辐合区与强上升气流配合,导致山西出现强对流天气。地形的阻挡、抬升及地形收缩作用,对局地极端强降水具有增幅作用。     

四川盆地不同强度短时强降水物理量特征对比分析

利用2007—2017年5—9月四川盆地84个国家自动站逐小时观测资料和时间间隔6 h的ERA-Interim再分析资料,分析了四川盆地不同强度短时强降水发生发展所需的热力、水汽和垂直风切变等条件,并对不同强度短时强降水的环境物理量特征进行了对比。结果表明,极端短时强降水的抬升凝结高度、自由对流高度和平衡高度(EL)均高于普通短时强降水,EL可以较好地区分极端短时强降水和普通短时强降水,约75%的极端短时强降水和普通短时强降水分别发生在EL高于258.6和658.2 hPa的环境下。极端短时强降水的对流有效位能(CAPE)和对流抑制能量值同样高于普通短时强降水,约50%的极端短时强降水和普通短时强降水的CAPE值分别高于792.5和451.9 J·kg~(-1)。不同强度短时强降水的850和500 hPa假相当位温差(θ_(se850)-θ_(se500))差异显著,极端短时强降水的θ_(se850)-θ_(se500)数值明显高于普通短时强降水,10℃可做为区分二者的参考阈值。约50%的短时强降水大气整层可降水量(PW)超过58 mm,不同强度短时强降水的PW差异不明显,但极端短时强降水具有较为明显的上干下湿垂直分布特征。垂直风切变和上升运动对四川盆地不同强度短时强降水的区分没有明确的指示意义。     

2021年10月山西一次罕见持续性强降水过程物理机制分析

利用气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料以及GDAS资料,对2021年10月2-7日山西持续性强降水天气过程进行分析。结果表明：稳定的乌拉尔山低槽后部冷空气扩散,中纬度短波槽东移,与副热带高压外围西南暖湿气流持续交汇,同时高低空急流耦合形成强烈上升运动,低层切变线和地面辐合线稳定维持,及低层水汽不断输送并形成辐合,为持续性强降水的发生发展提供有利动力和水汽条件。此次强降水过程分为对流性降水和稳定性降水2个阶段,2阶段水汽输送通道的源地、路径、高度均有明显差异,但水汽输送贡献率均以对流层中低层山西南侧的水汽输送占主导地位。降水开始前,对流层中上层存在对称不稳定,大气可降水量明显跃增;对流性降水阶段,干空气不断入侵,对流不稳定快速建立与释放,对流层中低层水汽辐合区与强上升气流配合,导致山西出现强对流天气。地形的阻挡、抬升及地形收缩作用,对局地极端强降水具有增幅作用。     

黄土高原一次副高外围暴雨的对流环境及触发条件分析

利用常规气象观测资料、EC-interim逐6 h 0.5°×0.5°再分析资料、卫星云图和雷达资料,对2017年7月25—26日陕北大暴雨过程成因进行了综合诊断分析,结果表明:河套地区西风东移与副高外围暖湿气流在陕西交汇,为暴雨提供了有利的环流形势;陕北暴雨区有两支水汽输送带,700 hPa上西南风急流水汽输送以及850 hPa上偏东风急流水汽输送,为暴雨提供了充沛的水汽和能量;700 hPa上榆林东部水汽辐合抬升,加之850 hPa偏东风在东部河谷辐合爬升,造成榆林东部地区的大暴雨天气;对流条件分析发现,暴雨发生前陕北地区中低层湿度较好,850 hPa比湿达到15～17 g/kg,大气不稳定度强,850 hPa和500 hPa的温差达到28℃,假相当位温相差18℃,CAPE值达到了2 354 J/kg,充沛的水汽、能量条件为对流提供了十分有利的条件;河套东北侧弱干冷空气与西南暖湿气流在陕北形成假相当位温密集带,大气湿斜压性增强,锋生触发陕北地区不稳定能量释放,形成强降水;不稳定分析表明,在降水前期及初期,大气对流不稳定度高,随着降水的产生,对流不稳定能量释放,强降水凝结潜热对中层大气的加热作用,又使得大气斜压不稳定增强,中层大气锋生造成的垂直运动使得陕北地区的强降水持续,造成大暴雨天气。     

黑龙江省非典型天气系统下短时强降水和冰雹特征分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料、FY-2卫星云图、新一代天气雷达及NECP的1°×1°再分析资料对黑龙江省的2006—2014年冰雹和2008—2014年的强降水在非典型性天气系统下表现出的局地要素特征以及卫星和雷达特征进行分析。分析结果显示:较大的对流有效位能、低层强暖空气为对流发生提供了热力不稳定;700 h Pa湿区配合500 h Pa干区使得冰雹具备了对流不稳定性,700 h Pa湿区与低层弱水汽辐合能够为强降水的产生获得有利的水汽垂直分布;最终在地面辐合的触发下产生对流;冰雹有较高的0℃层高度和较低的气压;冰雹和强降水有利的地形高度和对流有效位能分别为200~500 m、100~200 m和200~600 J/kg、400 J/kg以上。它们在卫星云图和雷达上的表现往往比较孤立,移动较快,超过75%的云团都是小云块直接或间接产生,产生的时间与形状和面积突变时一致,产生的位置与合并处相同,伴有大的云团时,低层水汽辐合会明显。雷达回波上很难探测到特征回波,强降水多由原地生消或列车效应产生,一般在降水前1 h左右会出现小对流泡。     

河西走廊东部一次罕见的春季暴雨成因分析

利用常规观测、红外云图、T639资料和区域自动站资料,对2014年4月15~16日发生在河西走廊东部罕见春季暴雨的成因进行分析。结果表明,500 h Pa天气系统为此次暴雨的主要影响系统。500 h Pa东移短波槽是这次暴雨天气的触发系统,700 h Pa偏南暖湿气流在低涡作用下不断向北输送水汽,为降水的维持提供了源源不断的水汽条件,下游高压脊的阻挡作用使降水持续时间较长;强水汽辐合、强上升运动出现时间比降水集中时间滞后3~4 h;K指数大值区、θse高能舌区与暴雨落区相符合;强冷空气的入侵,是降水量级增大的直接原因;变温对春季强降水的反应比变压更敏感;过程前期的高温高湿对降水的预报有一定的指示意义;锋前中尺度对流云团和锋面云带的合并是造成此次暴雨的直接原因。     

基于GNSS水汽和地面假相当位温观测的短时强降水阈值预报方法研究

基于2019年和2020年6—7月GNSS水汽监测网大气可降水量（PWV）资料和并址气象站的地面雨量、温、压、湿等同步观测数据,利用临界成功指数（CSI）和命中率（POD）两个检验指标,探索建立了基于PWV、6小时水汽增量（PWV*）及假相当位温距平（θse*）的短时强降水阈值预报方法,并利用2021年6—7月降水样本对该预报方法进行检验,结果显示CSI和POD分别为0.167和0.593,其评分高于目前常规业务方法对短时强降水的客观预报评分,其中约48%的短时强降水发生在预警之后的24小时内,约78%发生于48小时内。研究区域内78.6%的短时强降水样本发生在连续15小时PWV*的累积值（∑PWV*）≥75mm且连续24小时θse*累积值（∑θse*）≥30K的条件下;PWV高值区叠加∑PWV*和∑θse*的大值区对梅雨期短时强降水以及暴雨发生区域有较好的指示性。     

巴彦淖尔市一次强降水过程卫星水汽图像上干湿特征分析

运用Micaps常规气象资料,从FY2E卫星水汽图像干湿特征等方面对2014年4月14—17日发生在内蒙古巴彦淖尔市一次强降水过程进行诊断分析。结果表明:1此次降水过程中,水汽带内有一条θse脊轴,其形状和范围与水汽带基本一致,水汽带所在的区域是一个深厚的湿区,低层有高θse脊轴维持,说明来自低纬的暖湿气流出现在水汽带下方,有利于大气层结不稳定出现,由于对流层中高层的干侵入存在,水汽带内部的θse比外部高5~10℃。2此次降水过程中水汽带范围内具有较明显的垂直上升运动,水汽带位置与200 h Pa正散度、负涡度区和垂直速度上升运动区有较好的对应关系,西侧边界与对流层上层的负涡度带近于平行,暗区的位置出现了很强的正涡度带。     

陕西盛夏一次强雷暴天气成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°逐6 h再分析资料、云顶亮温资料等对2019年8月2—4日西北涡作用下发生在陕西的一次强降水过程进行分析,结果表明：强降水发生在高原槽东移加深,副高西伸北抬的大尺度环流背景下,700 hPa西北涡是强降水产生的主要影响系统;台风“韦帕”与副高外围的暖湿气流为西北涡迅速增强提供了水汽、能量、动力条件,低层辐合、高层辐散进一步加强了西北涡发展;西南急流为强降水提供了水汽输送和不稳定能量,陕西处于θse高能区,大气上冷下暖存在位势不稳定层结;地面辐合线触发对流,陕南出现分散的对流性强降水,西北涡东移北上,低涡切变引发陕北系统性强降水;深厚的湿层、较厚的暖云有利于短时强降水出现;低涡降水云系中有对流单体生成发展,短时强降水出现在云顶亮温等温线密集处。     

2013年3月20日三明市大范围冰雹过程分析

利用常规观测资料、Micaps资料、三明市区域站加密资料以及多普勒雷达资料,对2013年3月20日三明市大范围冰雹大风过程进行诊断分析。结果表明：500hPa高空槽加深、南支槽东移、三层强劲西南急流、中低层的低涡切变及弱冷空气南下、地面锋面低槽等是该次冰雹过程的主要影响系统。冰雹的发生需要较强的垂直温度梯度t850-500≥25℃,上干下湿,冰雹的0℃层高度约3．5～4．3km左右,一20℃层约在7．0～7．8km左右,低层比湿q≥10g／kg。地面气象要素的剧烈变化对强天气的发生具有一定的指示意义。850hPaθse高能舌向降雹区输送不稳定能量,低层水汽充沛,地面冷空气南下渗透触发了不稳定能量的释放使得中尺度对流天气发生发展。该次冰雹过程强度强、范围大,对流回波（飑线）呈带状自西而东影响三明市。     

西北涡作用下陕西一次强降水过程成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°逐6 h再分析资料、云顶亮温资料等对2019年8月2—4日西北涡作用下发生在陕西的一次强降水过程进行分析,结果表明:强降水发生在高原槽东移加深,副高西伸北抬的大尺度环流背景下,700 hPa西北涡是强降水产生的主要影响系统;台风"韦帕"与副高外围的暖湿气流为西北涡迅速增强提供了水汽、能量、动力条件,低层辐合、高层辐散进一步加强了西北涡发展;西南急流为强降水提供了水汽输送和不稳定能量,陕西处于θ_(se)高能区,大气上冷下暖存在位势不稳定层结;地面辐合线触发对流,陕南出现分散的对流性强降水,西北涡东移北上,低涡切变引发陕北系统性强降水;深厚的湿层、较厚的暖云有利于短时强降水出现;低涡降水云系中有对流单体生成发展,短时强降水出现在云顶亮温等温线密集处。     

基于探空资料的1961—2018年新疆高空大气比湿气候特征分析

利用1961—2018年新疆12个探空气象站逐日观测资料,分析新疆对流层850、700和500 hPa比湿的气候特征,结果表明:新疆大气比湿自西向东、自南向北递减,且随高度增加而减小,新疆比湿远小于东亚季风区;夏季比湿最大,其次为秋季、春季,冬季最小,850和500 hPa各站之间比湿差异较大,而700 hPa各站比湿差异较小;850、700和500 hPa比湿均表现为线性增加趋势,并表现为1967—1986年偏干、1987—2005年偏湿,1987年为突变点;850、700和500 h Pa比湿与降水均呈显著正相关关系;夏季暴雨天气对流层中低层比湿最大,发生暴雨时比湿约为气候平均1～2倍,夏季暴雨的动力和不稳定条件更关键,新疆暴雨天气时比湿比东亚季风区显著偏小;冬季暴雪天气比湿是一年中最小的,春、秋季强降水比湿介于夏、冬季之间,但可达气候平均的2～3倍,春、秋季需要更多的水汽产生强降水。     

2009年7月17日唐山地区强降水成因分析

利用常规天气资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2009年7月17日唐山地区暴雨天气过程进行分析。结果表明：强降水是暖湿空气向北输送与低层冷空气交汇引起的。降水前期,唐山地区中低层水汽强辐合为强降水提供了水汽条件。冷空气从底层侵入,抬升暖湿气流,低层暖锋锋生使对流不稳定性增大,上升运动加强,降水量增大。强降水区存在低层辐合、高层辐散和斜升运动机制。850 hPa湿位涡正压项MPV1〉0区域较好地反映出冷空气活动特征,强降水出现在MPV1零线附近偏冷空气一侧。     

梵净山区域空中水汽垂直分布与输送特征浅析

通过有限元三角形插值法,将重庆、怀化、贵阳雷达站2010—2014年的逐日L波段雷达探测资料,插值到铜仁市梵净山原始生态自然保护区七要素自动监测站,然后分析地面—100 h Pa高空各层的水汽含量及输送变化。结果表明:梵净山区域空中水汽含量的季节变化明显,整层水汽含量夏季最高,秋季和春季较高,冬季较低;中低层水汽含量随高度增加而增加,高空随高度增加而迅速减少,绝大部分的水汽含量集中在500 h Pa以下,800~600 h Pa以下尤甚;水汽输送强度,夏季最高,春季和秋季次之,冬季最低;水汽最大输送层,夏季最低,春秋季比夏季高,冬季最高。     

2008-08-15贵州暴雨天气过程诊断分析

该文应用NCEP 1°×1°资料,从中尺度系统及物理量的角度对2008年8月15日夜间到16日贵州的一次暴雨天气过程进行分析,得出这次过程强降水时段集中在15日22时—16日02时,雨强达23~56 mm/h,降水强度强、时间短,表现出了中尺度系统的特征,在省中部及东部均有能够引起很大雨强的东北风与东南风构成的中尺度切变线,云图上沿地面切变形成一对流云带,在云带上有MCS云团发展;贵州省处于南亚高压前部的强辐散区,对低层产生强的抽吸作用,加强了对流上升运动;强降水发生前高温高湿主要集中在中低层以下,为强降水的发生积聚了充足的潜在不稳定能量,短时强降水时段过后θse高能舌跃到了500 hPa,不稳定能量向上扩散,能量的快速耗散使得降水的强度趋于减弱;短时强降水发生前,垂直上升运动高度高,对流发展旺盛,而短时强降水过后,垂直上升运动速度虽增强,但高度明显降低,对流主要在中低层;CAPE值的猛增可视为产生短时强降水的一个指标。     

北京一次对流暴雨过程的干冷空气活动及作用

利用常规观测资料、1°×1°NCEP再分析资料、微波辐射计及风廓线雷达等加密观测资料,针对2011年6月23日北京地区发生的一次强对流暴雨过程,对高低层干冷空气活动及其作用进行了分析。结果表明:北京地区高低层配置符合干侵入三维模型,中层以上的干区与水汽图像的暗区相吻合,同时配合有自高纬向低纬传播的高位涡带,北京地区干侵入特征明显。微波辐射计与风廓线雷达观测能够实时追踪干冷空气造成的温度、湿度和风场变化,6 km高度以上的温度和湿度变化最为显著,两者下降到最低点的时间与强对流的触发时间有较好的一致性,高层干冷空气对强降水有一定激发作用。干侵入降低了大气稳定度,造成高层θse低值中心垂直位于低层θse高值中心之上,探空曲线呈典型的喇叭形开口结构。回流干冷空气与气旋前部暖湿气流形成准静止锋,850 h Pa以下低层温度锋区显著,为对流的发展加强提供了热动力条件,回流冷空气形成的东部高压有利于雷暴系统在北京地区滞留,延长了降水时间。     

2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程分析

利用常规观测资料、1°×1°NCEP分析资料和雷达资料,对2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程的天气形势、大气层结和水汽、动力、能量等物理量场的特征及雷达回波特征进行分析。结果发现:500h Pa高空低槽、700h Pa低空切变线和低空急流是此次暴雪天气的主要影响系统;700h Pa西南急流和850~925h Pa低空东北以及东风急流为河南上空输送充足的水汽,同时850~925h Pa低空急流为暴雪提供了深厚的冷垫。暴雪天气出现时西南急流加强、湿层增厚,河南上空具有强水平风垂直切变说明大气层结动力不稳定、对称不稳定。水汽通量大值区和水汽通量散度大值区与降水大值区较吻合;散度和垂直速度大值区与强降水区域对应较好;对流不稳定能量释放有利于暴雪天气的出现;高层对称不稳定能量释放是桐柏出现雷暴天气的原因之一。雷达径向速度图上零线两次出现清晰完整的"S"形状对应暖平流加强,暴雪出现在暖平流强盛的时间段内,28日14时河南南部地区对流回波强度为35~40d Bz,回波顶高8km,对流云顶高度达到了-40℃~-20℃的温度层,有助于雷暴天气出现。     

2016年湖州地区两次降雪过程对比分析

利用Micaps观测资料、NCEP再分析资料及风廓线资料对2016年1月20—21日湿雪过程,1月31—2月1日干雪过程,从水汽、动力方面进行了对比分析,认为:1) 1月20—21日的湿雪过程水汽充沛,水汽输送为700 h Pa西南急流和850 h Pa东南气流; 1月31—2月1日的干雪过程水汽层次浅薄,水汽输送只有700h Pa西南气流。2)湿雪过程低层暖平流强,在中低层形成暖式切变线,冷空气楔入到暖湿气流底部,迫使其抬升,形成深厚上升运动区,雪量较大,但并不利于积雪;干雪过程低层冷平流强,在中低层形成冷式切变线,降雪过程中弱暖湿气流沿深厚冷空气垫爬升,上升运动较弱,降雪量较小,但有利积雪。