江淮梅雨暴雨的水汽源地及其输送通道

根据Ｔ４２客观分格网格点资料计算了１９９１年７月１０日０８时￣１１日０８时江淮地区梅雨暴雨过程中水汽输送等物理量，以此分析水汽来源及其输送通道。结果表明，江淮地区梅雨暴雨水汽主要来自孟加拉湾和南海及其以东地区。江淮梅雨区在８５０￣５００ｈＰａ层有两个重要水汽源地，而地面到８５０ｈＰａ更重要的水汽源地是南海。南海的水汽主要靠西南及东南季风输送至暴雨区；而孟加拉湾水汽除通过印度季风低压向上输送至８５０     

9106号台风的热力作用对出梅影响的数值研究

利用一个五层的原始方程模式，研究了９１０６号南海台风的热力作用对１９９１年江淮梅雨的影响。数值试验结果表明，这次台风活动对１９９１年梅雨提前结束起了很大的作用。其影响的物理机制可归纳为：台风扰动热源在对流层激发出的水平流场，减弱了西南季风及其向江淮流域的水汽输送，使江淮流域的水汽通量辐合减小，影响东亚夏季风的经向垂直环流圈，抑制了江淮流域梅雨期的季风环流，促使西太平洋副高北跳，使梅雨结束。     

2013年6月26—29日江西梅雨锋暴雨天气过程分析

利用实况资料和NECP再分析资料,对2013年6月26—29日江西连续暴雨天气过程进行天气学分析。结果表明,在典型的梅雨环流背景条件下,南亚高压,副高和西南季风的爆发,加之高空低槽和中低层持续性切变等系统共同配合造成了此次暴雨过程。此次过程水汽条件充沛,有2条明显的水汽输送通道:一条从孟加拉湾由西南季风分别通过云贵高原和中南半岛北部输送至副高西北侧;另一条从南海西北部由副高西侧的偏南气流向北输送。两股水汽在副高西北侧汇合加强并沿副高边缘向江南上空输送。西南季风是此次梅雨锋暴雨的关键因素,一方面有利于水汽的输送,另一方面触发了一次次的强降水天气。西南季风加强的时段与几次降水加强时段一一对应。低层锋生作用对梅雨锋有维持和加强作用。梅雨锋区的南侧存在垂直反环流圈。有次级环流上升支触发时,降水增大,造成暴雨增辐。     

2015年6月江淮梅雨暴雨增幅前后水汽输送特征对比

使用NCEP FNL再分析资料和GDAS资料,利用轨迹追踪模式HYSPLIT对2015年6月27日发生在江淮地区的一次台风远距离暴雨的水汽条件及其输送路径进行了初步分析。这次降水从天气形势来看为一次典型的江淮梅雨锋降水,在降水前后两日大尺度环境场无明显改变的前提下,发现27日的水汽传输较26日有显著增强。从轨迹模拟结果看,本次强降水区主要水汽通道为南海、孟加拉湾、索马里、黄海、西风带5条通道。中低层水汽输送对降水区影响较大,高层水汽输送较小。27日北部通道水汽输送减弱,南部受1508号台风低压环流减弱影响,西南水汽通道打通并进一步加强,水汽输送显著增强,对降水区的水汽贡献率达到87.06%。     

基于拉格朗日法的水汽输送气候特征分析——江淮梅雨和淮北雨季的对比

利用基于拉格朗日方法的轨迹模式（HYSPLIT_4.9）,结合海量气块追踪分析法,对比了江淮梅雨和淮北雨季平均水汽输送特征,从水汽来源及源地贡献方面探讨二者的相对独立性,对比两雨季降水异常年水汽输送特征。结果表明,气候态上,江淮梅雨的水汽输送主要来自印度洋、太平洋、孟湾—南海,其中来自印度洋的水汽输送贡献最大,超过50%;淮北雨季来自印度洋、欧亚大陆、孟湾—南海、太平洋的水汽贡献差异不大,但与江淮梅雨的水汽源地对比,淮北雨季来自印度洋的水汽输送贡献少20%,而欧亚大陆偏多19%。对比降水异常年发现,来自印度洋、孟湾—南海以及欧亚大陆水汽贡献的变化对江淮梅雨和淮北雨季降水异常有重要影响。江淮梅雨偏多年,印度洋的水汽输送贡献比梅雨偏少年减少17%,孟湾—南海则增加了11%。在淮北雨季偏多年,印度洋的水汽输送贡献比偏少年多19%,孟湾—南海和欧亚大陆的水汽输送则分别减少6%和17%。     

江西一次持续性梅雨锋暴雨过程水汽特征及源地

利用江西省气象观测站降水资料、NCEP/NCAR提供的FNL 再分析资料以及GDAS 资料,在分析2020年7月7—10日的梅雨锋连续区域大暴雨过程的环流形势和大尺度水汽特征基础上,引入NOAA开发的HYSPLIT模式,分析了此次连续暴雨过程的水汽源地。结果表明：1） 此次连续性暴雨过程是在梅雨锋暴雨天气形势下,东北冷涡引导冷空气南下与副高北侧暖湿气流在长江中下游交汇形成的;2） 暴雨过程中不同时段水汽通道不相同,前两日以西南方向和偏南方向的水汽输送为主,后两日则以西南方向的水汽通道为主,且水汽通量大值区与强降水有较好的对应;3） 后向轨迹模拟显示暴雨过程水汽轨迹有5条：大部分为1 500 m高度以上源自印度洋的水汽（77.6%),其次是1 500 m高度以下源自印尼群岛中部海域的水汽（13.2%）,其他三条路径总和不足10%。4） 垂直方向上,有多条水汽输送通道相互叠加后向暴雨区输送,导致江西上空产生强的水汽辐合。     

季风梅雨带水汽输送与动力强迫源结构

对长江流域季风梅雨水汽输送特征、长江流域夏季旱涝过程与强信号强迫源(青藏高原与低纬海洋)遥相关动力结构以及季风梅雨过程水汽输送源汇结构等有关研究成果及观点进行综述，给出季风梅雨水汽输送流型与强迫源遥相关物理图像，即由青藏高原动力强迫效应形成的低纬海洋-高原-长江流域远距离水汽输送流型，以及海洋强信号区(南海、西太平洋暖池、赤道东太平洋等区域)热力异常构成长江流域梅雨期洪涝、暴雨等灾害性气候异常特征。研究结果揭示了长江流域洪涝及其暴雨形成过程二维Rossby波列或低频波传播能量的动力机制。     

江淮流域2003年强梅雨期的水汽输送特征分析

在分析2003年6月21日到7月11日江淮流域强梅雨期间降水概况和大气环流基本特征的基础上,通过对水汽输送流函数及非辐散分量、势函数及辐散分量及江淮地区水汽收支的分析,表明江淮流域是该时期全球范围内水汽汇的一个高值中心,且水汽通量大值区和水汽辐合区与降水大值区基本一致.从水汽的输送来看,夏季印度风环流和南海夏季风是向江淮流域输送水汽的主要通道.梅雨期内,中层大气中的水汽主要是垂直上升运动对低层水汽的抬升作用,同时,低纬大洋上的水汽也可途经青藏高原后再从西边界向东输入到江淮地区,它的输送有可能增大江淮流域上空对流层中层大气中的水汽含量,从而有利于强梅雨在江淮流域的发生.计算分析还表明2003年强降水从前期的长江流域移到后期的淮河流域,是与大范围的水汽输送和辐合中心北移相联系的,较小空间范围的强暴雨洪涝的发生在有利的大尺度环境下,还与其他条件有关.     

夏季的季风环流

早在五十年代,陶诗言和陈隆勋(1957)就已指出,印度西南季风的爆发和我国长江流域梅雨的开始有密切关系。随后,我国不少气象工作者指出,孟加拉湾是我国夏季重要的水汽源地之一,而西南季风则起了水汽输送者的作用。所以,有关季风的研究对于解决我国夏季旱涝的予报有重大的意义。从大气环流来看,季风是夏季热带和付热带大气环流中重要的一员,季风云团提供了大量的凝结潜热,季风又是夏季热带地区角动量输送     

热带气旋“碧利斯”与南海季风相互作用的强水汽特征数值研究

强热带风暴碧利斯(0604)登陆后其低压环流较长时间地维持,并与南海季风相互作用,造成湖南省东南部发生历史罕见的特大致洪暴雨。文中应用多种常规、非常规细网格观测资料及NECP再分析资料,结合暴雨中尺度数值预报模式AREM对该暴雨过程的强水汽场特征进行了数值模拟和诊断分析,并设计水汽敏感性试验,进一步揭示造成湘东南特大暴雨的水汽通道和水汽来源。结果表明:碧利斯低压环流南侧的西南气流对湘东南暴雨区起到了主要水汽输送作用,且随着碧利斯逆时针旋转,水汽沿着环流中心东侧的强风速带夹卷到环流北侧,并通过增强的东北风源源不断地输送至湘东南。这南北两支主要水汽通道在湘东南长时间交汇,形成了湘东南暴雨区深厚的湿层和强水汽辐合,对碧利斯低压环流较长时间的维持及对湘东南特大暴雨的形成和发展有重要的作用。     

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     

DIAGNOSTIC INVESTIGATION OF SIMULATION BIAS WITH THE GRAPES-MESO MODEL FOR A TORRENTIAL RAIN CASE

In this paper, the numerical simulation bias of the non-hydrostatic version GRAPES-Meso (Mesoscale of the Global and Regional Assimilation and Prediction System) at the resolution of 0.18o for a torrential rain case, which happened in May 31st to June 1st 2005 over Hunan province, are diagnosed and investigated by using the radiosondes, intensive surface observation, and the operational global analysis data, and the sensitivity experimental results as well. It is shown in the result that the GRAPES-Meso could reproduce quite well the main features of large-cale circulation and the distribution of the accumulated 24h precipitation and the key locations of the torrential rainfall are captured reasonably well by the model. However, bias exist in the simulation of the mesoscale features of the torrential rain and details of the relevant systems, for example, the simulated rainfall that is too earlier in model integration and remarkable underprediction of the peak value of rainfall rates over the heaviest rainfall region, the weakness of the upper jet simulation and the overprediction of the south-west wind in the lower troposphere etc. The investigation reveals that the sources of the simulation bias are different. The erroneous model rainfall in the earlier integration stage over the heaviest rainfall region is induced by the model initial condition bias of the wind field at about 925hPa over the torrential rainfall region, where the bias grow rapidly and spread upward to about 600hPa level within the few hours into the integration and result in abnormal convergence of the wind and moisture, and thus the unreal rainfall over that region. The large bias on the simulated rainfall intensity over the heaviest rainfall region might be imputed to the following combined factors of (1) the simulation bias on the strength and detailed structures of the upper-level jet core which bring about significant underpredictions of the dynamic conditions (including upper-level divergence and the upward motion) for heavy rainfall due to unfavorable mesoscale vertical coupling between the strong upper-level divergence and lower-level convergence; and (2) the inefficient coupling of the cumulous parameterization scheme and the explicit moisture in the integration, which causes the failure of the explicit moisture scheme in generating grid-scale rainfall in a certain extent through inadequate convective adjustment and feedback to the grid-scale. In addition, the interaction of the combined two factors could form a negative feedback to the rainfall intensity simulation, and eventually lead to the obvious underprediction of the rainfall rate.     

Mesoscale Diagnosis of a Torrential Rainfall Caused by a Tropical Depression

On August 5, 2001, Shanghai was struck by a torrential rainfall due to the passage of a tropical depression (TD). The rainfall intensity has been the strongest in recent 50 years. In this paper, a set of mesoscale re-analyses data and the planetary boundary layer observation from a wind profiler are used to understand the possible mechanism of such a heavy rain. Results show that the outburst of a southerly jet in the lower atmosphere triggered the explosive development of cyclonically vertical vorticity in the region with steep potential temperature surfaces in front of the TD; while the cyclonic vorticity increased notably at higher levels due to the small atmospheric vertical stability of westerly currents in the vicinity of Shanghai. The simultaneous sharp development of cyclonic vorticity at different levels should be the main cause for the torrential rainfall.     

台风“海棠”特大暴雨数值模拟研究

在福建中北部登陆的台风,往往会严重影响浙江,尤其值得注意的是台风引起特大暴雨经常会发生在浙江东南沿海的南雁荡山区和北雁荡山区,2005年在福建省连江黄歧登陆的台风"海棠"(0505)对浙江东南沿海造成严重影响,是这类台风比较典型个例。文中利用非静力模式MM5模拟"海棠"台风在浙东南沿海造成的特大暴雨,模拟结果与实况对比分析表明,模式较好地模拟了台风降水强度和分布,特别是成功模拟出南雁荡山区特大暴雨中心(南部暴雨区)和雁荡山区特大暴雨中心(北部暴雨区);运用高时空分辨率模拟资料对特大暴雨成因进行诊断分析表明,南部暴雨区涡度低层到高层向西倾斜结构和北部暴雨区高低空强辐散辐合的耦合结构有利于形成暴雨区强烈上升运动,环境风场垂直切变产生次级环流进一步加强暴雨区上升运动;暴雨区持续不稳定层结和特殊水汽输送通道为特大暴雨提供热力条件和水汽条件。最后对浙南闽北地形对台风特大暴雨影响进行数值敏感性试验表明,温州南、北雁荡山脉地形等高线与台风水汽输送路径正交是造成特大暴雨的重要原因,地形使暴雨增幅明显,地形越高对暴雨增幅越明显,降水分布更加不均匀。比较台风造成南、北特大暴雨条件,发现两者既有环境风场垂直切变产生次级环流进一步加强暴雨区上升运动、持续不稳定层结以及地形对暴雨增幅作用等相同之处,又有动力结构、维持持续不稳定层结条件以及水汽输送等不同之处。     

雷达雨量计联合估算降水在城市内涝模型中的应用

为了满足城市暴雨内涝模型对面雨量精细化的需求,在天津城市暴雨内涝模型的基础上,将雷达估算降水产品应用到模型面雨量计算中,针对2012年7月25—26日天津的大暴雨过程,考察4种雷达估算降水产品和两种插值方法计算的内涝模型面雨量。经过对比发现,利用变分方法计算的雷达估算降水产品VAR用曲面插值方法计算内涝模型的面雨量整体效果最好。     

四川地形谱特征及中尺度模式水平网格分辨率选取

四川地形复杂多样,暴雨频发,常诱发山洪、泥石流等灾害。在利用中尺度模式对复杂地形区域的暴雨进行研究时,模式水平分辨率的选取缺乏定量依据。为了揭示四川地形的复杂特征和给中尺度模式水平网格分辨率的选取提供定量依据,利用二维离散余弦变换,对四川地形高度场和暴雨分布场进行谱分解,根据暴雨分布特征分区讨论了四川盆地地形特征,同时利用地形谱方差和数值试验定量讨论了数值模式水平分辨率的选取问题,得到主要结论有:(1)二维离散余弦变换能较好地表现出研究区域各向异性的复杂特征;(2)雅安地区和四川盆地西北部的地形谱与降水谱有较好的同相关系,盆地东北部和盆地中部的地形谱与降水谱在波长较大处出现反相关系;(3)针对某个区域的地形特征,可以通过计算模式能分辨的地形方差与总地形方差的比值来确定合适的中尺度模式水平网格分辨率。     

NUMERICAL SIMULATION STUDY OF CLOUD INTERACTION AND FORMATION MECHANISM OF HEAVY RAIN IN MIXED CONVECTIVE-STRATIFORM CLOUD

Using the numerical model of mixed convective-stratiform clouds(MCS)in the paper(Hong1997)and the averaged stratification of torrential rain processes,the evolution processes,interaction of the two kinds of clouds,structure and the precipitation features in the MCS toproduce heavy rain are simulated and studied,and the physical reasons of producing torrential rainare analysed.The results indicate that the stratiform cloud surrounding the convective cloudbecomes weakened and dissipates in the developing and enhancing of the convective cloud,and therainfall rate and water content in the stratiform cloud increase as the distance from the convectivecloud becomes larger.The numerical experiments find out that the stratiform cloud provides abenificial developing environment for the convective cloud,i.e.,the saturated environment and theconvergence field in the stratiform cloud help to lengthen the life cycle of the convective cloud,produce sustained rainfall with high intensity and intermittent precipitation with ultra-highintensity.These and the ice phase microphysical processes are the main factors for the torrentialrain formation and the MCS is a very effective precipitation system.     

1998年长江流域梅雨期暴雨过程的水汽输送特征

通过对1998年第二次青藏高原大气科学试验期间的加密观测资料、NCEP／NCAR资料、1998年6—7月暴雨2个关键强降水时段水汽通量特征的诊断分析及其区域边界水汽输入问题的数值模拟研究表明：1998年长江流域特大暴雨过程是在有利的持续异常且稳定的大尺度环境场及中尺度风场的配合下发生的；6月与7月水汽输送特征存在差异；高原中部区域西边界与中国区域南边界的水汽输送对此次梅雨期特大暴雨的形成均有重要作用，即水汽源及其侧边界水汽通道特征的显著变化对梅雨期不同阶段长江流域特大暴雨的形成、发生和发展作用明显；水汽的时空分布特征为长江流域持续性特大暴雨的预报提供了着眼点。     

2013年6月7日浙江省中北部暴雨过程诊断分析

利用欧洲中期预报中心(ECMWF)ERA Interim全球再分析资料（0.75°×0.75°）对2013年6月7日发生在浙江省中北部的暴雨过程进行了相关诊断分析。结果表明：这次暴雨是在高空短波小槽东移加深,底层西南涡东移发展的形势下发生的,同时浙江中北部暴雨区位于高低空急流耦合带;暴雨发生前700 hPa以下蕴含有大量的不稳定能量,随着西南涡的靠近而触发不稳定能量释放;对大气变量物理分解的环境场分析发现此次区域性暴雨过程具有一定的背景环境支持,同时在瞬变扰动场的异常下而诱发了暴雨,暴雨落区位于850 hPa扰动暖切辐合线上。     

从’98特大洪水中看改进的HLAFS数值降水预报的性能

文章对1998年大洪水期间改进的HLAFS[1]的降雨预报产品进行检验.结果表明, 改进的HLAFS对松嫩流域的暴雨预报较好, 中到大雨则是长江中下游地区预报较好, 而三峡库区相对较差; 对于主要降雨过程降雨区的强度预报往往比实况弱, 且其落区约有半数较实况偏北, 但其轴向一般与实况一致; 改进的HLAFS对小雨预报比原HLAFS好, 对中雨和暴雨预报也有不同程度的改进; 整体预报面积偏大和大雨以上降水预报准确率低仍是HLAFS有待改进的问题.对三峡库区面降水量预报, 半数左右的预报较好; 对大量级降水预报往往偏弱, 而小量级则相反