“98.6”闽北罕见持续性暴雨的环流特征和预报

分析指出“９８．６”暴雨之所以超历史记录,是由于持续性暴雨环流特征值超历史记录造成的;闽北特大洪灾是长江流域及江南特大洪灾的组成部分,往往同年发生,以“９８．６”暴雨预报成功为例,为今后预报大暴雨造成的特大洪灾提供预报思路。     

河南“21.7”极端暴雨的研究进展

2021年7月17—22日,河南省发生了一次造成严重人员伤亡和财产损失的极端暴雨事件,被称为“21.7”极端暴雨。在“21.7”极端暴雨发生不到2 a的时间里,“21.7”极端暴雨相关的研究取得了诸多成果,所发表的论文达百篇。文中主要从降水的特征、影响天气系统、发生和发展机制、下垫面效应、气候变暖增幅效应和数值模式预报等方面对“21.7”极端暴雨的研究进展进行了梳理和总结,并与“75.8”特大暴雨的研究成果进行对比。结果表明,由于观测技术的发展和研究方法的改进,“21.7”极端暴雨的研究结果呈现了比“75.8”特大暴雨研究更精细的降水和中小尺度系统特征,尤其是微物理过程,其中中尺度对流系统与中尺度对流涡旋耦合增强的动力学过程,以及霰粒子的融化促进各尺度粒子的同步增长的微物理过程是“21.7”极端暴雨过程的重要发现;“21.7”极端暴雨体现了更明显的热带和海洋的影响,可能导致“21.7”极端暴雨过程出现更极端的小时雨量;然而,城市化对极端暴雨的影响较为复杂,其与气候变暖的信号难以区分,增大了“21.7”极端暴雨机理研究的不确定性。最后,对未来研究方向进行了展望。     

“96.7”新疆特大暴雨洪水预报服务技术研究的综述与启示

应用现代天气动力学、水文学、服务经济的观点，对“９６．７”新疆特大暴雨洪水预报技术、服务技术进行综合研究与评述，并阐述“９６．７”致洪暴雨服务工作给人们的启示。     

1994年北上台风活动期间500hPa ECMWF产品的检验

大范围的大暴雨和特大暴雨与西风带、副热带和热带(以下简称“三带”)环流系统的相互作用有着密切的联系，是“三带”环流相互作用的结果，因此，对于“三带”环流形势的正确分析和预报．是暴雨预报的关键。     

对中尺度暴雨某些问题的认识

近年来,对暴雨的分析、预报和研究工作都有较大的进展。观测资料也日渐增多。但由于暴雨问题的复杂性,改善暴雨预报的每一微小努力所遇到的困难仍是相当大的。无论从实际预报服务方面还是从理论方面看,强调对暴雨中尺度现象的认识和研究已经提到日程上来了。自河南“75.8”特大暴雨洪水发生以来,暴雨的中尺度分析、预报和研究工作已经引起各方面的重视,如何使这方面工作再深入一步,这是大家都在思考的问题,我们仅就以下几个问题谈一些认识。     

LASG η坐标有限区域数值预报模式对一次登陆台风特大暴雨的数值试验

本文用LASG η坐标有限区域数值预报模式，对1975年8月河南地区登陆台风特大暴雨进行了数值试验。这次暴雨有很强的局地性，主要表现在水文站的雨量极值远超过气象站的最大雨量值，为3～16倍。一般有限区域数值预报模式预报的雨量都比气象站的最大雨量值小。与水文站的雨量极值相差更远。LASG_η坐标有限区域数值预报模式考虑了我国复杂的地形作用，具有能量和质量守恒的动力框架，考虑了与降水有关的主要物理过程。用该模式对著名的“75·8”特大暴雨5～7日3天3次暴雨作了24小时数值试验，取得了较好的预报结果:其预报最大雨量为气象站的最大雨量值的1～5倍，达水文站的雨量极值的34%～49%，为模式网格面积平均的最大深度的54%～98%。预报最大雨量中心位置偏离气象站雨量中心的距离约为0.67～1.47个网格距，偏离雨量极值的水文站的距离为0.23～1.07个网格距。这3次特大暴雨的强度、位置和其变化趋势的预报都与实况相近。同时，模式对暴雨系统和大尺度形势的预报也都与实况基本一致。该模式之所以对这种局地性很强的突发性特大暴雨有较好的预报能力，是由于它有较强的地形处理能力。还有，由控制试验和4种地形敏感性试验的结果可见，山脉的相对高度和陡峭程度，以及山脉与暴雨系统的相对位置等对暴雨的强度是非常敏感的，对地形稍有改变，其暴雨强度将减少3/4以上。这次数值试验为今后提高登陆台风特大暴雨预报水平，以及用数值模式探讨登陆台风造成的特大暴雨的物理机制，提供了良好的条件。     

北京“7.21”特大暴雨高分辨率模式分析场及预报分析

2012年7月21-22日,61年以来最强降水袭击北京,北京大部分地区出现大暴雨,局部特大暴雨,过程雨量大、雨势强、范围广,造成了严重影响。此次强降水配置较为典型,业务预报提前指示出了此次过程,但预报结果存在强度偏弱,峰值偏晚等偏差。在对此次大暴雨进行综合分析的基础上,利用中国自动气象站与NOAA气候预测中心卫星反演降水资料CMORPH(Climate Prediction Center Morphing Technique)产品融合的逐时降水量网格数据资料作为观测,着重对北京市气象局新的快速更新循环同化和预报系统(BJ-RUC v2.0)的3 km高分辨率模式分析场和预报场进行了检验与分析,以期通过对中尺度模式预报性能的了解,为暴雨可预报性问题提供进一步的参考。研究结果表明,此次特大暴雨过程水汽条件极佳,降水区域较为集中,呈现西南一东北走向的中尺度雨带特征。利用常规检验评分对预报降水的时间序列进行检验发现,预报降水在时间上滞后,降水强度偏弱,存在偏西南的位置误差,并且未能反映降水系统的线状特征。进一步利用检验连续降水区域定量降水预报的CRA(contiguous rain area)方法,对预报误差进行分解表明,整体降水(5 mm/h)的主要误差来自于位置和形状误差;而在暴雨(20 mm/h)的预报中,降水强度的偏差占误差的主要部分。最后结合对预报场大尺度环流和物理量的诊断(水汽条件和不稳定条件),分析探讨了此次极端暴雨预报不佳的原因。     

中国暴雨理论的发展历程与重要进展

中国东部位于东亚季风区,随着东亚夏季风的爆发、盛行和向北推进,东亚夏季风主雨带明显自南向北移动,在中国东部地区依次形成华南前汛期雨期、江淮梅雨季和北方雨季。这三个雨季和地区也是暴雨多发期和地区。因而中国地区的暴雨既不同于印度季风区的热带类型暴雨,也不同于北美与欧洲地区中纬度型的暴雨,它是由热带季风气流与来自中高纬的冷空气强烈相互作用下发生的,不但强度大,而且持续时间长和范围广。早在20世纪初期,中国科学家就开始研究中国暴雨,经过长期的努力,在暴雨理论、暴雨分析和预报方面,获得了重大的进展。本文将对中国暴雨的理论与重要进展作一综述和评论,共包括四个方面:(1)中国暴雨的主要气候特点;(2)中国暴雨理论研究的发展历程;(3)中国暴雨发生机理研究的主要成果;(4)未来中国对流尺度暴雨理论研究的挑战。     

南宁致洪暴雨面雨量特征分析

应用面雨量分析了致洪暴雨的特点，对郁江南宁段洪涝过程的面雨量和洪水水位进行分析，研究了流域的面雨量与洪水水位的关系，提出了致洪面雨量的条件，给预报决策服务提供参考。     

南宁致洪暴雨面雨量特征分析

应用面雨量分析了致洪暴雨的特点,对郁江南宁段洪涝过程的面雨量和洪水水位进行分析,研究了流域的面雨量与洪水水位的关系,提出了致洪面雨量的条件,给预报决策服务提供参考。     

Verification and Assessment of Real-time Forecasts of Two Extreme Heavy Rain Events in Zhengzhou by Operational NWP Models

In the present study, the performances of the NWP models on two heavy rainfalls on 20 July and 22 August 2021 over Henan Province were investigated. The impacts of the water vapor transport to the extreme rainfall were further discussed. The results showed that the regional model system in the Guangzhou Meteorological Service generally showed high scores on the extreme rainfall over Henan. The maximum 24h accumulative rainfall by the 24h forecasts by the CMA-GD reached 556 mm over Henan Province. The 24-h and 48-h Threat Score (TS) of heavy rainfall reached 0.56 and 0.64. The comparisons of the Fraction Skill Score (FSS) verifications of the heavy rainfall by CMA-GD and CMA-TRAMS at the radium of 40km reached 0.96 and 0.87. The water vapor transport to the extreme rainfall showed that the vertically integrated water vapor transport (IVT) of the whole layer before the occurrence of the heavy rainfall exhibited a double-eyes distribution in case 7 · 20. The north eye over Henan reached the same magnitude of IVT as the typhoon eye (Cempaka) over south China. The IVT over the lower troposphere (<500 hPa) showed an overwhelming magnitude than the upper level, especially in the planetary boundary layer (<700 hPa). More practical technical needs to be developed to improve its performances on the forecasting of extreme rainfall, as well as more experiments need to be conducted to examine the effects of the specific terrain and physical schemes on the extreme rainfall.     

我国低纬高原地区初夏强降水天气研究I·2001年5月印缅槽维持期间云南暴雨及其中尺度特征

2001年5月云南除东北部的昭通地区外,先后出现了1949年以来罕见的大雨、暴雨和连阴雨天气过程,其中以5月30日1200 UTC~6月2日1200 UTC的暴雨过程最强。本文采用常规资料、加密的降水和卫星资料对其进行了分析。结果表明,此次强降水过程是在有利的环流背景下,由中尺度系统造成的。云南有着特殊的地理位置和气候条件,其降水过程与我国的东部及华南沿海大不相同,主要结果如下:1)印缅槽与东亚冷槽的相互作用,有利于西南地区暴雨的发生。2)低空急流的产生和加强与暴雨之间存在一定的关系,它不但为暴雨提供了丰富的水汽,还有可能造成位势不稳定层结,且急流上扰动可诱使对流不稳定发展,致使强降水的发生。3)在有利的大尺度背景下产生的近地层中尺度辐合线以及它们之间的相互作用是产生此次强降水的重要系统,这类辐合线与我国东部的降水系统有很大的不同,与云南的地形特点密切相关。4)云南及其周边的特殊地形为此次强降水的产生提供了帮助。雨团大部分在原地生消,移动较少,形成了两个少动的雨强中心,中尺度对流云团的产生和发展与中尺度辐合线相交区关系密切。5)对降水区三维结构的分析表明,中尺度对流系统强烈发展区的低层为强辐合、正相对涡度,高层为强辐散、负相对涡度;存在整体的上升气柱,并在其左右两侧为下沉气流,且此气柱是高湿、低层存在对流性不稳定。6)对水汽来源和收支分析表明,这次云南强降水的水汽可能主要来自于孟加拉湾。     

2010-2019年浙江暖季短时强降水特征分析

利用2010-2019年浙江省暖季(5-9月)1426个国家站和区域站小时雨量数据和NCEP 1° X 1°逐日4次再分析资料,分析了浙江省暖季短时强降水、极端短时强降水时空分布特征及区域性短时强降水事件,结果表明:①近10年暖季短时强降水频次呈增多趋势,降水强度变化平稳;8月(上旬)降水频次最多,9月(中旬)强度最强...     

台风“温比亚”引发豫东“18.8”极端降水的特征与成因分析

利用多源气象资料，对台风“温比亚”引发豫东降水的极端性特征及极端降水产生机制进行分析，提炼预报着眼点。此次降水是河南继驻马店“75·8”暴雨之后的又一次罕见特大暴雨，表现为过程雨量极大、破极值站数最多、降水强度极大、强降水时段集中的特征。结果表明：（1）高低空系统耦合为特大暴雨的发生发展创造了良好的环境条件，极端降水的产生主要受台风北侧螺旋云系影响，并有持续不断的强回波单体在同一个地点移动，冷空气与台风环流相互作用是重要的预报着眼点，重点分析台风和副热带高压的相对运动及西风带对台风的引导作用。（2）河南东部水汽输送条件一直处于较好的状态，这是降水维持较长时间的重要因素，急流中心区域和强度的变化对降水量多少有指示意义。（3）豫东地区对流不稳定和斜压不稳定均比较明显，低层MPV1<0、MPV2>0的区域与强降水落区有较好的对应关系。（4）强辐合中心位于台风中心的北侧，降水强度与辐合强度有较好的对应关系，螺旋度大值区分布对强降水的分布区域有较好的指示意义。     

冷空气和热带低压共同作用下的一次暴雨预报失败原因分析

利用NCEP再分析资料、高空、地面观测资料和雷达资料分三个阶段,从水平、垂直方向分析了2014年8月18—20日冷空气和热带低压共同作用下的浙江暴雨过程中水汽输送、垂直运动过程,以及对流不稳定特征,总结预报失败原因。结果表明:(1)第一阶段浙北的暴雨主要是由冷锋引起的,但南海热带低压的存在加强了西南暖湿气流,使得北方冷空气与西南暖湿气流相遇,产生变形场锋生作用。预报偏小的原因主要是没有注意到热带低压的存在和影响,其次是对降水时间的长度也估计不足。(2)第二阶段浙中南的大暴雨,水汽主要是由热带低压东侧和南侧的偏南或西南气流输送的。热带低压在福建登陆后,与冷空气相遇,移动缓慢,导致低层在浙南有中尺度辐合线长时间维持。两个系统耦合,产生了强烈的上升运动,低层又有不稳定能量释放,最终产生了大暴雨。预报偏小的原因是对热带低压的作用估计不足(包括水汽、动力和不稳定能量方面)。(3)第三阶段预报偏大的原因主要是数值预报误差较大。得出的一些启示:预报暴雨时要注意分析降水时间长度,也应重视分析热力条件,以及对数值预报的订正应用。热带系统和中纬度系统相遇,往往会造成大暴雨,主要原因是两个系统耦合会造成强烈的上升运动,同时两个系统对峙会使强降水区长时间维持在同一个地方,热带系统附带的急流又提供了充足的水汽、能量,所以实际雨量往往会比数值预报更大。     

一种基于可预报性的暴雨预报评分新方法Ⅰ:中国暴雨可预报性综合指数

针对当前暴雨预报检验采用二分类事件检验方法存在的双重惩罚导致评分过低,没有考虑到中国暴雨可预报性时、空分布不均,不便于对比分析不同区域暴雨预报能力差异等问题,为了发展基于可预报性的新型暴雨预报评分方法,在综合分析影响预报员暴雨预报信心的主要因素（暴雨气候统计特征、天气影响系统运动尺度特征及数值模式预报能力等）基础上,利用2008—2016年4—10月中国国家气象信息中心5 km×5 km分辨率的多源降水融合格点分析资料、站点降水观测资料和中国国家级业务区域模式降水预报资料以及扩展空间暴雨样本统计方法,构建了一种新型的中国暴雨可预报性综合指数（Synthetic Predictability Index of Heavy Rainfall,以下简称SPI）数学模型,以定量描述中国各区域的暴雨可预报性特征。SPI数学模型由暴雨气候频率、暴雨面积比率和模式暴雨预报成功指数（Threat Score,TS）3个分量组成,计算了2008—2016年4—10月SPI的3个分量及其时、空变化特征。分析结果显示:暴雨面积比率对SPI的时间和空间变化影响最大,两者偏相关系数大于0.9;其次是暴雨气候频率的影响,两者偏相关系数值为0.8左右;第三是模式暴雨预报TS评分的影响,两者的偏相关系数为0.7左右。分析还发现,SPI大值区随季节而变化,空间分布不均匀:4—5月,可预报性大值区主要分布在华南地区;6—7月,主要分布在江淮流域;7月中旬至8月,大值中心从江淮北部移到华北和东北地区;9月,副热带高压南撤,大值中心也相应南撤。      

雅安一次极端强降水的超级单体风暴特征及成因分析

2020年8月10日-11日雅安市出现了一次区域大暴雨天气过程,其中芦山县出现了特大暴雨,此次特大暴雨天气过程,持续时间长,最大累积降水量、最大小时雨强较大,均突破了历史极值,具有较强的极端性。通过分析雷达回波可知,此次极端强降水由强降水超级单体风暴的稳定少动造成,本文根据雅安市365个区域自动站雨量数据、micaps实况资料、雷达以及NCEP 1°×1°再分析资料等资料,分析其产生的原因：（1）行星尺度和天气尺度系统稳定少动,低层夜间低层急流发展,输送暖湿平流,有利于对流不稳定层结的建立,为强降水超级单体风暴的发生提供了有利的环流条件。（2）地面到低层的假相当位温异常偏高,有利于对流不稳定的进一步发展,在强对流风暴附近还存在中尺度的假相当位温的密集区,锋区的动力强迫生成的次级环流有利于低层不稳定能量和水汽向高层输送,同时也触发不稳定能量的释放,产生较强的上升运动。（3）强的垂直风切变以及大的对流有效位能有利于强降水超级单体风暴的发生和维持其有组织的程度。（4）水汽条件异常也是此次强降水超级单体风暴的重要原因。（5）极端的高能高湿的大气状态下,边界层的中尺度辐合线是触发此次强降水超级单体风暴的直接原因,并且受地形的阻挡作用,强降水超级单体稳定少动,造成了此次极端强降水的发生。     

1979—2016年夏季西南涡活动及其与降水的关系

利用1979-2016年ERA-Interim一日四次高度场、风场再分析资料,根据源地的不同将西南涡细分为九龙涡、盆地涡和小金涡,对1979-2016年夏季（6-8月）不同涡源的西南涡的活动规律及其降水特征进行统计分析。结果表明,夏季西南涡平均年发生频数为11.6 a^-1,其中生成的盆地涡最多（9.3 a^-1）,九龙涡次之（1.9 a^-1）,小金涡最少（0.4 a^-1）。就移动频率而言,盆地涡移出率最高（44.2%）,其次为小金涡（30.8%）,九龙涡最低（29.73%）。38 a中夏季高影响型西南涡共有140例,只有105例能移出源地。生命史超过36 h的高影响型西南涡都会带来降水,并且超过88%的概率会造成大雨及以上的降水。高影响型九龙涡和盆地涡产生大雨及以上天气的概率分别是83%、91%,远远高于小金涡。     

山东夏季强降水的时空演变特征及成因

应用1961—2012年山东省26站夏季降水和西太平洋副热带高压特征量指数等资料,分析了山东夏季强降水的时空演变特征。结果表明：山东夏季强降水日数总体呈减少趋势,部分地区呈增多趋势,暴雨日在1989年前后发生突变;强降水日数比重呈增大趋势,半岛北部增大趋势明显,近208比重明显高于前期,且波动幅度加大,同样在1989年前后发生突变;大雨日降水强度增加,暴雨日降水强度减小,两者均在1990年代降水强度最大,半岛、东南沿海地区为强降水雨强高值区。对其成因初步分析发现,强降水时间变化与西太平洋副高南北位置关系密切,台风带来的强降水是影响东南沿海地区降水强度的关键因子。     

2010年我国南方两次持续性强降水的环流特征

通过对2010年夏季我国南方两次持续性强降水期间对流层高、中、低多个大尺度关键影响系统的时空演变特征及其影响机制的分析和比较,讨论了我国南方持续性强降水的大气环流特征。结果表明:这两次持续性强降水均出现了东亚西风带沿海低槽不断快速重建或加深,且中纬度锋区位置稳定维持,低空西南急流反复加强,且其轴线左侧的南风经向强梯度带位置相对稳定,副热带高空西风急流和南亚高压脊线及西太平洋副热带高压的纬度带位置相对稳定;相应地,在强降水带上空反复出现强烈的低层水汽辐合抬升、高层辐散抽吸及垂直上升运动发展,进而形成持续性强降水。西西伯利亚低槽的不断快速重建与加深 (东移)、马斯克林高压西侧高压及马斯克林高压的不断加强东移、副热带高空西风急流的建立和维持对南方持续性强降水具有超前指示意义。强降水带位于东亚低空西南急流轴左侧南风经向强梯度辐合带、高空西风急流南侧至南亚高压脊线北侧之间的强辐散区及中层垂直上升速度大值带中。