江淮梅雨期强降水和大气不同时间尺度波动的关系

中国的江淮梅雨具有多时间尺度特征,利用1979—2017年欧洲中期预报中心逐日再分析资料(ERA-interim)和台站逐日降水观测数据,采用滤波和合成分析等统计方法,分析了江淮梅雨期间不同时间尺度强降雨过程的特征,对比研究了不同时间尺度强降水对应的大气环流系统波动的演变特征。研究表明江淮梅雨降水集中期开始前1~9天和10~20天尺度的强降水首先增多,而21~30天时间尺度的强降水在降水集中期开始增多。低频周期波动(10~20天和21~30天)比天气尺度波动可以提供更持续和更深厚的暖平流输送,触发持续时间更长的垂直运动和水汽输送,有利于持续性强降水的发生。与1~9天天气尺度波动相关的强降水主要与上游自中亚经青藏高原向下游传播并不断发展加强的Rossby波能量传播有关,青藏高原对天气尺度涡旋的增强有重要作用;对10~20天尺度强降水,高层中纬度东北亚低频反气旋环流西移南压,长时间维持在江淮地区,低层南海-西太平洋地区准双周振荡西北向传播,伴随西北太平洋副热带高压加强西伸是主要影响过程;对21~30天尺度强降水而言,江淮上空移动性环流不明显,高层反气旋性环流增强的过程与其北南两侧,即贝加尔湖及其以东地区气旋环流和南海-西太平洋气旋环流的发展移动有密切的联系,同时伴随了对流层中低层西北太平洋地区21~30天尺度低频波的西北传播。      

Rossby波的下游效应引发我国高影响天气的分析

对近几年和历史上著名的深槽型暴雨及台风暴雨的分析表明,欧亚高空急流中Rossby波能量频散而产生的下游发展效应,对东亚高空槽的形成与发展、登陆台风的路径与长生命史有重要的影响。如果沿急流传播的Rossby波能量使110°E附近形成深厚的低压系统或使原有西风槽发展加深,天气尺度强迫产生强上升运动则非常有利于中国东部出现暴雨过程。而当欧亚中高纬Rossby波活动的下游效应导致在40°N附近东亚地区对流层中、高层形成闭合高压,同时有西太平洋台风或热带风暴登陆中国,受大尺度环流场引导气流的影响,台风往往取西行或西北行路径。如果同时来自海上的季风涌强烈,将延长台风环流系统的生命史,产生大范围致洪暴雨。目前业务上使用的全球数值预报模式对Rossby波列的下游发展效应有一定的中期预报能力,建议在日常业务预报中关注亚洲高空急流中Rossby波能量传播过程中大形势的突变与调整。Hovmller图分析方法,是分析Rossby波列下游发展效应的一个简单、直观和有效的工具,可应用于日常业务预报分析中。     

江淮流域持续性强降水过程的多尺度物理模型

本文对江淮流域持续性暴雨事件（PHREs）的多尺度物理模型和能量转换特征以及青藏高原东部对流系统东移影响下游地区降水的研究成果进行了总结。从欧亚大陆Rossby波列能量频散的角度揭示了江淮流域PHREs中纬度系统槽脊稳定的机制,定量分析了冷暖空气的源地和输送路径,提出了江南型和江北型PHREs的多尺度物理模型。从天气尺度和次天气尺度之间的能量转换角度呈现了不同尺度系统相互作用的物理图像,指出背景场的能量供给是直接触发暴雨的次天气尺度系统维持的最重要因子,尤其是在对流层的低层,动能的降尺度级串（即能量由背景场传递给次天气尺度系统）最强。研究表明青藏高原东部对流系统东移影响江淮流域的降水是一系列天气系统配合和活跃的结果,主要由青藏高原和四川盆地、二级地形和东部平原之间的热力环流、西南涡、二级地形以东中尺度涡旋和对流系统的共同影响。除了本文总结的内容,还有一些影响PHREs的因子值得深入研究,多尺度相互作用中的Rossby波源及其波列如何影响天气系统,中尺度系统对其背景场的能量反馈等。     

江淮流域夏季低频降水的前期预报信号

基于ERA-Interim逐日4时次再分析资料和753站逐日降水资料,对1980—2013年江淮流域夏季降水特征进行分析,探究江淮流域夏季低频降水的前期预报信号,结果表明:1)江淮流域夏季降水受10～30 d低频振荡影响显著,10～30 d低频分量在江淮流域夏季降水中占较大比重。2)200 hPa上,低频降水过程发生前9～6 d有低频反气旋(低频气旋)自青藏高原东北部向中国东部移动。500 hPa上超前低频降水过程9 d至低频降水过程发生时有西太副高自东向西(自西向东)移动至中国东部沿海地区,热带地区负(正)低频OLR中心不断向北移动,最北端到达江淮流域并达到最强,进而促进(抑制)江淮流域低频降水的发生。3)青藏高原预报信号能够有效补充西太副高及热带OLR信号的不足,将青藏高原信号、西太副高信号及热带OLR信号作为综合预报因子对江淮流域降水进行预报,对仅依赖低纬度地区信号进行降水过程预报的准确率有较好改进作用。     

青藏高原地面热力异常对夏季江淮流域持续暴雨形成作用的数值试验

本文采用OSU-AGCM大气环流模式，对青藏高原下垫面热力异常与夏季江淮流域暴雨形成的关系进行了数值试验。模拟结果表明，青藏高原下垫面热力状况的异常对东亚环流形势及云量分布异常的影响是形成1991年夏季江淮流域持续性降水的重要原因之一。青藏高原异常热力强迫还可以引起大范围云量的异常分布和云量异常区类似于二维Rossby波列没大圆路径传播的特征。     

“96.7”新疆特大暴雨中期天气过程分析

从中期天气过程的角度对96·7新疆特大暴雨的100hPa和500hPa大尺度环流背景、影响系统长维持的环流特征及其演变特点进行了分析,对中期物理预报指标进行了总结。     

红水河上游流域2010-2015年汛期强降雨过程的天气形势特征分析

根据2010~2015年汛期降雨实况资料确定红水河上游流域强降雨天气过程,利用常规实况资料和欧洲细网格实况格点资料,对强降雨天气过程按成因和影响系统分为冷空气型和台风及其减弱的低压型,并分析各型天气形势的特征,为提高红水河上游流域的强降雨预报能力提供有益的帮助。     

1988年7月江淮流域酷热天气分析

1988年7月,我国长江中下游和淮河流域出现了持续20多天的大范围酷热天气。西风带超长波的异常分布,200hPa南亚高压的北抬东移,高原暖脊的活动等,以及与之相伴的西太平洋副高提前北跳,并且在东海北部上空长时间稳定,势力特别强盛,是造成这次江淮流域持续性酷热天气的主要原因。     

2007年夏季江淮强降水过程中10~30d低频变化及其与对流层上层波包活动的联系

利用NCEP/NCAR再分析和全国740站逐日降水资料,运用一点滞后相关等方法,对2007年夏季江淮流域强降水期间低频振荡的波动活动特征及其与降水低频变化的联系进行了分析。结果表明,在2007年夏季降水中,降水低频分量起着重要作用。降水的低频振荡主周期为10~30d,降水距平时间序列与10~30d低频分量具有较好的对应关系。低频扰动在对流层上层和低层都呈现波列状分布,且在降水活跃位相时,低频环流在高、低层具有斜压结构。在对流层上层,低频扰动有缓慢的东移倾向,相速度为每天2~3个经度。西风带中存在多次移动性波列向下游的传播,且在120°E以西以每天14经度的群速度向下游频散能量,表明10~30d低频波动具有明显的下游发展特征。在强降水开始5d前,低频波动与能量可起源于高纬的乌拉尔山附近,沿着西北-东南向的路径向下游传播。下游发展的低频波动为江淮流域带来了能量,为强降水的发生提供了条件。这些结果加深了人们对低频波动在江淮流域强降水过程中所起作用的认识,可为寻找江淮流域强降水过程预报线索提供科学依据。     

日本中期数值预报传真图在桂东地区春播预报中的应用

用近几年的日本中期数值预报传真图的96～120h500hPa环流、涡度预报场、850hPa温度预报场及地面形势预报场与桂东地区受冷空气影响时段及低温阴雨天气过程进行对比分析,发现传真图对春播期的每次冷空气南下过程都能提前报出,对冷空气有较强的预报能力,为此,对这些传真图进行了归纳分析,找出一些桂东地区低温阴雨天气过程在日本中期数值预报传真图中的特征。     

乌鲁木齐暴雪天气的环流配置及中尺度系统特征*

利用1980-2018年ERA-5全球再分析资料，对汉江流域汉中地区典型暴雨发生前纬向风场变化及天气尺度瞬变波活动(Eliassen-Palm通量特征)进行分析。结果表明：瞬变波EP通量特征分析为汉江流域暴雨潜势预报提供一个有利的参考指标；暴雨发生前，33°N附近200hPa附近有纬向风减速中心，对应200hPa为EP通量辐散区，这种垂直分布模型是暴雨前期有利形势，随着纬向风减速趋势加强，EP通量辐散区扩展并加强，有利于暴雨的发生；7月较之8月，暴雨强度更强、暴雨范围更广、纬向风变化更明显、200hPa以上EP通量辐散更强。若简单地将盛夏暴雨整体进行研究，会影响对不同月份瞬变波活动及大气环流变化趋势的诊断，造成诊断偏差且难以准确反映瞬变波与暴雨的联系。因此在讨论盛夏季天气尺度瞬变波与对流层环流的相互作用时，应针对不同月份分开进行讨论。     

2001-2010年辽宁区域性暴雨阶段性特征

利用辽宁自动气象站逐小时降水资料和1。X1。NCEP资料,对200l-2010年汛期共25次辽宁暴雨过程进行分析,以期得到暴雨过程时间分布特征和典型影响系统。结果表明：25次辽宁暴雨过程中有7次为阶段性暴雨即两段持续性暴雨过程中间有明显的降水减弱与天气系统转换,占总数的28％;辽宁暴雨过程高层（以200hPa为代表）主要影响系统为高空急漉,中层（以500hPa为代表）主要影响系统92％为高空槽（其中57％为高空槽与副热带高压共同影响）,低层（以850hPa为代表）诱发系统88％为气旋（或倒槽）顶部（或东部）切变线、12％为鞍形场切变。阶段性暴雨过程两阶段的高中层影响系统基本一致,高层影响系统均为高空急流,中层多为副热带高压和高空槽的共同影响、少数仅受高空槽影响,在低层,阶段性暴雨过程均伴随着低层要素场（特别是风场）的调整,导致低层天气系统的转换或强度的变化,低层要素场的调整阶段即为阶段性强降水的间歇期;阶段性暴雨过程在天气系统的配置及时段长度方面无明显特征,即在暴雨过程发生初期,从这两方面均无法判断该暴雨过程是否将发展为阶段性暴雨。25次辽宁暴雨过程中,丹东本溪地区17次降水有陡增现象,这与丹东、本溪地区处于长白山东南部和丹东地区东南侧临海有密切关系。     

2001-2010年辽宁区域性暴雨阶段性特征

利用辽宁自动气象站逐小时降水资料和1°×1°NCEP资料,对2001-2010年汛期共25次辽宁暴雨过程进行分析,以期得到暴雨过程时间分布特征和典型影响系统.结果表明:25次辽宁暴雨过程中有7次为阶段性暴雨即两段持续性暴雨过程中间有明显的降水减弱与天气系统转换,占总数的28%;辽宁暴雨过程高层(以200 hPa为代表)...     

诱发泥石流灾害的四川盆地大暴雨过程分析

通过对2001年9月18－20日诱发泥石流灾害的四川盆地西、北部大暴雨过程的分析，得出几点认识：（1）诱发泥石流灾害的暴雨与前期雨日、暴雨强度及地质、地貌有关，此类暴雨预报应以地质、地貌特征划分区域为妥。（2）这次华西秋季大暴雨过程中前、后期500hPa影响系统不同，这是一般暴雨所少见的。（3）大暴雨发生在对流层中低层为气旋性涡旋、流场辐合加强、水汽通量增加、水汽通量辐合加强，并伴有高层较强辐散的情况下。（4）Q矢量辐合带对暴雨有指示意义，尤其是在天气影响系统不明显的情况下，进行Q矢量分析更为有益。     

用T213产品动力过程相似释用法制作暴雨预报

用MICAPS平台中的T213产品场与暴雨发生的初始、中间、结束过程相对应的三维空间物理量场的相似程度,根据场相似的数量综合判别分析作出有无区域暴雨的预报。预报因子选取涡度、散度、垂直速度和水汽通量散度,空间使用850、700、500hPa,时间上选取12、24、36h预报场。该方法实现了区域暴雨预报的客观化和程序化。根据天气过程分类建立的两类模型以场平均距离为依据,作出的暴雨预报检验效果令人满意,2004—2010年的5—10月7年平均预报准确率超过33%,具有较好的实践参考指导作用。     

NCEP/CFS模式对东亚夏季延伸预报的检验评估

利用NCEP的气候预报系统（Climate Forecast System, CFS）所提供的1981—2004年历史回报试验结果,检验和评估了该系统对夏季东亚地区大气环流的预报技巧和系统误差;在此基础上通过提取模式预报和观测的10~20 d及30~60 d低频振荡分量,重点对我国南方3次典型持续性暴雨过程的预报技巧进行检验和诊断分析。结果表明:CFS系统对东亚整体大气环流逐日预报的可靠时效为5 d左右,60°N以北的对流层中高层高度场预报系统性偏低,而在40°~60°N则为系统性偏高。系统性误差随预报时间的延长而增加,但10 d以上预报的系统性误差大小和空间分布逐渐趋于稳定;CFS系统对低频分量的延伸期预报技巧好于对其整体大气环流的预报技巧,并且在典型持续性暴雨过程中,CFS系统对影响强降水过程的主要环流系统低频振荡特征有一定预报能力。     

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。     

广州前汛期暴雨各层天气系统特征分析

本文对广州前汛期暴雨的地面、850hPa、500hPa、200hPa系统特征进行了分析，给出了各层系统配置图，为日常预报业务提供分析依据。     

2008年低温雨雪天气扰动能量的积累和传播

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过波包传播的诊断方法,对2008年1月我国南方地区大范围低温雨雪天气期间波包传播和积累进行了分析与研究.分析表明,中低层500hPa和700hPa高度场的波包传播特征能够较好地反映期间出现的4次低温雨雪天气过程.4次雨雪过程基本上产生于波包扰动能量积累的高值时段或处于低压系统持续稳定阶段,雨雪天气处于波包大值区控制下.波包值的经向和纬向传播特征表明2008年1月我国南方地区持续低温雨雪天气过程,主要受到青藏高原南缘系统异常活跃的影响,南支槽活动频繁有利于来自印度洋和孟加拉湾的暖湿气流沿云贵高原不断向我国输送,继而为我国长江中下游以及其南部地区低温雨雪天气提供了充足的水汽来源.偏北路径的冷空气,副高西南侧偏东气流的扰动能量的传播和积累,在波包传播图上都有一定的反映.该研究对进一步利用波包传播图预报天气过程提供了有意义的一种思路.     

应用LAPS资料分析安徽沿淮一次短时暴雨特征

利用LAPS系统融合分析资料对安徽沿淮一次短时暴雨过程进行中尺度天气分析,探讨降水过程成因机制及天气结构特点,同时验证LAPS分析资料的实用性。结果表明：过程主要影响系统为中尺度气旋式涡旋,其向安徽北部沿淮地区移动为暴雨的发生、发展提供了触发机制。雷达降水回波主要出现在850hPa中尺度涡旋南侧以及700hPa槽前西南气流辐合上升运动过程中,持续的低空急流及其带来的水汽共同为暴雨过程提供了水汽条件和动力机制。比较雷达回波发展和云中液态水含量演变发现,云中液态水含量极大值区多出现在雷达回波单体的新生区域,借助于LAPS云中液态水含量分布结果对预测雷迭回波发展趋势及降水分布有借鉴作用。