广西超大范围锋面暴雨发生特征及预报方法研究

利用常规气象资料、EC资料及广西气象台降水资料,采用统计、诊断方法,分析了广西1960年以来日暴雨30站以上的锋面暴雨过程,了解该类暴雨的发生特征。表明:(1)该类暴雨年平均出现0.8次,1990年以后呈增多趋势,月分布最多出现在5月;(2)有7次过程引发主要江河超警戒洪水,主要出现在汛期5～7月;(3)暴雨落区频数分析显示,最大频数位于桂北;(4)持续2d超大范围锋面暴雨过程出现2次,主要出现在2008年以后;(5)暴雨预报关键区南风指数≥45m.s-1,同时北风指数≤0m.s-1,是该类暴雨预报的关键指标,过程比例为72.2%,处于合理预报指标范围,可以作为该类暴雨预报指标。     

基于ECMWF模式的江西及周边地区锋面暴雨预报检验和订正

利用全国降水资料（包括江西加密降水资料）、探空资料、ECMWF模式72—24 h降水和形势预报资料,采用天气学检验、SAL定量降水预报检验等方法,对2017—2019年江西及附近地区锋面暴雨的实况和模式产品进行检验分析,检验主要影响天气系统预报效果,得出ECMWF模式降水预报误差分布特征及原因,并对模式的暴雨预报进行订正。结果表明：ECMWF模式对2017—2019年锋面暴雨过程预报较实况大多偏北,落区预报误差主要源于大尺度降水。从锋面暴雨三种SAL分析误差可见,落区预报较实况大多偏北,暴雨过程强度多数较实况偏弱,结构较实况偏小。对误差较大个例的分析得出两点订正思路：1） 锋区南侧有较明显动力热力对流发展的弱锋区暴雨,暴雨落区可订正至925 hPa锋区南侧高温高湿区。2） 较强锋面暴雨,当中低层切变辐合抬升区重叠时,暴雨落区可向925 hPa锋区位置调整,暴雨通常不易出现在锋区北侧冷区。     

一次低涡影响造成的暴雨分析

通过对2011年5月广西出现的全区性暴雨过程前后低涡的发展、结构及雷达回波特征进行分析,发现暴雨的落区、强度和持续时间受低涡的发展、移动速度和方向的影响,通过低涡附近的各物理量场、层结特征及雷达回波特征可对暴雨预报有很好的指示作用。     

广西重大锋面暴雨天气过程的特征分析

对1970~2006年汛期(4~9月)发生在广西的重大锋面暴雨天气过程作一系统分析,得出汛期广西重大锋面暴雨过程的月际分布具有明显的"单峰型,"桂北锋面暴雨明显比桂南偏多。高空深槽型是锋面暴雨的主要类型,4~9月都有此型重大锋面暴雨的发生。     

2003 - 08 - 24 咸阳市大暴雨过程分析

利用MICAPS2．0提供的分析工具对2003-08-24-25发生在咸阳市北部的大暴雨过程进行分析，结果表明：暴雨过程中在高度场高通滤波场上存在2个次天气尺度气旋，其一导致了副高分裂东退，该气旋对环流形势场调整有指示意义；其二直接造成暴雨，该气旋对暴雨落区预报有良好的指导意义；研究发现，暴雨出现之前K指数存在一个聚集剧增的过程，K指数与暴雨落区对应较好，暴雨就发生在K指数大值区附近。     

华南西部重大锋面暴雨天气过程研究

对1970—2006年汛期(4—9月)发生在华南西部(广西)的重大锋面暴雨天气过程进行分析研究。结果表明：华南西部重大锋面暴雨天气平均每年汛期出现10ｄ,暴雨过程日数月总值分布具有明显的“单峰型”特征,峰值出现在6月;广西北部地区发生重大锋面暴雨天气过程比南部地区明显偏多;造成华南西部重大锋面暴雨过程的天气形势特征主要有五种类型：湘黔桂低涡型、深槽型、波动型、华北槽+南支槽型和南支槽+高后型;广西区域的925 hPa的水汽通量散度、850 hPa垂直速度和θse500～850等物理量场,较好地反映了华南西部大范围锋面暴雨天气过程物理量场的变化,可作为华南西部重大锋面暴雨天气过程的物理强信号和预报着眼点。     

广西大范围锋面暴雨天气过程的特征分析

对1970~2006年汛期(4~9月)发生在广西的大范围锋面暴雨天气过程作一系统分析,得出汛期广西大范围锋面暴雨过程的月际分布具有明显的"单峰型,"桂北锋面暴雨明显比桂南偏多。高空深槽型是锋面暴雨的主要类型,4~9月都有此型大范围锋面暴雨的发生。     

贵州省2008—08—15暴雨过程湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论,对2008—08—15-16贵州省一次大范围暴雨过程进行分析,讨论了湿位涡与此次暴雨天气过程的关系,结果表明暴雨的发展与湿位涡的变化有很好的对应关系：踟密集区易导致湿斜压涡度发展和暴雨发生。对流层低层湿正压项负值区的移动反映了强对流过程位势不稳定能量的释放过程,湿斜压项的高值区与低值区等值线密集锋区与暴雨的落区相一致,为暴雨强度和落区的预报提供了一定的参考。     

广西大范围锋面暴雨概念模型

通过对1970～2008年广西大范围锋面暴雨天气过程进行分析与研究,归纳、总结得出广西大范围锋面暴雨天气过程的时空分布特征和主要影响系统,并根据高低空环流形势相互之间的配置与锋面暴雨的关系,建立四类广西大范围锋面暴雨天气过程的天气概念模型。     

利用矢量锋生函数对一次暴雨过程的分析探讨

对在江淮流域发生的一次暴雨过程观测资料计算矢量锋生函数,并用其对该过程进行了诊断分析,发现矢量锋生函数与江淮梅雨锋暴雨落区的发生移动有较好的对应关系,进而讨论了用矢量锋生函数作锋面强降雨天气预报的可能性。     

2011年秋季河南省两个暴雨日特征对比分析

利用常规观测资料、加密观测资料及NCEP 1°×1°格点再分析资料,对2011年9月13-15日河南省连续两个暴雨日进行了对比分析,结果表明:这两次暴雨的落区均呈狭长带状,副热带高压与低槽的相互作用使冷暖气团在河南省上空交汇。第一个暴雨日为稳定性降水;第二个暴雨日对流性加强,有雷暴产生。第一个暴雨日中,锋面呈现出高低层基本一致的倾斜状态,暖湿气流沿着锋面倾斜上升;第二个暴雨日中,800-500 h Pa附近锋面陡立,产生了对流不稳定层结,强上升气流在750-500 h Pa附近接近于垂直发展,强度也显著增加。风场分析表明,第二个暴雨日,低层850 h Pa风速加强,而500、700 h Pa风速减弱,低层动力及热力作用的加强导致了不稳定因素增加。MPV1的演变表明,第一个暴雨日,锋区内部均为对流稳定;第二个暴雨日,MPV1正值带断裂,产生对流不稳定层结。MPV2的演变表明,第一个暴雨日,锋区存在着强斜压性及风垂直切变;第二个暴雨日,MPV2负值带断裂,斜压性加强,但风垂直切变有所减弱。     

广西暴雨时空分布特征

利用1970~2004年广西89个测站逐12h降水实测资料,分析了广西暴雨的时空分布特征。结果表明:广西年均暴雨量的分布具有明显的地域性,暴雨中心区主要位于山脉的迎风坡,地形的强迫作用对暴雨有增幅效应。年均暴雨日数的地域分布与年均暴雨量的分布相一致,但不同的季节年均暴雨日数其地域分布有明显差异。暴雨的日变化具有桂西北夜间暴雨濒数较白昼高,而桂东南则相反的分布特点。广西暴雨过程持续时间一般为1~2d,约占94%,3d以上的强过程只在5~8月份出现。     

2004年6月29日西安市突发性暴雨成因分析

通过对鲁西南一次区域性大暴雨的分析表明:除有利的大尺度环流背景以外,超低空急流是大暴雨不稳定能量和水汽的主要输送带,高能级、大面积的不稳定能量的积累和补充,有利的物理量场的配置,构成了这次大暴雨过程的维持和增强。暴雨落区与超低空急流前部最大风速切变区的位置对应较好。     

广西暴雨时空分布特征

利用1970-2004年广西89个测站逐12h降水实测资料，分析了广西暴雨的时空分布特征。结果表明：广西年均暴雨量的分布具有明显的地域性，暴雨中心区主要位于山脉的迎风坡，地形的强迫作用对暴雨有增幅效应。年均暴雨日数的地域分布与年均暴雨量的分布相一致，但不同的季节年均暴雨日数其地域分布有明显差异。暴雨的日变化具有桂西北夜间暴雨濒数较白昼高，而桂东南则相反的分布特点。广西暴雨过程持续时间一般为1～2d，约占94％，3d以上的强过程只在5～8月份出现。     

初夏昆明罕见大暴雨分析

１９８６年６月６－７日，云南昆明出现了１９５１年以来一次最大暴雨。天气学与诊断分析表明，初夏云南可产生单点局地大暴雨，量级与盛夏、秋季相当。５００ｈＰａ干冷槽东移，７００ｈＰａ双涡吸引旋转西移，地面弱冷空气诱发静止锋锋生，强垂直风切变，昆明上空出现正反环流圈是该次过程的主要特征，与低纬度原地区区域性大－暴雨特征不同。     

利用加密探测资料分析冷式切变线类大暴雨的动力结构

利用风廓线雷达、多普勒天气雷达、地面加密自动站和闪电定位仪等非常规观测资料,对发生在山东东南部沿海青岛的一次大暴雨天气的动力结构进行了分析,以探索如何综合应用新资料追踪暴雨的演变过程。结果表明:(1)此次大暴雨过程的影响系统是冷式切变线,冷空气从对流层低层入侵,切变线在850 hPa以下层次明显,地面冷锋逐渐演变为静止锋。(2)暴雨过程经历了两个强降雨和一个弱降雨时段,1小时30 mm以上的短历时强降雨发生在冷空气刚入侵阶段,并伴随雷电。(3)强降雨主要发生在925 hPa切变线附近,降雨分布在925 hPa切变线的东北风与850 hPa切变线的西南风叠置区域。大暴雨的分布与切变线走向基本一致。(4)在切变线移动和发展过程中,水平风有明显不同:冷空气刚影响时,对流层低层产生了明显的中尺度低压环流,是导致对流性短历时强降雨的关键因素;静止锋形成的时段内,从低层至高层,低压环流消失,代之以较强西南风与弱西北风之间的切变线;在静止锋维持的后期,低层和高层均转为西北风,仅在中层有西南风与偏北风之间的切变线,从而产生稳定性弱降雨。(5)风廓线对降雨的起止、盛衰有较强信号,风向风速自上而下顺序变化,当中层西南风风速增大且不断向下扩展,持续4 h后西南低空急流明显加强,当近地面转为东北风时,强降雨开始,强降雨阶段的显著特点是在风廓线雷达上表现为中低层强西北风和强西南风交替出现,降雨强度与交替的高度有关;当各层均转为稳定的西北风时预示降雨结束。     

Gust Front Statistical Characteristics and Automatic Identification Algorithm for CINRAD

Gust front is a kind of meso-and micro-scale weather phenomenon that often causes serious ground wind and wind shear. This paper presents an automatic gust front identification algorithm. Totally 879 radar volume-scan samples selected from 21 gust front weather processes that occurred in China between 2009 and 2012 are examined and analyzed. Gust front echo statistical features in reflectivity, velocity, and spectrum width fields are obtained. Based on these features, an algorithm is designed to recognize gust fronts and generate output products and quantitative indices. Then, 315 samples are used to verify the algorithm and 3 typical cases are analyzed. Major conclusions include： 1） for narrow band echoes intensity is between 5 and 30 dBZ, widths are between 2 and 10 km, maximum heights are less than 4 km （89.33%are lower than 3 km）, and the lengths are between 50 and 200 km. The narrow-band echo is higher than its surrounding echo. 2） Gust fronts present a convergence line or a wind shear in the velocity field;the frontal wind speed gradually decreases when the distance increases radially outward. Spectral widths of gust fronts are large, with 87.09% exceeding 4 m s-1 . 3） Using 315 gust front volume-scan samples to test the algorithm reveals that the algorithm is highly stable and has successfully recognized 277 samples. The algorithm also works for small-scale or weak gust fronts. 4） Radar data quality has certain impact on the algorithm.     

山东省春秋季暴雨天气的环流特征和形成机制初探

对山东省春秋季暴雨的气候特征和影响系统进行了分析, 制作了春秋季暴雨的平均环流形势图。分析了2003年春秋季两次大范围暴雨的环流特征和影响系统及暴雨期间大气的热力特征和水汽输送特征, 应用k-螺旋度和倾斜涡度发展理论, 分析了暴雨的形成机制。结果表明:4月暴雨均受气旋影响, 10月暴雨以冷锋影响居多。2003年4月17—18日为气旋暴雨, 10月10—12日为切变线冷锋暴雨。两次暴雨前都有低空偏南风急流向暴雨区输送水汽, 大气强烈增温增湿, 对流不稳定度增大, 湿斜压性增强。强冷锋南下触发对流不稳定能量释放, 产生暴雨。暴雨期间低层正k-螺旋度猛烈发展。暴雨前期中低层MPV1 < 0且MPV2 > 0, 冷锋影响期间MPV1 > 0且MPV2 < 0, 都有利于倾斜涡度发展, 增强了上升运动。     

双锋面相遇对强龙卷风环境场影响的数值模拟研究

对2009—2016年江苏北部龙卷事件的环境场进行统计与诊断,并对两次典型龙卷过程环境场进行数值模拟,重点探讨近海岸平原地区的江苏北部在春夏季节成为中国强龙卷最高频发生地的特殊性以及环境双锋面系统相遇对龙卷环境场的增强机制。分析结果显示：苏北龙卷发生率占全省58.6%。其中盐城和徐州又是苏北龙卷最高发地区。春夏季节,冷暖干湿气团势力相近,中尺度锋面系统多,易发生双锋面汇集造成局地龙卷强对流。对徐州（2009年）和盐城（2016年）的两次典型龙卷强对流环境场分析显示,徐州龙卷为变形场锋生和海风锋汇合,盐城龙卷为气旋锋面和岸滨锋相遇。WRF模拟结果显示,双锋面系统汇聚以及锋面二级环流相遇,可造成局地水平风速垂直扭转及垂直速度的水平切变,有利于驱动和增强区域正涡度;双锋面二级环流垂直上升支的叠加,可在平坦地区产生强烈的系统性抬升。这将形成有利龙卷类强对流天气发生发展的环境场。而各种常用的强对流指标均具有较强局地性,需要依据局地统计特征进行参考使用。     

2002年6月8日佛坪突发性特大暴雨天气过程分析

对2002年6月8日发生在陕西佛坪的一次特大暴雨过程进行了综合分析, 结果表明:500 hPa槽前的中尺度切变线是直接影响暴雨产生的中-α尺度系统; 位于台湾岛以东洋面台风“浣熊”外围的低空偏东急流从海上一直延伸到陕西, 成为特大暴雨的主要水汽来源; 华北高脊稳定, 使得高原低值系统移速减慢、停滞, 有利于特大暴雨的形成; 急流次级环流为特大暴雨提供了持续强劲的上升运动; 在地面中尺度风场中, 两个中-β尺度气旋稳定少动, 与地面降水强中心相对应; 在红外云图上, 中-β尺度对流云团呈椭圆状, 云顶亮温T_BB在-60 ℃~-70 ℃之间。中-β尺度对流云团的强弱变化与次级环流的强弱有直接的关系。