大连地区一次局地大暴雨过程中尺度特征及加密自动气象站数据的应用

利用常规气象观测资料、加密自动气象站风场资料及雷达回波资料对2016年8月7—8日大连地区一次漏报的局地大暴雨过程的中尺度特征进行分析,并探讨了加密自动气象站数据的应用。结果表明:2016年大连地区此次局地大暴雨过程T639、欧洲和日本3种数值模式预报结果差异较大,均漏报了暴雨和大暴雨量级降水。环流形势和物理量场对此次暴雨过程的暴雨与大暴雨量级降水落区均无明显预报指标,而卫星云图上有TBB-45℃的中尺度对流云团与强降水区域对应;最强短时强降水区域雷达回波上有对流风暴单体,最大回波强度达55 d Bz,高度上升至4 km,50 d Bz强回波从地面伸展至6 km高度,且强度均匀,为低质心强降雨回波;同时,由加密自动气象站风场资料可知,提前1 h左右强降水落区有中小尺度辐合线形成,最强区域为中尺度气旋,这个指标配合雷达回波和卫星云图资料可以在环流形势、物理量场和数值预报均无明显特征时,作为局地大暴雨预警的指标。     

西藏中东部一次强雷暴天气过程的云图特征分析

利用FY-2C红外卫星云图图像和TBB资料,结合地面常规气象观测资料、地面和高空天气图及物理量资料等,运用天气分析诊断方法,对2008年6月28日—7月3日发生在西藏中东部地区的一次强降水雷暴过程的发生、发展和演变的环流特征、卫星云图特征和物理量场特征进行分析,并试图建立预报标准,形成预报思路和预报概念模型。结果表明：本次过程在FY-2C卫星云图、大尺度环流形势场和物理量场上都有明显的特征。TBB低值区、水汽条件、垂直散度场配置、高温高湿、层结不稳定是预报强雷暴天气的着眼点。TBB低值带与强降水雷暴的落区有很好的对应关系。暴雨的发生区往往是TBB的相对低值中心,雨带摆动及强度与TBB低值带的摆动和强度相一致。TBB≤-33℃,应注意强降水的预报。TBB≤-50℃,可能有暴雨出现。TBB≤-60℃,可能出现大暴雨并伴有雷暴天气。TBB≤-33℃的范围越大、强度越强,降水持续的时间越长、降水强度越强。     

辽宁暴雨中期诊断预报系统

1引言暴雨预报是中期天气预报中的难点。由于较强的暴雨可以造成大范围的严重洪水灾害，因而引起人们广泛的重视。本文根据“三带”环流系统相互作用“’、高低空天气系统相互作用与产生大暴雨的关系，采用完全预报方法的思路，首先对辽宁大暴雨过程有利的环流背景和物理量场进行客观分析，选择物理意义明确的定量预报因子，然后利用T63数值预报产品制作了暴雨中期诊断预报系统。2资料的选择根据文献〔幻暴雨、大暴雨标准，选择了辽宁省10个暴雨、大暴雨个例作为分析样本（附表），对发生暴雨日前一天20时的探测资料进行客观分析，得到了20…     

近30 a影响皖北东部降水的台风环流场研究

分析1981—2014年7—9月影响皖北东部地区的台风特征,统计不同台风路径和降雨量之间的关系,研究不同路径下皖北东部出现暴雨的环流场特征,结果表明:(1)西北行、陆面转向、海面转向和其他类路径的台风都可以影响皖北东部,并产生降水。其中产生降水个例最多的台风路径为陆面转向类,次多为西北行类。(2)台风影响时无降水、非暴雨和暴雨3类降水个例的500 hPa平均环流场对比分析表明:当有台风影响皖北东部时,配合西风槽或副高阻挡更有利于产生强降水。(3)西北行类台风暴雨的环流场特征是华北到河套存在西南-东北走向高压带阻挡使台风停滞少动;海面转向类台风暴雨环流场特征是河套东部存在低槽与台风相互作用;陆面转向类台风暴雨环流场可以分为3类:贝湖两槽一脊型、贝湖单槽型和副热带高压阻挡型。     

台风“妮妲”的数值模拟与暴雨成因分析

利用NCEP再分析资料(1°×1°),使用WRF模式对1604号台风"妮妲"进行了数值模拟,分析了该次台风暴雨形成的环流形势、动力、热力等条件,并探讨台风外围环流触发强对流天气过程的各云微物理量分布特征,结果表明:(1)"妮妲"是在副高偏强且稳定的环流背景下发生的,台风路径为稳定西北向,降水分布南多北少;(2)整个过程可分为台风本体降水和台风外围雨带降水,相对于本体降水,台风外围雨带产生的降水更具有短时强降水的特点;(3)对台风外围环流强降水的预报,能否准确判断冷空气的位置成为预报准确与否的关键;(4)该次台风过程外围环流引发的强降水天气、雪和霰的大值区分别位于雨水大值区的下游和上游方向,结合雷达产品,可能对降水大值区有一定的指示作用。     

“8·23—24”上海远距离台风大暴雨影响分析

利用常规天气资料、物理量场资料、雷达资料、云图资料以及主要业务模式预报资料等,对2015年8月23和24日上海地区大暴雨进行了分析。分析表明这是一次远距离台风与北方扩散南下冷空气共同影响产生在上海及周边地区的大暴雨过程。1515号台风天鹅北侧外围的偏东风急流为强降水区提供了源源不断的水汽;北方扩散南下冷空气与台风北侧外围的东风急流汇合使得辐合抬升得到加强;各业务模式的检验表明,由于无法精确预报台风的位置、台风外围的偏东风气流影响的强度和地区以及冷空气强度等,大部分业务模式无论是降水落区、强度及最强降水时段预报均存在较大的误差。在模式预报有误差的情况下,要重视实时资料应用,及时做出短时暴雨预警。     

2003年7月22日漳县大暴雨强对流天气过程分析

利用MICAPS常规资料,从大尺度环流背景入手,用物理量诊断分析方法,对2003年7月22日下午16时20分至19时10分发生于漳县县城的有气象记录以来最强的一次大暴雨、冰雹强对流天气过程进行诊断和分析,探讨漳县大暴雨天气的成因,结果表明:副高西伸北抬,北方冷空气南下及高原低槽切变东移是这次天气过程的主要环流背景。分析这种环流形势的物理量场三维结构特征,发现物理量场对暴雨的临近预报有较好的指示意义。     

多次取样的网格化暴雨预报“配料法”研究

利用2008—2019年甘肃省陇东342个测站的逐日降水资料和ECMWF_ERA5再分析资料，总结了不同暴雨天气过程的环流特征，建立了精细至模式预报每个格点、综合考虑暴雨日每个预报时次的多次取样网格化暴雨预报“配料法”方案，并通过2020年5次暴雨过程进行验证。结果表明，陇东暴雨可分为副高扰动型、冷槽切变型和偏北气流对流型；由于不同类型暴雨的环流特征差异明显，降水范围及持续时间不同，具有代表意义的关键物理量及阈值也不相同；网格化配料法的过程预报准确率相比ECMWF_THIN提高了20%，站点预报准确率提高了7.8%，性能优于ECMWF_THIN模式的暴雨预报；配料法对小区域预报效果优秀，预报范围越大预报准确率越低。     

多家数值产品沿海大暴雨预报性能检验

2010年8月4-5日和2010年8月21-22日两次天气过程都是在副热带高压外围产生的沿海大暴雨天气,利用多种资料,重点针对基层气象台(站)常用的几家数值模式产品,对两次暴雨过程从环流形势、影响系统、降水量要素等方面进行检验分析.结果表明:各家数值模式产品对暴雨定量预报有一定的预报能力,但降雨量级普遍偏小,对强降水中心的预报稳定性较差;在降水量级上,EC模式预报较准确,具有较高的参考价值.对产生暴雨天气影响系统位置和强度的预报,不同的数值模式有所差异;对西太平洋副热带高压的预报,T639模式和EC模式各时效预报脊点位置跟实况场一致,但强度较实况偏弱;但对高空槽和切变线的预报跟实况都有一定的偏差.因此在暴雨预报中需要在参考数值预报的基础上,结合强对流工具、实况加密资料、物理量场、相似个例和经验外推等其他辅助手段提高暴雨站点预报准确率,从而提升灾害性天气服务的效果.     

2018年“7·16”北京强降水天气过程成因

利用常规观测资料、地面加密自动站、多普勒雷达等多种观测资料和高分辨率分析场资料,对2018年7月15—18日北京地区特大暴雨过程的降水时空演化规律、成因以及极端性进行了初步分析。结果表明:此次过程有3股明显降水“波峰”,是典型的强度大、时间长、效率高的华北暖区降水。①具有典型华北暴雨环流形势,高层辐散,中层位于副高边缘、缓慢东移的低槽前端,配合低层急流辐合及高温高湿条件。②此次暴雨过程有一定环流形势和物理量极端性,包括副高异常偏强偏北,低层较强的西南气流、暴雨区上游异常偏强的能量和水汽以及异常偏北的热带辐合带(CITZ)。③本地具有一定对流潜势,配合中低层西南气流的剧烈温湿输送,及其在山前强迫抬升,并与夜间山风形成地面辐合线,触发对流;此次过程雷达回波的“列车效应”和后向传播现象明显,回波具有低质心的热带降水回波特点。     

“21·7”河南极端强降水特征及环流异常性分析

基于国家自动站及区域自动站降水观测资料、欧洲中心大气再分析资料（ERA5）分析了河南“21·7”过程的降水特征及环流和物理量的异常性，并对比1981年以来郑州和鹤壁50 mm以上强降水过程的物理量特征。结果表明：1）“21·7”强降水过程在累计降水量、强降水覆盖范围、日雨量和小时雨强等方面均表现出显著极端性，过程累计降水量超过400 mm的站点集中分布在太行山东麓沿山地区和伏牛山东侧迎风坡一侧，与地形关系十分密切。2）南亚高压增强东伸，副热带高压异常偏强偏北，低纬度地区活跃的低值系统等大气环流异常，导致了水汽稳定持久向河南输送，太行山和伏牛山沿山一带水汽辐合偏离气候态最强超过-10σ，表现出显著极端性。3）“21·7”过程中，动力条件的异常特征十分显著，200 hPa的辐散中心分别位于伏牛山和太行山东麓沿山一带，相较历史气候态偏离度达到2σ～5σ；伏牛山沿山一带850 hPa涡度偏离气候态程度较太行山东麓一带更大，达6σ；而700 hPa上升运动则是太行山东麓一带极端性更强，标准差达-3σ～-5σ。4）与1981年以来同区域暴雨过程相比，“21·7”过程中，850 hPa涡度和700 hPa垂直速度的标准差为历次过程最大（最小）或次大（次小）者，对暴雨极端性有指示意义，地形附近历次暴雨过程物理量统计显示，伏牛山和太行山东麓的850 hPa辐合及700 hPa垂直速度平均偏离气候态超过3σ（-3σ），且偏离程度与日雨量呈正相关。     

"05.6"广东致洪暴雨过程的500 hPa环流场及低频特征

分析2005年6月15~25日广东出现的连续暴雨过程及结束期的500 hPa候平均环流场,并对4~9月暴雨中心区域的降水低频振荡特征进行了分析。结果表明:连续暴雨期欧亚中高纬度维持稳定的两槽一脊形势;中低纬度非洲与西太平洋副热带高压强大,西太平洋副高西伸到广东沿海,青藏高原为稳定的高压脊,高原下游为西风槽活动区,使冷空气沿着高原频繁扩散南下,并与西太平洋副高边缘的暖湿气流相遇,产生连续的暴雨过程。当巴尔喀什湖-贝加尔湖的高压脊东移而转为宽槽区,青藏高原高压脊减弱消失,高原以东为平直的西风环流,我国东北到日本为高压脊控制时,西北太平洋副热带高压加强北抬,华南降水减弱,连续暴雨过程结束。小波分析表明,连续暴雨期存在准20 d的周期振荡。     

广东高空槽后暴雨的多尺度天气特征及概念模型

2010年5月6—7日广东出现了罕见的高空槽后大暴雨过程。利用华南区域气象观测站、加密自动站和NCEP分析资料等,从大尺度环流背景、天气系统特征和雷达回波特征等方面进行分析,并利用局地经向环流模式和尺度分析技术诊断探讨其可能形成机制。结果表明,南亚高压西移配合高空急流北退为大暴雨的发生提供高层辐散条件。在前倾槽形势下(500 hPa高空槽移出广东、低层切变线和地面冷锋仍在南岭附近),低层暖湿不稳定配合高空槽后干冷空气的下传,对广东上空不稳定能量释放起到增强作用,强降水主要发生在锋区南侧。数值诊断结果进一步表明,激发暴雨过程的主要物理因子为潜热加热和温度平流。潜热加热是暴雨的正贡献和反馈最直接因子,而北方冷空气一方面通过温度平流直接激发广东地区的上升运动,同时通过促进水汽辐合抬升区南移并释放潜热,是暴雨过程的重要触发机制。此外,空间滤波分析表明,弱冷空气越过南岭后扩散南下和形成的中小尺度天气系统对强降水落区和增幅起关键作用,暴雨业务预报对此类弱冷空气在地形作用下扩散南下的影响需要更加关注。     

副高外围对流雨带中的对流—对称不稳定及锋生的诊断分析

对2009年8月25日西太平洋副热带高压（简称副高）西北外围对流雨带的云图特征进行了分析,利用WRF3.3中尺度模式对对流雨带的发生发展进行了数值模拟,在模拟较成功的基础上,利用模式输出结果分析了对流雨带发生时的对称不稳定、对流不稳定、惯性不稳定以及锋生等。结果表明：副高外围对流雨带由若干具有一定间隔的对流单体构成,单体在随对流层中层气流的移动中逐渐发展直至消亡。对流雨带的西北侧为宽广的带状斜压云系,东南侧为副高控制的晴空区。对流雨带发生于对流层低层（700 hPa以下）的对称不稳定区,700～500 hPa存在对流不稳定和弱的惯性不稳定。随着对流的发展,700～500 hPa的对流不稳定度明显减弱,而惯性不稳定明显加强。对流层低层为倾斜上升区,中高层为垂直上升区,左侧对应下沉气流,呈现明显的倾斜对流和垂直对流的混和特征,体现了对流—对称不稳定的作用。对流层低层（750 hPa以下）锋生的存在提供了对流—对称不稳定能量释放的有利条件。对流雨带与500～800 hPa等厚度线基本平行,而与500 hPa等高线存在明显的交角,雨带中的对流单体随环境气流移动,雨带符合与对称不稳定相联系的带状降水特征。上述结论对实际预报副高外围对流雨带的位置和走向具有指示意义。     

鲁西北持续性暴雨非地转湿Q矢量分析

利用常规观测资料、NECP/NCAR提供的1°×1°FNL全球再分析资料,对2012年鲁西北一次持续性暴雨进行了湿Q矢量方法诊断分析。结果表明：此次持续暴雨出现在有利的环流背景下,降水区域集中并有明显的中尺度特征,湿Q矢量方法是分析强降水落区很好的工具;925～850 hPa湿Q矢量散度与强降水落区有较好的对应关系,但暴雨并不总是出现在湿Q矢量散度负值区中心,有时出现在湿Q矢量散度梯度大的负值区一侧;700 hPa湿Q矢量涡度正值中心与散度负值重叠的区域是中尺度低值系统发展有利的区域,与未来6～12 h暴雨落区有很好的对应;湿Q矢量锋生函数差值预报强降水落区明显优于锋生函数。     

江淮地区强降水分型及其环流演变

使用新建的强降水历史个例数据集、1981-2016年我国逐日降水量观测资料、2016年T639与ECMWF模式1~10 d的逐日降水量预报,采用经验正交函数展开（EOF）提炼出江淮地区强降水的典型模态,并运用场相似法对江淮地区强降水进行客观分型,分析强降水的环流演变;定量诊断型环流相似所得与实测环流和降水的对应关系。结果表明:江淮地区强降水可分为Q_Ⅰ,Q_Ⅱ和Q_Ⅲ 3种类型,其中,Q_Ⅰ型降水中心位于江淮中部,Q_Ⅱ型表现为降水北多南少,Q_Ⅲ型表现为降水中间少南北多的分布。强降水对应的前期至当日,各型降水对应在亚洲的中高纬度地区均有显著的环流异常,且环流演变存在明显不同;但各类型降水对应的系统移动速度缓慢,且到强降水发生日江淮地区处于西太平洋副热带高压西北侧低值系统的控制,有利于该地区强降水的发生。按环流相似依不同时效得到的强降水发生日环流与实际环流存在很好的相关。独立试验中,该文方法对25 mm降水的TS评分在各时效均高于模式预报,50 mm降水的TS评分在3 d以上时效的评分也均高于模式预报。     

广东省前汛期暴雨与500 hPa关键区准双周振荡

采用小波分析、功率谱和交叉谱分析、Lanczos滤波等方法探讨了1961—2008年广东省前汛期暴雨的变化及与影响广东省前汛期降水的500 hPa关键区准双周振荡的关系。结果表明:20世纪90年代以来,广东省6月发生暴雨的日数明显增多,强度增强;但90年代后期以来,前汛期暴雨的总日数却减少;前汛期暴雨总日数具有较明显的准6～7年周期振荡。广东省前汛期暴雨量占总降水量的37.7%,它与总降水量呈显著正相关。广东省前汛期降水与500 hPa关键区在大多数年份均存在显著的准单周、准双周振荡。虽然它们也存在30～60 d振荡,但不显著。500 hPa关键区与广东省前汛期降水在准双周振荡尺度上关系最密切,振荡超前或滞后的时间差在2 d之内。统计近48年4—6月500 hPa关键区准双周振荡波谷前后3 d(个别4 d)广东省暴雨出现的概率为79%。采用典型个例的合成分析,得到500 hPa关键区准双周振荡波谷附近有、无暴雨出现的大气环流场演变具有明显差异,可为广东省前汛期暴雨的中期预报提供参考。     

中尺度天气图分析技术在2011年我国南方4次强降水过程中的应用

对12 h 50 mm以上的强降水带的预报,模式输出的降水资料是预报的重要依据,但是有时偏差可达100～200 km.本文尝试依据国家气象中心2010年下发的《中尺度天气图分析技术规范(暂行稿)》,利用探空资料,对2011年6月我国南方梅雨期间强降水过程中4次12 h最强降水时段的环境场进行中尺度天气图分析,得到了有利于梅雨锋附近的强降水的预报着眼点,给出了判断强降水落区的一些参考依据.700 hPa以下西南(偏南)急流汇合区,在这些地区,具备了较强的动力、水汽辐合和一定的风垂直切变.地面气压槽中低于日变化的3h变压低值区(中心)易形成变压风辐合流场,也是强降水易发区(中心).多数情况下锋面可以作为强降水南界,但当925 hPa暖切变位于地面锋面南侧(附近),强降水发生在锋前暖区,10 m·s-1以上西南急流所能到达的纬度可作为南界.500 hPa槽前≥18 m·s-1中层西南急流轴一般可作为50 mm以上的强降水区域的北界,但当925 hPa切变位置与中层西南急流位置重叠或位于其北侧时,则以700 hPa切变为北边界.将这些判据应用于多次强降水天气时段中,并与日本模式输出降水比较,在强雨带南北界以及降水中心方面有订正作用.中尺度天气图分析技术及预报思路是订正模式对强降水落区预报的有效手段之一.     

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。     

近40年夏季江苏引发暴雨的江淮气旋统计分析

使用Lu(2017)改进的温带气旋识别和追踪方法得出的江淮气旋资料,统计分析了近40年夏季江苏引发暴雨的江淮气旋概况、路径、形势特征和对应暴雨的主要落区。结果表明,夏季江淮气旋造成江苏暴雨的频次空间上在江淮之间最多,并向北和向南依次递减;时间上在6月最多,约占该月暴雨总次数的1/3。致暴江淮气旋暴雨落区与江淮气旋的路径有一定的对应关系,在淮北和江淮地区,暴雨在致暴江淮气旋过境地区均匀分布,但在苏南地区,暴雨主要集中在苏南的中西部。致暴江淮气旋天气形势可分为偏西气流型和低槽型两类,其中低槽型出现的次数约为偏西气流型的2倍。偏西气流型暴雨区位于500hPa南侧暖湿的西南气流与北侧西北气流的过渡带中,低槽型暴雨区位于槽前西南气流中。850hPa两种类型基本相似,都为闭合的低涡,且低涡位置相比于700hPa明显南移。江淮和苏南地区的暴雨落区大都位于700和850hPa低涡中心的南侧、700hPa急流的北部和850hPa急流的北侧。偏西气流型和低槽型造成的暴雨范围基本相当,但低槽型产生的暴雨量要大于偏西气流型。