黑龙江省一次暴雨过程成因分析

2013年8月12-13日,黑龙江省受暖锋影响,自西南向东北出现区域性暴雨天气过程。此次暴雨天气过程,降水持续时间长,影响范围广。本文利用常规观测、卫星、雷达、自动站等资料对暴雨产生的成因进行分析,得出结论:暴雨主要是蒙古低压东移北上和暖锋的共同影响产生的,暖锋锋生是雨强增强的原因。低空西南急流为暴雨区带来了丰富的水汽和不稳定能量,高低空急流耦合加强了动力条件。     

大连地区暖锋暴雨个例成因与雷达回波特征

利用常规观测资料、自动站资料和多普勒雷达资料等,对2009年7月14日大连暴雨局部大暴雨过程进行详细分析。结果表明：这是一次暖锋大暴雨过程,高空河套槽北抬和北支槽尾段相叠加,中低层在渤海北部到大连地区形成涡旋环流,700 hPa气旋式较大曲率处在地面暖锋上空,大连地区位于地面气旋顶部即暖锋顶部,造成强降水的产生。强湿区,配合暖锋前低层辐合中心、高层辐散中心,为暖锋大暴雨天气提供水汽和动力条件。从雷达回波分析可以看出,暖锋前部45dBz的β中尺度反射率及速度场上“单牛眼”特征,是造成此次暴雨过程及短时暴雨的直接原因。VWP资料分析表明,低层东南急流与高层西南急流形成切变层的高度以及两支急流的强度变化,与暖锋对应并决定降水的强弱。     

黑龙江省一次暴雨过程的中尺度特征与物理机制分析

使用常规观测资料、物理量场、以及地面自动站资料,对2014年7月20-21日发生在黑龙江省的一次暴雨过程进行了诊断分析,得到:此次过程主要是由高空低涡、副热带高压和蒙古低压共同影响,暖锋触发的暴雨天气;低空西南急流输送暖湿空气,为暴雨提供充足水汽和动力条件,同时,中空急流与干舌配合输送干冷空气,两者叠加增强了大气的不稳定,暖锋锋生触发了对流性天气;渤海湾是此次暴雨主要的水汽源地,低层强烈的水汽输送和水汽辐合使大气湿度层迅速增厚,为暴雨的发生发展提供了有利的水汽条件。整层正涡度区有利于产生气旋性辐合上升运动,为暴雨提供了充足的动力条件。K指数、对流有效位能和假相当位温都指示了发生强对流天气的可能性。     

一次东北暖锋锋生暴雨的中尺度特征分析及成因初探

使用常规观测资料、卫星云图、雷达回波资料、自动气象站降水量以及0.25°×0.25°的NCEP/NCAR再分析资料,对2017年8月1日发生在黑龙江南部的暖区暴雨过程的中尺度特征及成因进行了分析。结果表明:暴雨发生在副高加强西伸北抬及有台风活动的背景下,副高外围的水汽输送为暴雨提供了充沛的水汽条件;低层西南风的增大导致暖锋锋生,暖锋的辐合抬升作用加强,造成较大范围的暴雨天气;锋生区附近存在CSI,锋生作用及CSI的释放,加强了沿着锋面倾斜向上的斜升气流及锋面次级环流,CSI导致的斜升气流的发展进一步触发对流不稳定,导致大范围的垂直上升运动,降水显著加强;暖锋云带内部探空分析显示大气处于不稳定状态,有利于以短时强降水为主的对流发展。暴雨是由云团的后向传播造成的,强降水以暖云降水为主,降水效率高,雨强大,暖锋稳定少动,由暖锋锋生所致的对流单体在同一区域重复新生,并沿暖锋自西向东传播,形成列车效应,暴雨中心一直有最大反射率因子超过45 d Bz且降水效率高的强回波活动,持续时间超过4 h,导致强降水持续时间长,降水累积量大。     

东天山哈密地区典型暴雨事件对流触发机制对比分析

本文选取2018年7月31日（简称“7.31”暴雨）和2016年8月8日（简称“8.8”暴雨）两次东天山哈密地区强降水天气过程,利用NCEP/NCAR的FNL资料（0.25°×0.25°）、中国地面卫星雷达三源融合逐小时降水产品、新疆地区常规观测资料、FY-2G卫星产品,通过对暴雨期间锋生函数计算诊断,证实了两次强降水过程中尺度对流系统触发因子差异,取得如下主要结果:（1）“7.31”暴雨期间,500 hPa西太平洋副热带高压位置异常偏北,700 hPa暖舌沿副高南侧偏东急流向西北伸展,低层增暖增湿,暴雨区上空形成不稳定大气层结,多个中尺度对流系统在700 hPa低空急流前生成,向东北方向移动和发展。“8.8”暴雨期间,500 hPa西太平洋副热带高压位置异常偏西,对流云团在对流层低层西南急流前生成向东北方向移动。（2）对流层低层暴雨区暖锋锋生是“7.31”暴雨中尺度对流云团的触发因子,云团初生阶段对流触发主要是锋生水平散度项和由垂直运动发展引起的倾斜项决定,成熟阶段暖锋锋生主要由锋生形变项和倾斜项所致。低空东南急流的维持加强利于锋面次级环流发展,是造成中尺度对流系统长时间维持的主要原因。（3）“8.8”暴雨对流云团由对流层低层弱冷锋触发。对流云团发展初始阶段,对流层低层冷锋锋生主要由水平辐散项决定;对流云团成熟阶段,对流层低层冷锋锋生主要由倾斜项决定。低层切变线长时间维持和加强利于低层冷锋进一步锋生,是造成中尺度对流系统长时间维持的主要原因。     

山东地区一次夏季极端暴雨中尺度系统发展演变过程及机理分析

对2020年7月22日山东半岛一次极端暴雨天气过程开展观测分析,并利用中尺度模式WRF对此次局地降水过程进行了高分辨率数值模拟,对暴雨过程进行了天气背景和中尺度降雨的诊断。WRF模式较好地再现了此次极端暴雨过程,结果表明：此次极端暴雨过程短时降水强度大且局地性强,在时空上具有明显中尺度特征。降水发生在北抬副热带高压与华北低涡底部之间的西南气流中,强低涡与低空急流是影响此次降水的重要天气系统。西南急流为本次暴雨过程极端水汽的主要输送载体;在弱高空辐散场下,从地表延伸至500 hPa高空的深厚低涡是造成本次暴雨的主要影响因子,其时空演变特征与中尺度云团变化一致,与暴雨的发生直接相关。低涡、低空急流和副高之间的相互作用使低涡加强发展,低涡南部有暖湿气流入流,北部有干冷气流流入,比湿梯度基本呈现为自南向北递减分布,是典型的伴有低空急流的中尺度低涡流场分布;低涡辐合及其与副热带高压边缘强风速带的共同作用,导致强垂直运动发展并维持,是造成本次山东半岛极端暴雨的重要原因。     

黑龙江省春季两次罕见暖锋暴雨过程诊断分析

利用常规和加密气象观测资料、美国环境预报中心(National Center of Environmental Prediction,NCEP)的再分析格点资料及FY-2E卫星云顶亮温(Temperature of Black Body,TBB)观测资料,对2010年和2016年5月初黑龙江省两次罕见的春季暖锋暴雨过程进行追踪和诊断分析,探究两次春季暴雨过程的动力、水汽和不稳定条件及暴雨期间暖锋锋生和对称不稳定特征。结果表明:黑龙江省5月初两次暴雨过程的高空影响系统均为高空槽切断成冷涡,只是新生冷涡位置不同,导致暴雨落区不同。两次暴雨过程均出现了垂直于暖锋的次级环流,次级环流的出现有利于加强上升运动,从而加强降雨强度。两次暴雨过程大气均表现为热力稳定结构,暖锋前冷区低层有冷垫,并伴有弱下沉运动,暖湿空气在冷垫之上沿着锋面爬升,是造成持续性降雨的主要原因;不同之处在于2016年暴雨过程锋面之下的冷空气中,下沉运动的范围和厚度更大,冷垫和地形的共同作用使上升运动主要出现在锋区中上层。两次暴雨过程均发生在暖锋锋生时,降雨与锋生相伴,锋生最强时段也是降雨强度最大的时段;锋生作用减弱,降雨强度亦减弱;转为锋消时,降雨结束。对流层中层的湿对称不稳定,有利于降雨的维持和发展,并出现了与暖锋相平行的中尺度雨带特征。     

地形在降水天气系统中的作用研究回顾与展望

地形对降水的影响一直是个研究热点,本文主要综述了地形效应在降水天气系统的生成和发展过程中的作用。主要内容有:地形对热带气旋的路径、结构、强度和降水的影响;地形对中尺度切变线、西南涡、低空急流的形成、降水的影响;地形对冷锋的移动、垂直运动以及锋生锋消的影响。     

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。     

2016年吉林省“7•26”暴雨天气综合分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2G卫星云图、多普勒C波段天气雷达以及吉林省区域自动站和加密自动站资料,运用统计分析和天气动力学诊断方法,综合分析2016年7月25—26日吉林省暴雨天气过程,此次暴雨和大暴雨落区位于吉林省四平东部、辽源、吉林和通化北部,此次暴雨过程出现东北冷涡天气背景下,25日14—22时的短时强降水由东北冷涡前部局地对流活动的加强触发中尺度对流系统(MCS)生成。500 hPa为两脊一槽形势,受西太平洋副热带高压阻挡,东北冷涡较为稳定,吉林省位于东北冷涡前沿的西南气流中,850 hPa西太平洋副热带高压西侧的西南急流直达吉林省中南部,在其北端产生西南—东南向暖锋式切变,并与地面黄河气旋暖锋区相对应。在地面中尺度辐合线、地形抬升触发下,造成中尺度对流,形成短时强降水。通过FY-2G卫星相当黑体温度(TBB)产品分析,发现吉林省上空TBB低于-52℃时,就会产生短时强降水,而TBB高于-48℃则MCS趋于消失;此次强降水的新一代C波段天气雷达回波具有较明显的强回波低质心结构特征,降水效率较高,持续时间短,但达到短时强降水标准。卫星TBB产品和雷达监测可为以后吉林省东北冷涡暴雨定时、定点暴雨预警提供依据。     

一次暴雨天气过程分析

本文对2013年8月7日发生在黑龙江省中、东部地区的一次分散性暴雨天气过程进行了分析,通过卫星云图、多普勒雷达资料以及动热力条件等情况,详细讨论分析了此次暴雨天气产生的原因。结果表明:本次暴雨过程是中小尺度系统产生的对流性降水,强的热力不稳定层结是中小尺度系统发生发展的背景条件;暴雨以地面暖锋为触发机制,暖锋在黑龙江省南部停留时间长,是本次对流性降水过程持续时间较长的主要原因。     

“5.10”岷县短时暴雨斜压锋生特征和不稳定条件分析

利用常规气象观测资料、加密自动站雨量和NCEP l°×l°再分析资料,对2012年5月10日甘肃岷县一次短时暴雨并引发山洪的强对流天气成因进行综合分析。结果表明:此次致灾严重的局地性短时暴雨的影响系统斜压性显著,500 h Pa高空槽后较强冷平流和槽前暖湿平流强烈交汇,地面到500 h Pa锋生作用明显。从天气系统基本配置类型看,500 h Pa斜压槽、700 h Pa低涡切变及暖湿气流、地面冷锋是这次强对流过程的影响系统。物理量诊断表明,中低层冷暖平流较强,锋生函数在10日午后明显增强,锋生函数正值区前侧出现强中尺度雨团,雨团朝锋生函数梯度方向移动。此次强对流过程中,大气为条件不稳定,700—300 h Pa温差达-49℃。斜压锋生作用的逐渐增强导致不稳定条件增强,进而导致上升运动发展,是产生本次短时暴雨天气的根本原因。     

一次冬季暴雨过程中的锋生和条件对称不稳定分析

基于观测资料和NCEP再分析资料,并结合中尺度数值模拟,对2012年1月14—15日我国江南和华南冬季暴雨过程中的锋生与条件对称不稳定(conditional symmetric instablility,CSI)进行诊断分析。结果表明,南支锋区上短波槽东移配合低层冷空气活动,在江南南部到华南地区形成了明显的锋生过程,构成了有利于暴雨过程的天气尺度环流背景;来自孟加拉湾异常充沛的水汽输送形成了冷季暴雨所必须的水汽条件,异常强盛的高空急流人口区右侧的强辐散区也有利于暴雨的形成。在降水过程中锋面附近有多条中尺度雨带活动,锋生函数分析表明,14日夜间广西境内锋生明显增强,在潜热释放的影响下CSI开始发展,相应的锋生次级环流也有所发展,锋前暖区中的上升运动随之增强,导致广西北部形成较强的中尺度降雨带。分析表明,锋生次级环流和CSI实质是锋面次级环流方程(Sawyer-Elissen方程)在不同稳定性条件下的解,锋生强迫环流的性质可由湿位涡作为等价判据进行分析。     

宁夏地区"6.8"暴雨天气过程的可能物理成因

本文应用天气学分析及诊断分析方法,对2002年6月8日发生在宁夏的罕见暴雨天气过程进行分析。研究结果表明,暴雨天气是在有利的“东高西低”降水形势下产生的,其主要的触发天气系统是500hPa冷槽、700hPa高原低涡及地面锢囚锋。从动力学理论的分析角度来说,在宁夏地区的垂直方向上风速廓线线性和非线性分布激发产生了中尺度重力惯性波以及涡旋Rossby波,这两种中尺度扰动在切变基流中有可能发生不稳定,最终导致宁夏地区“6．8”暴雨天气过程的产生。而稳定的“东阻形势”和西南低空急流的维持是暴雨爆发与持续的可能主要原因。     

“6.23”梅雨锋西段贵州南部大暴雨诊断分析

利用贵州国家观测站和区域自动站数据,结合NCEP再分析资料、FY-2G卫星云图及多普勒雷达资料,对2020年6月23~24日在贵州南部地区发生的梅雨锋西段持续特大暴雨过程进行诊断分析。结果表明:（1）此次持续特大暴雨过程是在南亚高压控制、西太平洋副热带高压北界稳定维持在华南北部背景下,短波槽东传及中低层切变和梅雨锋共同影响的结果;（2）来自孟加拉湾的西南暖湿气流与副高西侧的偏南气流在贵州中东部到长江流域一带交汇,促使低空急流建立,为持续性暴雨天气提供充足的水汽输送;（3）高空辐散、中低层切变线南侧与低空急流北侧的正垂直螺旋度为中尺度涡旋迅速发展和水汽辐合抬升凝结提供了动力条件;（4）高原槽引导弱冷空气南下有利于梅雨锋锋生,午后至傍晚生成若干γ、β尺度的中尺度对流系统导致了此次降水过程的发生;（5）暴雨过程中存在明显“列车效应”,贵州南部受对流系统叠加影响形成较强降水。      

重庆地区一次暴雨天气过程分析

利用常规探测、地面加密观测、NCEP 1°×1°的6小时资料和卫星、雷达等资料对2008年7月22日重庆地区暴雨进行了天气动力学和中尺度分析.结果表明:这次暴雨是在比较有利的天气背景条件下产生的,造成强降水的雨团在时空尺度上具有中尺度系统的特征,不断移入的对流回波是降水的直接制造者,西南涡及切变线为降水发生提供了有利的触发条件,低空南风急流的激发了对流运动的产生,同时低空南风急流的维持为降水过程提供了有利的水汽来源.     

陕西北部一次暴雨过程的中尺度对流系统分析

利用FY-2卫星云图和物理量对2006-07-02发生在陕西北部的区域性暴雨天气过程分析发现:暴雨天气过程主要是3个时段的中尺度对流系统(MCS)在暴雨区上空反复出现造成的。第一时段的降水出现在850hPaθse能量锋区右侧,第二、三时段降水出现在850hPa能量大值区中心附近。中尺度对流系统发生具有一定的时间间隔。暴雨期间,高空西风急流和低空西南急流耦合产生的次级环流促进了暴雨区上空强烈的垂直上升运动,为中尺度对流系统反复发生、发展提供了有利条件。     

次天气尺度及中尺度暴雨系统研究进展

回顾了75年来中国科学院大气物理研究所科研人员在次天气尺度及中尺度暴雨系统领域的研究工作,这些领域主要包括暴雨、中尺度低空急流、低涡、梅雨锋结构及梅雨锋生、对称不稳定和涡层不稳定以及暴雨等灾害天气的天气动力学及数值模拟研究等;总结了在次天气尺度及中尺度暴雨系统研究的不同时期所取得的成就以及这些成就在防止和减轻中尺度暴雨灾害方面所起到的重要作用.     

"04.8"山西中部短时大暴雨天气的多普勒雷达资料分析

利用山西省新一代多普勒天气雷达资料,对2004年8月13日02时～08时发生在山西省中部的短时大暴雨天气过程进行了简要分析。结果表明:此次降水是在深厚的暖平流条件下产生的大范围降水,低空急流为此次降水提供了水汽来源;而雷达回波上表现出中尺度弥合回波,说明在局地动力和热力条件下加强发展的中小尺度系统是造成此次暴雨的主要原因。     

2002年6月7～8日宁夏区域性暴雨天气过程分析

利用常规气象资料、数值预报产品及卫星云图、雷达回波等观测资料,应用天气学分析及诊断分析方法,对2002年6月7～8日发生在宁夏的罕见区域性暴雨天气过程进行了分析。结果表明,此次暴雨天气是在有利的"东高西低"降水形势下产生的。其主要影响系统是500hPa冷槽、700hPa低涡切变线、西南低空急流以及地面"锢囚锋"。相对稳定的"东阻形势"和西南低空急流的维持是暴雨持续的主要原因。