青藏高原东北侧短时强降水阈值确定及特征分析

基于临夏州2006—2018年4—9月自动气象站逐日小时降水量,在传统降水百分位法、Z指数法和平方根变换法3种方法中,确定了短时强降水阈值的最佳计算方法,在此基础上分析临夏州短时强降水的时空分布特征。平方根变换法确定的临夏州短时强降水阈值为14.6 mm·h^(-1)。临夏州短时强降水空间分布表现为自中南部分别向西北和东南减少,短时强降水年平均出现次数为7.3次,2018年出现次数最多;7—8月短时强降水出现频次最多,占短时强降水总频次的81.1%,8月达到最高峰,占总频次的55.8%;短时强降水日变化呈4峰分布,短时强降水主要出现在18:00—23:00,占短时强降水总频次的55.8%;小时最大降水量为55.8 mm,出现在22:00;短时强降水持续时间为1 h的占90.5%,同一时次出现1站次短时强降水的占93.3%,临夏州短时强降水多为阵发性,且空间分布多为孤立零散。     

2008-2012年南京短时强降水特征分析

利用2008-2012年南京自动气象观测站逐时降水量的观测资料,分析南京短时强降水的发生规律,包括短时强降水的年变化、月变化、日变化和空间分布等特征。结果表明：2008-2012年南京雨强大于50 mm/h^-1的致灾性短时强降水过程的发生次数呈显著增长趋势;短时强降水天气主要出现在6-9月,其中7-8月出现日数最多,雨强最大;春雨期短时强降水最易发生在凌晨,梅雨期短时强降水最易发生在上午和傍晚,台汛期短时强降水最易发生在上午;下半夜-凌晨短时强降水出现次数较少,傍晚前后是短时强降水多发时段;短时强降水天气的空间分布具有明显的城郊差异;城市化效应不能引起城区的局地降雨,但在大尺度天气系统过境时,会使城区的对流活动较郊区更活跃,且城市下风向地区的降水也因此增强。     

贵州省汛期短时降水时空特征分析

利用贵州区域84测站1991—2009年汛期（4—9月）逐小时降水量资料,分别定义各站点的小时降水量的强降水阈值。阈值的分布有两个高值中心,最强中心在西南部望谟站,西北部的强降水阈值较低。同时利用各站点阈值统计19年不同月份的强降水事件频数,其分布显示：4月份东部和中部偏南地区频数较高,5月份频数高值区呈东北—西南向,随后几个月逐渐向西北推进。4—6月事件频数逐渐增大,7月维持,8—9月开始减少。各月强降水事件发生时次统计表明：一天中有三个相对高值时段,23：00—02：00、05：00—08：00和17：00—20：00,而白天强降水事件很少。短时强降水事件发生时次的空间分布表明,西北部的强降水事件多数发生在傍晚到23：00,中部的强降水集中在23：00—02：00,东南部在05：00—08：00。     

2011—2018年东营短时强降水时空分布特征

利用东营2011—2018年自动气象站逐小时降水量资料,分析东营地区短时强降水的发生规律,包括短时强降水的空间分布和年、月、日以及强度变化特征。结果表明：东营地区短时强降水呈现西北部多南部少的分布特征;短时强降水年变化无明显规律,降水范围越大,出现次数越少;月分布呈单峰状,7—8月是多发月份,4—10月均有短时强降水发生;日变化呈波浪型,出现高峰时段在傍晚前后。东营地区产生短时强降水的天气系统可分为西风槽型、副高边缘型、切变线型、高空冷涡型、台风型等5种类型,其中切变线型出现次数最多,并给出了这5 种类型的天气学概念模型,同时得出不同范围和不同类型短时强降水过程关键环境参量的阈值。     

基于加密自动气象观测站和国家气象观测站的山东省极端短时强降水时空分布特征的对比分析

利用2008—2017年4一10月山东省加密自动气象观测站(简称全部站)和国家气象观测站(简称国家站)逐小时1 mm以上降水量资料,通过对比分析,探究不同分辨率数据对极端短时强降水时空分布特征的刻画效果。结果表明如下:全部站小时降水量的偏态特征比国家站明显,若分析小时降水量的平均状态,两者均具有代表性,若分析短时强降水的极端性,全部站数据更具有优越性。将各站第99.5%分位数作为极端短时强降水的阈值最合理,全部站和国家站对于30～45 mm阈值的空间分布特征相似,45 mm以上的阈值,全部站的数值和范围均大于国家站。山东省大部地区的极端短时强降水强度集中在40～60 mm·h~(-1),全部站和国家站在此区间的空间分布特征相似。国家站数据不能刻画40 mm·h~(-1)以下和60 mm·h~(-1)以上的极端短时强降水的空间分布特征。极端短时强降水强度的空间分布特征与地理位置及地形特征密切相关。鲁东南地区的极端短时强降水强度、日最大降水量及夏季降水量、年降水量均居山东省之首,鲁西北地区虽然强降水频次高、强度大,但与年降水量和夏季降水量没有正相关关系。全部站与国家站极端短时强降水频次的月变化和日变化特征一致,但国家站不能完全代表山东省极端短时强降水强度的月变化和日变化平均状况,全部站数据能更准确地反映山东省的时间变化特征。     

四川地区短时强降水事件时空演变特征研究

利用四川地区自动气象站逐小时降水观测资料,分析了2010~2019年5~9月短时强降水事件24h累计降水量、频次和强度的时空分布特征,探讨了短时强降水事件发生的频次、极值分布及其与地形、海拔高度等的关系。结果表明:四川地区平均24h累计降雨量基本在50mm以上,盆地东北部、西南部、南部及阿坝州东部甚至超过100mm,最大值出现在广安,达175mm。四川地区短时强降水事件开始时间的日变化特征表现为“V”型结构的夜间峰值位相,事件持续时段多为傍晚至凌晨,时长可达10h以上,最长甚至可持续22h。在强降水事件极值的日变化上,极大值频次和降水量呈单峰结构,在03时达到最大,其后逐渐减小至15时达到谷值,而后再次增大;降水强度呈弱双峰结构,分别在04时和16时达到谷值,13时和18时达到峰值,其日变化呈“增-减-增-减”的特征。四川短时强降水事件与复杂地形有密切的关系,5~6月事件活跃区在四川盆地中部,7月在盆地西部的龙门山脉一带,8月在雅安、乐山附近,9月在盆地北部且频次明显减少;短时强降水事件的最大小时雨强可达80mm以上,出现在7~8月的盆地西部龙门山一带和南部地区。短时强降水事件随着海拔高度的增加,发生频次和日数逐渐减少,海拔2000m以上地区基本无强降水发生日出现( 峨眉山气象站例外)。      

横断山脉纵向岭谷地区短时强降水时空分布特征

利用横断山脉纵向岭谷典型区域2005～2019年28个地面气象观测站逐时降水数据，分析纵谷区短时强降水时空分布特征，结果表明:(1)纵谷区年降水量自西向东减少，而短时强降水量对年降水量的贡献则从西北向东南增加，短时强降水发生频率空间分布极不均匀，在0.1～6.7次/年之间，纵谷区上段发生频率很低，怒江下游和金沙江下游周边流域出现2个大值中心。(2)纵谷区短时强降水年发生频率具有0.022次/年的增加趋势。发生频率逐月变化峰值在7～8月出现，纵谷区下段2个大值中心在6～9月均明显存在；逐候变化多峰值特征突出(36、39～44、47和51候4个峰值)，且51候后的下降趋势强于36候前的增加趋势，候频率高峰到达时间的空间分布表现出东北早、西南晚的特点。(3)发生频率日变化主峰值多出现在凌晨，次峰值在傍晚。子夜前后、凌晨、清晨三个时段频率空间分布均自北向南、东南增加，怒江和金沙江下游的2个大值中心明显，而午后、傍晚二个时段频率的空间分布差异较小。纵谷区中上段发生频率日变化幅度大，其西部多为夜发性短时强降水，而东部则以午后至傍晚的短时强降水为主，纵谷区下段发生频率日变化幅度小，午后、傍晚、夜间都会出现。短时强降水的这些时空分布特征与横断山脉纵向岭谷地形及南亚季风活动特性密切相关。      

1980—2012年5—9月川渝盆地小时强降水特征研究

利用四川和重庆123个气象观测站1980—2012年小时降水资料,分析川渝地区主汛期5—9月小时强降水频次、强度和持续性等时间演变和空间分布特征。结果表明,≥20、≥30和≥50 mm·h-1三种强度阈值强降水时间演变上,1980—2012年年际和日变化具有较好的一致性,三种强降水年平均频次分别为504、184和28次。≥20 mm·h-1 强降水空间分布上,在山地地形动力辐合抬升,以及盆地西部较大的地形梯度作用下,≥20 mm·h-1强降水高频次区主要分布于盆地西北部的龙山山脉、西南部雅安及乐山周围与盆地过渡区。≥20 mm·h-1强降水频次的日峰值空间分布上,盆地南部主要出现在20:00—01:00（北京时,下同）,而盆地中部、北部和东部主要在02:00—07:00。持续不同小时时间尺度的强降水事件日变化上,具有双峰型结构,午后为第一个降水峰值,20:00至第二天07:00为第二个峰值,白天多为短时间（2~6 h）强降水事件,而傍晚开始至第二天清晨,持续2~18 h强降水事件均有发生。不同开始时间强降水事件的强度与频次和降水量具有一致性的日变化特征,呈现单峰型结构,峰值主要发生在18:00—06:00,且不同开始时间事件频次和降水量空间分布上,白天（09:00—20:00）相对于夜间（21:00—08:00）偏小,即夜间强降水事件特征表现明显。     

丽水地区短时强降水时空分布特征及成因分析

利用丽水地区2004—2014年的加密气象观测站的逐小时降水观测资料,统计分析了丽水地区短时强降水的时空分布特征,同时结合当地地理环境特征,对时空分布特征的成因进行了分析。结果表明:空间上,丽水地区短时强降水主要存在两个活跃区,分别位于东南部地区与西南部高山地区,地形陡峭区、喇叭口等特殊地形有助于短时强降水的发生;小时雨量最大的站点紧邻水库。时间上,从月分布特征来看,丽水地区短时强降水主要发生在5—9月,受汛期降水与热带天气系统影响,峰值分别出现在6月与8月;从日变化特征来看,丽水地区短时强降水主要呈现三峰分布特征,包括一个显著峰值与另外两个不显著峰值,其中主峰发生在午后14:00—22:00,次峰分别在03:00和08:00,不同季节日变化峰值略有不同。此外,小时雨量最大值出现在日落前后,地形导致的局地热力环流对短时强降水有增幅作用。     

基于小时雨量的防城港市短时强降水特征分析

基于2016—2019年防城港市自动气象站小时雨量,结合地形分析短时强降水时空分布特征,结果表明：十万大山南北两侧短时强降水次数从北到南递增,大值区位于十万大山南侧的迎风坡及喇叭口地形;各月的短时强降水的分布有差异,短时强降水主要发生在4—9月,6月短时强降水分布不均匀,7—8月短时强降水最强盛;受对流日变化、低空急流、海陆风等影响,短时强降水日变化特征明显,前汛期市南部短时强降水高峰期出现在清晨、市北部出现在凌晨和午后,后汛期市南部出现在清晨和午后、市北部出现在午后到傍晚,非汛期短时强降水出现的时段呈多峰值态势。     

高原边坡复杂地形下短时强降水的云型特征分类

利用逐时雨量资料、常规高低空观测资料及FY-2卫星云图,对2010—2015年5—9月甘肃省高原边坡复杂地形下76次短时强降水过程个例的天气形势配置及卫星云图演变特征进行统计分析。结果表明,与甘肃省短时强降水过程相关的特征云型共有6类:副热带高压边沿型、逗点云型、冷锋前部型、冷锋尾部与南亚高压东侧叠置型、冷涡后部型、弱冷锋前部椭圆形MαCS型。其中,副热带高压边沿型、冷锋前部型、弱冷锋前部椭圆形MαCS型与低层暖平流强迫有关。逗点云型、冷锋尾部与南亚高压东侧叠置型主要受高低空冷暖平流强烈交汇影响。冷涡后部型是高空冷平流强迫下形成。冷锋尾部与南亚高压东侧叠置型具有较好的预报指示意义。     

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...     

短时强降水的多尺度分析及临近预警

利用安徽省1995—2010年逐小时降水量资料,统计了不同强度的短时强降水的时空分布特征,并分析典型短时强降水过程的环境背景场特征,建立了短时强降水的三种概念模型,总结出有利于其发生的大尺度影响系统。通过分析物理量得知,短时强降水发生时大气水汽充沛、湿层深厚,厚的暖云层保证了云粒子在降水系统的下沉气流里较少的被蒸发,而中等强度的对流有效位能和高的KI指数值有利于高降水效率的产生。短时强降水的雷达反射率因子有"低质心结构"和"高质心结构"两种结构特征。而径向速度场上的中小尺度风速切变、辐合、气旋式辐合则是强降水回波在某地维持和发展的重要原因。强降水发生前半小时边界层急流显著增强,也是短时强降水临近预警的一个重要指标。     

强冰雹和短时强降水天气雷达特征及临近预警

利用恩施多普勒雷达和常规分析资料,详细对比分析了2007-2008年发生在恩施山区强冰雹和短时强降水天气过程中的雷达产品特征.在此基础上,找出了适合恩施山区强冰雹和短时强降水天气的雷达临近预警指标:选取负温区回波厚度≥7 km、CR强中心回波强度≥55 dBz、强回波梯度≥15 dBz·km-1、45 dBz强回波伸展高度≥7.5 km、累积液态含水量(VIL)密度≥3.2 g·m-3和雷达风廓线1.8～6.1 km风垂直切变均值≥2.3×10-3s-1作为强冰雹临近预警指标;当满足组合反射率(CR)强中心回波强度、VIL密度、40 dBz强回波伸展高度和雷达风廓线(VWP)上1.8～6.1 km风垂直切变值达43.0 dBz,1.1 g·m-3,7.0 km和1.9×10-3s-1,可以考虑该站点及附近地区进入短时强降水临近预警状态,并利用2009年发生的强冰雹和短时强降水天气过程检验了这些临近预警指标性能.     

上海地区短时强降水特点及其影响

利用2009-2013年上海市加密观测自动站降水资料和110报警信息资料,对上海市短时强降水进行统计分析,了解其地理分布特征、概率分布特点的同时,找出降水极端性与暴雨红色预警标准的对应关系,以及110报警次数与短时强降水的关系。结果表明:1)自动站1 h雨量≥30 mm、≥50 mm和3 h雨量≥50 mm、≥100 mm的5 a累计频数的大值区基本集中在市区及其周边地区,郊区次数明显减少,出现次数最多的是3 h雨量≥50 mm的情况,出现次数最少的为3 h雨量≥100 mm的情况。2)从不同降水强度的发生概率分布来看,郊区弱降水发生概率大于市区的,市区强降水(1 h雨量≥25 mm)发生概率大于郊区的。3)对流降水情况下,降水累积概率为1%时,对应的1 h雨量市区为63.6 mm、郊区为58.7 mm,接近暴雨红色预警标准;对应的3 h雨量市区为90.8 mm、郊区为86.8 mm,较暴雨红色预警标准的阈值小。4)报警次数与降水量的关系:1当1 h雨量40 mm或3 h雨量60mm时,报警次数变化不大,基本在10次以下;当1 h雨量≥40 mm或3 h雨量≥60 mm时,报警次数逐渐增多,大部分在20次以上;当1 h雨量≥60 mm(达到暴雨红色预警标准)、3 h雨量≥80 mm(未达到暴雨红色预警标准)时,报警次数明显增多,基本超过30次,最多达100次以上。从报警次数的角度来看,暴雨红色预警的3 h标准设定为80~90 mm更合适。2当逐1 h和逐3 h雨量不是很大、但累积降水量较大(特别是累积降水量超过100 mm)时,报警次数急剧增多,很多超过100次,说明报警次数还与降水的持续时间有关。3当累积降水量、逐1 h和逐3 h雨量都增加时,报警次数增加最快。4报警次数的极值并非都出现在逐1 h和逐3 h雨量大值时,在1 h雨强不是很强,但降水持续时间长,累积降水量大的时候,也十分容易出现报警极值。     

鲁西南2020年两次区域性大暴雨过程形成机制分析

利用常规地面、高空观测和ERA5再分析数据，对鲁西南2020年7月22日（简称“7〖DK〗·22”过程）和8月6—7日（简称“8〖DK〗·6”过程）两次区域性大暴雨及伴随的短时强降水形成机制诊断分析。结果表明：“7〖DK〗·22”过程是一次地面气旋降水过程，大暴雨主要出现在气旋中心至移向右前部的倒槽内，短时强降水是对流不稳定触发后，惯性不稳定的增强造成。“8〖DK〗·6”过程是一次副高边缘暖区降水过程，大暴雨主要出现在低空急流的前端、地面辐合线附近，短时强降水由对流不稳定的触发和释放造成。“7〖DK〗·22”过程暖湿急流较强，水汽通量散度和动力条件显著强于“8〖DK〗·6”过程，超低空强辐合区、水汽通量散度辐合大值区、水平动能大值区边缘的强锋生区以及湿位涡MPV大值区边缘的|MPV2|小值区对短时强降水的出现区域指示较好。两次过程分析均表明垂直上升运动和深厚湿区的配合对短时强降水的出现时间指示较好。     

北京短历时强降雨的时空分布

利用北京地区157个人工站和自动站观测资料,对北京地区短历时强降雨的时间、空间分布特征以及与年总降水量的关系进行分析,结果表明：①2007—2012年,短历时强降雨的次数大体呈现递增趋势,但各年发生的次数差异较大;②从时空分布特征来看, 短历时强降雨最易发生在7月,时段集中在傍晚前后和凌晨,而发生地点集中在北京西山前的平原地区包括昌平中部东部、顺义西部、石景山区、丰台区西部、房山东部南部;③从短历时强降雨与年降水量的关系来看,短历时强降雨发生次数多的年份降水量也高,短历时强降雨对于年降水量的贡献较大。     

太行山中部低山丘陵区暴雨过程分析

为了加强对太行山区暴雨过程的认识，利用翻斗式自记雨量计对发生在2000年7月上旬、2004年7月中旬和8月上、中旬的三场暴雨过程进行了测定、分析。初步测得，最大1分钟降雨3mm，最大10分钟降雨17．5mm，最大30分钟降雨30．75mm，最大1小时降雨45．75mm；降雨量主要集中在降雨过程的中后期，在特大暴雨过程中尤为明显。这一暴雨过程特性为暴雨洪水灾害的防治增加了难度。     

基于“配料法”的云南短时强降水预报概念模型建立

本文利用云南省125个国家级自动气象站及3400个区域站统计并选取了2012—2016年5—10月的典型短时强降水个例,基于"配料法"的基本思路对其进行中尺度特征分析,最终得出适用于云南省的五类短时强降水概念模型。分析结果表明:云南省短时强降水集中出现在6—8月,且一天中存在两个明显的峰值;高空强烈的干冷平流及大风天气是判别高空冷平流类的重要依据,冷空气主要通过两条路径影响云南;分析低层暖平流类的关键系统为季风槽及孟加拉湾低压,主要影响滇中及以南地区;地面锋面是斜压类的重要特征,此类强降水主要位于700 hPa切变线及850 hPa温度锋区前侧,地面锋面附近;准正压A类短时强降水主要受西风槽及副热带高压的相互作用影响,其强降水落区分散,预报难度大;准正压B类受台风登陆后减弱的低压及其外围云系的影响,强降水位于700 hPa湿舌、850 hPa暖脊及地面辐合线共同影响的区域(一般位于滇中以南地区)。     

沙澧河流域短时强降水特征和概念模型

利用2000-2012年5-9月1 h降水加密观测资料,统计分析了沙澧河流域短时强降水的时空分布特征,结果表明:沙澧河流域短时强降水的空间分布呈自南向北、自东向西减少的趋势;强降水集中出现在6-8月,7月是最为频发月份。日变化呈双峰结构,子夜到凌晨(23时-次日05时)和傍晚前后(18-19时)为易发生时段。应用常规MICAPS地面和高空观测资料对沙澧河流域短时强降水个例天气系统和触发条件进行分析,总结出4种天气学概念模型,分别是有露点锋西南涡型、无露点锋西南涡型、有露点锋切变线型、无露点锋切变线型。其中西南涡型造成的强降水范围比较大,该类型强降水的落区一般位于西南涡移动方向的右前方或其前部切变线与沙澧河流域附近其他中小尺度系统交汇的区域内;切变线型造成的短时强降水范围相对要小,但局地性更强,该类强降水的产生与冷空气的侵入有很大的关系,强降水的落区产生在切变线移动过程中与沙澧河流域附近中尺度系统相交汇或包围的区域内;当有露点锋存在时,短时强降水更偏向于露点锋的两侧,或在露点锋与地面辐合系统相交汇的附近产生。