浙江省大暴雨落区预报初步总结

本文主要根据预报员暴雨预报经验,从暴雨形成的几个主要成因:切变幅合、低空急流、水汽条件和地形作用等几个方面,分析我省近二十年来出现的八十六次大暴雨的个例,以出现低空急流为起报条件结合环流形势分为:低空西南风急流、低空东南风急流和低空无急流三大类,而我省大暴雨过程与低空急流有关的占83.7％。所以从注意低空急流的出现为起报条件,对预报我省大暴雨有一定启示作用,并在分析的基础上归纳出几种大暴雨落区预报模式,为我省大暴雨落区预报提供了一些分析依据。     

2009年5月9—10日山东大暴雨天气分析

利用常规气象观测分析资料和卫星、雷达资料,采取天气学诊断方法,从大尺度环流背景、降水天气影响系统、物理量场、急流等方面,初步分析了山东省2009年5月9-10日大暴雨天气的成因.结果表明:此次大暴雨是在稳定大尺度环流背景下、低层中尺度切变线在华北南部稳定少动造成的;大暴雨落区位于低空急流的左前方、高空急流轴的右后方、低空切变线以南、地面冷锋以北的交汇区;从南海到山东省中北部的水汽通道为这次大暴雨提供了充足的水汽来源;地面冷锋是这次大暴雨不稳定能量释放的触发机制;中尺度对流复合体(MCC)的自西向东移动是产生区域性大暴雨的直接原因.     

850hPa低空急流影响下的一次雅安暴雨天气过程分析

利用地面、探空和雷达实况观测资料,以及ECMWF-ERA5逐小时再分析资料,分析了雅安地区2020年8月29～30日一次区域性大暴雨天气过程。结果表明：台风和副热带高压配合下的低纬环流对此次暴雨天气的低层水汽输送有重要影响。850hPa偏东风低空急流的建立触发了强对流的产生,低空急流的稳定维持为持续性强降水输送了水汽和不稳定能量;低空急流和喇叭口地形的共同影响在雅安东部地区形成了稳定的低涡,并使中尺度对流系统在该地区稳定少动,从而导致了此次区域性大暴雨天气过程。     

辽宁地区大暴雨环境场和物理量场合成分析

利用1960—2013年辽宁省61个国家气象站地面降水观测资料和NCEP再分析资料,选取60次区域性大暴雨过程,采用天气学和物理诊断方法对暴雨发生过程中多个时次的环境场与物理量场进行了合成分析。结果表明:辽宁地区大暴雨天气是极地、西风带、副热带及热带系统相互作用的结果,低层冷式切变线带动极地冷空气从偏北路径入侵辽宁地区,西风带短波槽东移使低空急流加强,诱发地面辐合线锋生触发辽宁地区大暴雨。辽宁地区大暴雨的落区、强度与低空急流和冷暖空气的路径、强度密切相关;水汽条件和热力条件是产生强降水的基础,动力抬升条件是降水强度的决定因素。环境场和物理量场的合成分析揭示了辽宁地区大暴雨的共性,可为辽宁地区大暴雨预报提供参考。     

2007年7月川东北连续3场大暴雨过程的诊断分析

利用常规观测资料及NCEP 1°×1° 6h再分析资料,对2007年7月上旬四川东北部连续出现的3场大暴雨过程的环流形势及动力结构、水汽输送和热力不稳定条件进行了诊断分析。结果表明：（1）前2场区域性大暴雨出现在副热带高压和巴尔喀什湖冷涡两个长波系统稳定少动的阻塞环流形势下．第3场局地性大暴雨发生在环流调整过程中,副热带高压快速东撤导致对流云团在东移过程中迅速减弱消亡;（2）暴雨的水汽主要来自南海,低空偏南风急流的维持为连续暴雨提供了源源不断的水汽输送和持续的能量供应,3场暴雨的中心均出现在位于低空急流出口区左侧水汽辐合中心的巴中地区;（3）造成严重洪涝灾害的前2场区域性大暴雨过程期间,从地面到高层形成了“辐合-辐散-辐合-辐散”接力式上下大气运动的动力结构,大气层结处于高能和对流不稳定状态,且有冷空气触发,大暴雨发生在能量锋区偏向暖区一侧。     

一次持续大范围暴雨过程诊断分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料等对2010年7月10—13日江苏持续大范围暴雨过程进行诊断分析。结果表明:持续渗透的冷空气和同时存在东西两股水汽通道是此次持续大范围暴雨过程产生的关键;高空急流的位置对暴雨的落区有明显的指示作用,而低空急流的强弱对降水量的大小起着决定性的作用。当高空急流南侧的急流风速等值线密集区在3个纬距内急流风速差达到10 m/s,同时低空急流中心达到12 m/s时,在两个急流带之间易产生区域性暴雨或区域性大暴雨天气;涡度和散度场的高低空中心与暴雨的落区有很好的对应关系;对高低空急流、涡度、散度等时间平均场的分析,可以判断持续大范围暴雨过程中区域性大暴雨的落区。     

黄土高原上两次低空东北急流大暴雨的诊断分析

通过对黄土高原上两次没有低空西南急流参与的区域性大暴雨的分析，发现低空东北急流在两次暴雨中份演了主要角色，因此，称这类暴雨为东北急流暴雨，与西南急流对比分析后认为，两种急流有很大同，东北急流具有自己的特点。文章最后给出了东北急流暴雨的三股气流模式。     

低空急流对黄土高原大暴雨的作用

利用天气图、物理量和多普勒雷达资料对2005年7月2日凌晨发生在黄土高原延川县的突发性大暴雨天气进行综合分析。结果表明:大暴雨发生在700 hPa低涡附近;700 hPa西南急流为大暴雨提供了充沛的水汽和能量;多普勒速度图证实了700 hPa低空急流的形成是大暴雨产生的主要原因,大暴雨夜发性是低空急流的日变化造成的。     

2006年7月2日陕北南部大暴雨成因分析

利用常规资料、新一代天气雷达观测资料和1°×1°NCEP资料对2006年7月2日发生在陕北南部的一次区域性暴雨、局地大暴雨过程诊断分析。分析表明：该次区域性暴雨、局地大暴雨天气过程发生在西太平洋副热带高压持续西伸北抬后缓慢撤退的过程中,低空气旋性环流及其前部的暖湿切变线是形成暴雨的直接影响系统。低空急流为暴雨提供了源源不断的暖湿气流和不稳定能量,地面辐合是触发对流发展和释放不稳定能量的中尺度条件,有利的涡度散度场耦合、垂直运动的强烈发展和水汽输送及辐合形成了暴雨天气。     

低空急流与山西大暴雨的统计关系及流型配置

利用山西省气象信息中心归档的109个测站1957—2008年的暴雨观测资料、高低空常规气象观测资料及山西省水文站的部分暴雨监测资料,研究了低空急流与山西省区域性暴雨、大暴雨以及特大暴雨的特征。结果表明:1957—2008年的192个暴雨日(区域性暴雨)、118个大暴雨日、10个特大暴雨日,有偏南风(或偏东风)最大风轴相伴出现的分别有165,110和10次,分别占其总次数的86%,93.2%和100%,表明其预示性极强;当山西大暴雨中有台风介入时,台风一般沿25°N以南西行,在其北侧与副热带高压之间形成强的东到东南风带,经鄂西北、豫西一带受西风槽或高原低值系统前部的偏南气流阻挡折向西北使副热带高压西北侧的西南气流加强,形成中尺度低空西南急流;当无台风介入时,热带辐合区一般在17°N以南,高原低值系统活跃,副热带高压与高原低值系统之间形成的天气尺度西南低空急流常常伸向黄河中游,大暴雨的落区主要在太原以南地区;根据高、低空急流的位置以及有、无台风介入,归纳出的6种大暴雨预报模型基本涵盖了山西大暴雨的落区与中、低空急流的关系,但中、低空急流的类别、位置不同以及经、纬向副热带高压、500hPa急流、西风槽、高原槽和台风等的不同配置,可使大暴雨的落区和强度不同。     

Heavy Rainfall Associated with a Monsoon Depression in South China: Structure Analysis

A heavy rainfall associated with the deepening of a monsoon depression happened in the summer of 2005. This process was first diagnostically analyzed and the 3D structure of the monsoon depression was discussed~ then this structure was compared with those of the monsoon depression in South Asia and the low vortex in the Meiyu front. The results showed that the heavy rainfall directly resulted from a monsoon depression in South China~ and the large-scale environment provided a favorable background for the deepening of the monsoon depression. The 3D structure of the monsoon depression was as follows. In the horizontal direction, there existed a convective cloud band to the south of the monsoon depression, which lay in a convectively instable area, with a relatively strong ascending motion in the mid and low levels of the troposphere, and the ascending motion matched well with a moist tongue, a convergence area, and a band of positive vorticity in the mid and low levels of the troposphere. In the vertical direction, the depression had an obviously cyclonic circulation in the mid and low levels of the troposphere, but no circulation from above 300 hPa. The monsoon depression corresponded to convergence and positive vorticity in the low levels, but to divergence and negative vorticity in the upper levels. The upward draft of the depression could reach the upper levels of the troposphere in the west of the depression, while the descending motion lay in the east. There was a low-level jet to the south of the depression, while the upper-level jet was not obvious. The depression was vertically warm in the upper levels and cold in the low levels, and the axis of the depression tilted southeastward with height, whose characteristics were different not only from the monsoon depression in South Asia but also from the low vortex in the Meiyu front.     

陕西2003年持续性暴雨高低空急流特征分析

本文利用常规资料、T213格点资料,对造成2003年8月24日~9月7日陕西省持续性暴雨、大暴雨过程的主要影响系统高空急流、低空急流的天气学、动力学特征及其与暴雨关系进行了分析,结果表明,在这次持续性暴雨过程中,高空急流及其南亚高压与低空偏南风或急流的有利配置是次级环流得以维持、对流持续和重建的重要机制。     

登陆热带气旋与夏季风相互作用对暴雨的影响

利用《热带气旋年鉴》资料、NCEP/NCAR再分析资料采用动态合成分析方法,研究了登陆热带气旋降水与夏季风急流之间的关系,同时对登陆热带气旋与夏季风急流发生相互作用的典型个例强热带风暴Bilis (0604) 利用数值模拟方法研究了二者之间的相互作用对暴雨的影响。结果表明:登陆后造成大范围强降水的热带气旋往往与低层急流长时间相连,其水汽通量和潜热能显著大于弱降水热带气旋。数值试验结果表明:夏季风低空急流向热带气旋输送水汽对热带气旋结构维持有利,当水汽输送被截断后,热带气旋气旋性结构被破坏,强降水减弱、范围明显缩小;季风急流风速增强时可增加水汽通量输送,使得强降水范围增加、强度增强;在夏季风影响背景下,热带气旋在陆上的移动改变水汽和不稳定能量的分布,而热带气旋本身独特的动力结构使得强降水强度增加。     

华南季风低压暴雨及其结构分析

文中对2005年夏季华南的一次季风低压大暴雨过程进行了诊断分析,讨论了该季风低压的三维结构,并将其与南亚季风低压和梅雨锋上低压系统的结构进行了对比分析。结果表明,这次暴雨过程由华南季风低压直接引起,造成大暴雨的季风低压产生在有利的大尺度环流背景下。这次华南季风低压的三维结构特征为:在水平方向上,季风低压的南侧是一条对流云带,在对流层中低层,季风低压基本上处于对流不稳定并伴随有较强的上升运动;它对应中低层的湿舌、辐合区和很强的正涡度带。在垂直方向上,季风低压在对流层中低层有明显的气旋性环流,在300 hPa以上无反映。它对应低层辐合和气旋性涡度,高层辐散和反气旋性涡度。季风低压的上升气流可达对流层高层,主要上升运动区位于低压的西侧,主要下沉运动区位于低压的东侧。季风低压南侧有低空急流存在,但高层急流并不明显;季风低压的热力结构为上暖下冷。华南季风低压的轴线随高度向东南方向倾斜。这种种特征,与南亚季风低压和梅雨锋低压均有较大不同。     

热带和副热带环流对东亚低纬度冬季风强度影响

东亚冬季风具有南北一致变化和南北反相变化两种主要模态。与第一模态反映的南北贯穿的冬季风整体强弱变化不同,第二模态体现了低纬度（中国南方地区）冬季风强弱变化不依赖于中高纬度（中国北方地区）冬季风强弱、甚至与之相反的变化状态。本文利用经验正交函数分析、相关分析、偏相关分析等方法重点研究了在第二模态背景下,低纬度（中国南方地区）冬季风强弱变化对应的热带和副热带环流异常特征。研究发现:热带辐合带是影响低纬度冬季风的一个重要系统。当热带辐合带加强并向北推进时,热带西太平洋及南海地区对流上升运动相应加强。这一上升支可能强迫出低层偏北风异常,从而引起低纬度冬季风加强。此外,副热带高空急流是影响低纬度冬季风的另一个重要系统。急流轴上风速加强会造成入口区准地转偏北风的异常,它强迫出的正次级环流也会相应加强,对应急流北侧的异常下沉和南侧的异常上升,并促使低层产生偏北风异常,也即促进了低纬度冬季风加强。进一步考察热带辐合带对流活动和副热带急流风速异常对低纬度冬季风的独立和协同影响发现,前者的影响相对更为重要。而在二者同时增强的综合作用下,可引起中国南部35°N以南地区的偏北风异常显著增强,反之亦然。上述结果揭示,冬季低纬度风场的变化不仅受到北方冷空气爆发的影响,它还受制于热带、副热带环流系统异常的共同调控作用。     

“2004.7”沙澧河流域特大暴雨成因分析

应用常规、加密气象资料及卫星云图,分析了2004年7月16～17日沙澧河流域特大暴雨成因.结果表明：高、低空急流耦合区中西南低涡及MCC特征云团的形成和维持是造成此次特大暴雨的直接影响系统.提出利用逐时的中尺度辐合中心、卫星红外云图云顶亮温及雷达回波降水率做中尺度雨团量级预测思路.     

“15.7”广西超长持续性暴雨过程多尺度特征分析

利用多源气象资料,通过综合诊断分析方法,对2015年一次广西持续性暴雨过程进行多尺度特征分析。(1) 南亚高压经历了双体型构建,副热带长波槽有利于冷空气南下和高空急流的建立。El Ni?o状态下,副高强度偏强,位置偏西、偏南,有利于暖湿气流向广西输送。南亚高压过渡层与副高对峙,有利于冷暖空气在广西交汇。(2) 影响天气系统有高空槽、切变线、冷锋、低空急流、季风槽及低涡等多天气系统。降雨分为锋前暖区、锋面、高空槽加强、季风槽与低涡等四个阶段。(3) 中尺度特征为锋前暴雨发生在MCC云团形成到减弱期,雷达强回波呈弓型,对流性强;锋面暴雨发生在MCC减弱后云带,雷达强回波为弓型向直线型转换,对流性减弱;高空槽加强暴雨为直线型云系和雷达回波增强;季风槽与低涡暴雨为增强的涡旋型云系和雷达强回波。(4) 暴雨发生在总体地势为云贵高原下坡和地面喇叭口地形辐合的桂西北、海陆分布差异的沿海及山脉迎风坡的桂东南。可见,长时间持续性暴雨过程是一个多尺度和多天气系统相互作用的结果,暴雨发生在有利的大尺度环流背景和天气系统配置下的中小尺度系统频繁发生处,地形助推暴雨作用明显。深刻理解持续性暴雨发生的尺度特征可提高该类天气预报能力。      

A diagnostic study of two heavy rainfall events in South China

South China is prone to heavy rainfall which may occur both in the pre-monsoon and the monsoon season. The responsible synoptic systems and the water-vapor sources, however, can be substantially different for different seasons. In this study, we aim to develop conceptual models for typical heavy rainfall events in South China through diagnostic case studies. A number of events have been analyzed using the NCEP/NCAR data, but the discussions here are focused on two representative events, one for the pre-monsoon season and the other for the monsoon season. Both events are found to be associated with extensive moist convective instability in the lower part of the troposphere. For the pre-monsoon case the instability was much weaker and the uplift of the warm moist air was provided by the cold air intrusion related to a weak cold front. The moist potential vorticity theory can be used to explain the increase of vorticity and vertical velocity in the lower part of the troposphere. For the monsoon event, the lower troposphere was extensively and strongly unstable and the upward motion was provided by the shear of a southwesterly low-level jet (LLJ) which appeared to be driven, at least partially driven, by the upper-level jet. In both events, LLJ played a major role in not only providing the dynamic conditions but also the supply of water vapor for heavy rainfall in South China. The diagnostic results presented in this study provide a useful guidance for future numerical simulations.     

南海夏季风爆发早晚的经向环流异常的机理研究

南海夏季风爆发与东亚地区的局地经向环流密切相关.本文利用线性局地经向环流诊断模式,定量诊断分析了1979~2003年5月1~15日的局地经向环流及其在夏季风爆发早晚年的差异,分析找出了在该关键时段对经向环流异常有正贡献的主要因子,从而确立影响季风爆发的相应天气过程及贡献机制.结果表明,在季风爆发早年期间,局地经向环流异常呈现为"Hadley环流"形态:上升运动(下沉运动)影响南海中北部(江淮地区),低空非地转南风(北风)影响南海中南部(华南和江南地区).季风爆发晚年的情况则与季风爆发早年相反.对造成经向环流异常的各个因子进行定量分析发现,经向分布不均匀的潜热加热的贡献作用最大,其次是温度平流和西风动量输送过程,与越赤道气流有关的边界效应则对南海中南部的低空南风有一定贡献.相应的天气学分析表明,季风爆发偏早年的副热带高空急流强度偏强且位置偏南,其动量输送过程导致对流层上层出现非地转南风、急流轴南侧(北侧)的华南(华北)地区出现高空辐散(辐合)和低层辐合上升(辐散下沉).与此同时,中纬度西风带扰动的南下和副热带高压脊从南海地区的撤出,中低层温度平流导致华中地区冷却和南海中北部增暖,进一步加强低纬地区上升、中纬地区下沉的经向环流异常.华南地区异常的非地转北风与南海中南部异常的非地转南风,显著加强了南海中北部的低空水汽辐合和对流潜热释放,从而激发出强烈上升运动.由此可见,中低纬天气系统配置能有效调节中国东部及南海地区的潜热加热和冷暖平流的南北分布,从而引起与季风爆发对应的局地经向环流的显著变化.     

高低空急流和水汽凝结过程对锢囚锋环流演变的影响

文中利用包括湍流摩擦耗散的原始方程模式研究了高空西风急流、低空南风急流和水汽凝结过程对锢囚锋环流时间演变和降水强度变化的影响 ,计算结果表明 ,水汽凝结过程与高空西风急流或低空南风急流的共同作用对锢囚锋环流的演变起非常重要的作用 ,能在锢囚锋区形成强中尺度深对流系统 ,与干大气中高空西风急流对锢囚锋环流的作用远大于低空南风急流的情况相反 ,在存在水汽凝结过程的湿大气中 ,低空南风急流对锢囚锋的影响远大于高空西风急流 ,它产生的降水过程时间更长 ,降水强度更大 ,降水范围更广 ,是锢囚锋区产生强中尺度降水的重要因子。