中亚低涡背景下新疆连续短时强降水特征分析

利用新疆2005—2014年5—9月经过整编的105个气象站逐小时地面降水资料、美国国家环境预测中心和大气研究中心NECP/NCAR的空间分辨率为2.5°×2.5°逐日再分析资料,提出了中亚低涡背景下新疆连续短时强降水定义,分析了中亚低涡背景下新疆连续短时强降水的时空分布特征,中亚低涡不同发展阶段新疆连续短时强降水的环流特征。结果表明:(1)中亚低涡背景下新疆连续短时强降水呈现北部多于南部、西部多于东部、山区多于平原和盆地的分布特征,4个高频中心分别位于塔城北部、伊犁河谷、中天山、南疆西部山区,海拔在1800~2000 m的站点出现次数最多。(2)近10 a 5—9月,中亚低涡背景下新疆连续短时强降水具有明显的日变化,呈单峰分布型,主要发生在14—04时,约占76%,峰值在18—22时。连续短时强降水有明显的年变化,7月最多,达0.9次/a,8月次之,为0.8次/a,5月最少,只有0.1次/a。(3)中亚低涡发展期低涡西南部强锋区造成短时强降水,成熟期分为长时间和短时间持续短时强降水环流型。长时间环流型低涡前部强西南气流造成短时强降水,短时间型分低涡前强西南气流和低涡底部强锋区造成短时强降水,消亡期低槽后部西北气流和低槽前部西南气流均可造成短时强降水。     

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。     

陕西黄土高原短时强降水时空分布及环流特征

利用2004—2018年陕西榆林、延安市所辖25个国家气象站逐小时降水量及年降水量,分析了陕西黄土高原短时强降水的时空分布特征和雨强特点。结果表明：（1）短时强降水最早出现在5月上旬,最晚在10月中旬,6月下旬至8月下旬是集中出现时段,占总频次的89%,其中7月下旬出现最多;短时强降水出现频次和日数的年代际变化呈阶梯上升趋势,并有较大的年际差异,有3 a左右的周期变化。（2）短时强降水以单站和局地强降水居多,单站强降水占短时强降水总日数的64%,局地强降水占22%。（3）短时强降水的日变化表现为17时最多,10时最少,下午（14—19时）为高发时段;大多数短时强降水时间尺度为1 h以内,占总频次的92%;雨强以20～39.9 mm/h最多,占总频次的93%,雨强≥50 mm/h的极端强降水偶有出现。（4）短时强降水的空间分布有2个高中心,分别是无定河流域和洛河流域,无定河流域的吴堡雨强最大达73.5 mm/h。（5）多强降水年（强年）和少强降水年（弱年）的环流形势对比发现,强年500 hPa副高偏强,584 dagpm线在黄土高原形成槽区,中高纬度经向热力差异较大,200 hPa急流偏强,700 hPa南支气流偏强,西南和东南两条水汽通道到达陕西黄土高原,Δθse(850-500)达到10～12 ℃,而弱年上述特征不明显。     

贵阳市汛期短时强降水时空分布特征

利用加密自动气象观测站和国家气象观测站逐小时观测资料,分析了贵阳市2014-2019年汛期（4-9月）短时强降水时空分布特征。结果表明：贵阳市汛期短时降水呈现中部多,南北少的空间分布特征,大值中心位于清镇市中南部-观山湖区-白云区一带,该区域也是降水量最多,短时强降水贡献最大的区域。贵阳市汛期短时强降水集中在5-8月,其中6月最多,7月次之;一天中相对高值时段为23-03时、7-8时和20-21时,不同月份短时强降水频次日变化存在差异;持续时间≥3h的短时强降水过程集中在清镇市中南部-观山湖区-白云区-乌当区西部一带,次高频区域集中在花溪区中南部及修文县南部;根据影响系统不同,将区域≥20%的短时强降水分为4类,其中低涡切变型最多,占50.9%,冷锋低槽型占35.9%,梅雨锋型占9.4%,两高切变型占3.8%。     

新疆短时强降水天气主要流型及环境参量特征分析

利用近10年新疆暖季(5-9月)常规观测、区域自动站小时降水资料,对468个短时强降水过程的主要流型、关键环境参数特征及预报阈值进行讨论.结果表明:新疆短时强降水的流型有中亚低槽(涡)、西西伯利亚低槽(涡)、西北气流等3种,中亚低槽(涡)是影响新疆短时强降水的主要流型;探空温湿廓线可分为Ⅰ型(整层干)、Ⅱ型(上干下湿)...     

黔西南短时强降水时空特征分析

利用黔西南州2006—2016年8县站全年逐小时降水量,对短时强降水特征及其与暴雨的关系进行分析,得出:(1)87%的短时强降水集中在20～40 mm/h,空间基本特征为"东多西少";94%的短时强降水出现在5—8月,3个级别的短时强降水都是在6月到达峰值;20～40 mm/h的短时强降水频次明显大于其它级别,60 mm/h的短时强降水只在夏季出现过;短时强降水主要出现在夜间,占总频次的70%,白天为低发时段,其中46%的短时强降水出现在前半夜,后半夜占25%,上午出现的频次最少,且3个级别的短时强降水都是在前半夜出现的频次最多。(2)黔西南州68%的暴雨天气中伴有短时强降水,二者的相关系数为0.94;所有短时强降水累计频次、暴雨日数与暴雨过程中出现的短时强降水的累积频次三者的空间分布基本特征均为"东多西少";暴雨量与当日最大小时降水量为显著正相关关系。     

昆仑山北坡短时强降水天气分型及雷达回波特征分析

应用昆仑山北坡小时、分钟降水资料以及和田C波段多普勒天气雷达资料,分析近8年该区域短时强降水天气分型,对比分析对流云与混合云2型5类短时强降水的回波强度、顶高、垂直液态含水量等回波特征量值以及持续时间的差异.得出昆仑山北坡短时强降水中,中亚低涡(槽)型环流形势和块状多单体回波最多,昆仑山北坡无超级单体回波.需高度关注3...     

新疆短时强降水天气系统环流配置及雷达回波特征

利用2010—2018年新疆105个国家站、1240个区域自动站逐时降水资料及8部多普勒天气雷达资料,从预报业务应用角度提出新疆短时强降水过程定义并遴选468次短时强降水过程,分析短时强降水影响系统环流配置和雷达回波特征。结果表明新疆短时强降水的影响系统主要有中亚低槽(涡)、西西伯利亚低槽(涡)、西北低空急流。造成新疆短时强降水的对流风暴主要有合并加强型、列车效应型和孤立对流单体型,其中合并加强型最多,占45.1%,孤立对流单体型占34.8%,列车效应型最少,占20.2%,且各区域对流风暴的影响比例也有一定差异。南疆短时强降水过程中多普勒雷达最大反射率因子强度(Z max)、强回波中心顶高(D max)、回波顶高(ET)、最大垂直累积液态水含量(VIL)预警阈值小于北疆,且伊犁州最大,阿克苏最小,伊犁州短时强降水以低质心回波为主,其他区域则为低质心和高质心回波。     

豫东地区短时强降水时空分布特征及物理量指标分析

利用1985-2018年汛期(5-9月)豫东地区20个国家站小时降水资料和2011-2018年同期豫东地区区域自动站观测数据、NCEP(1°×1°)再分析资料、高空地面观测资料等,统计分析了该区域小时雨强分别≥20mm/h、≥30mm/h和≥50mm/h的短时强降水时空分布特征,结果发现:豫东地区近34年汛期平均年降水量为458.9～577.5 mm/a,短时强降水次数为72.8次/a;2000年是短时强降水多发年份,≥20mm/h的雨强出现158次,是常年平均次数的1.17倍;主汛期的7-8月是不同强度短时强降水多发时期,34年来共计发生≥20mm/h的短时强降水1821次,占同强度短时强降水总次数(2476次)的近74.0%;在短时强降水的日变化中,05时是不同强度短时强降水多发时段,20时为次多发时段。对不同环流背景影响下短时强降水过程的水汽、动力、热力及能量等物理量作统计分析,低槽型短时强降水过程的动力条件优于其他两个类型的,850hPa涡度平均值达3.8×10~(-5)s~(-1),700hPa垂直速度平均值达-0.36 Pa·s~(-1);副高边缘型短时强降水过程不稳定能量条件优势显著,850hPa假相当位温平均值达354.1 K,500-850hPa假相当位温差的平均值达-17.80℃,K指数平均值为38.1℃、CAPE值平均值为2075.0 J·kg~(-1);而台风倒槽型短时强降水过程则在水汽输送方面更具优势,850 hPa比湿平均值为15.5g·kg~(-1),整层可降水量达70.0 mm。     

乌东德水电站开建以来坝区暴雨的统计研究

对乌东德水电站开建以来坝区暴雨及伴随的短时强降水时空分布进行统计研究,并划分出暴雨天气概念模型。结果表明:乌东德水电站开建以来坝区共出现18个暴雨日,平均3.0个/a,暴雨自6月上旬开始出现,到10月上旬结束,出现暴雨最多的季节是夏季,多为范围小的局地性暴雨出现。暴雨日数、年平均降水量、20~30mm h-1及≥20mm h-1的短时强降水的空间分布均呈现“西北多东南少”的特征。20~30mm h-1的短时强降水发生频次最多(占63.6%),其次为30~40mmh-1(占27.3%),40~50mm h-1最少(仅占9.1%)。短时强降水及不同等级短时强降水均表现为夜间高发、白天低发的日变化特征。总结归纳出切变冷锋型8次(占44.4%)、两高辐合型4次(占22.2%)、西南涡型2次(占11.1%)、孟加拉湾风暴型2次(占11.1%)、切变线型1次(占5.6%)和高空槽型1次(占5.6%)六类暴雨天气概念模型。      

柴达木盆地降水的时空分布特征

利用柴达木盆地11个国家气象站(2017年3月—2018年2月)及28个区域气象站(2017年6—8月)月降水量资料,运用线性回归订正法和比值订正法推算柴达木盆地的年降水量,进一步分析柴达木盆地降水量季节变化及空间分布特征。结果表明:(1)柴达木盆地降水量年内分配极不均匀,呈单峰性,峰值出现在7月,5—9月(汛期)降水量占全年的87.4%。季节差异非常明显,降水主要集中在夏季;(2)年降水量空间分布特征:柴达木盆地年降水量各地差异极为显著,降水量整体表现为从东向西逐渐减少。最大值出现在天峻,最小值出现在冷湖。用2种方法推算的年降水量最大值出现在柴达木盆地东北部祁连山南麓的木里镇,其次在格尔木市南部出现了两个相对的大值中心,中间区域(93°～97°E)由四周山区向盆地中心逐渐减少的形势表现得更加清晰。夏季降水量的空间分布与年降水量的空间分布完全一致。(3)国家气象站模型中降水量分布只受经度和海拔高度的影响,而线性回归法和比值订正法模型中降水量的分布不仅受经度和海拔高度的影响,还受纬度的影响,三者的贡献率由大到小的排序是经度海拔高度纬度。     

Rainfall distribution and regime in Central America

Summary Seasonal variations of the atmospheric circulation on the western flanks of the North Atlantic Anticyclone imply upward motion over the Caribbean Sea during the summer half-year, with a secondary minimum in July and August, while ascending motion decreases from November onward, and a strong subsidence develops towards the end of the winter half-year. This is associated with variations in the persistence of the trade inversion and the development of the Easterly Waves.The precipitation regime over the Caribbean Sea follows closely the seasonal variations in the field of large-scale vertical motion. A large variety in rainfall distribution and regime is found, on the other hand, on the Central American Isthmus. In qualitative terms, this is controlled by the orientation of mountain ranges and the configuration of coast lines relative to the seasonal flow patterns, that is orographic and stress-differential induced divergence and convergence effects. Due to the latitudinal variation of the Coriolis parameter, stress-differential induced divergence effects should be particularly pronounced in the tropics. The causes for the regional variations in the beginning of the rainy season and the secondary rainfall minimum in midsummer are discussed particularly.An altitudinal belt of maximum rainfall below the 1,000 m level is found in large parts of the Central American mountains. Recent climatic fluctuations display regional differences which appear to be greatly due to orographic and stressdifferential induced divergence effects.

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Zusammenfassung Jahreszeitliche Zirkulationsschwankungen auf der Westflanke der Nordatlantischen Hochdruckzelle sind verbunden mit aufsteigender Bewegung über dem Karibischen Meer während des Sommerhalbjahrs, mit einem sekundären Minimum im Hochsommer; von November an wird die Aufwärtsbewegung geringer, und ein starkes Absinken entwickelt sich gegen Ende des Winterhalbjahres. Änderungen der großräumigen Vertikalbewegung gehen mit Schwankungen in der Intensität der Passatinversion und der Ausbildung der Easterly Waves einher.Das Niederschlagsregime über dem Karibischen Meer folgt im wesentlichen den jahreszeitlichen Schwankungen der großräumigen Vertikalbewegung. Starke Gegensätze in Niederschlagsverteilung und-regime prägen sich andererseits auf der mittelamerikanischen Landbrücke aus. Sie sind im wesentlichen bestimmt durch Orientierung der Gebirge und des Küstenverlaufes in bezug zum jahreszeitlich veränderlichen Strömungsfeld. Orographische Effekte und Schubspannungs-unterschiede zwischen Land und Meer haben eine große Bedeutung für horizontale Strömungsdivergenzen in der Reibungsschicht. Wegen der Breitenabhängigkeit des Coriolis-Parameters sollten sich diese Effekte besonders stark in den Tropen auswirken. Die Ursachen für die ausgeprägten regionalen Unterschiede im Beginn der Regenzeit sowie das sekundäre Niederschlagsminimum im Hochsommer werden besonders diskutiert.In weiten Teilen der mittelamerikanischen Gebirge kann eine Höhenstufe maximalen Niederschlags unterhalb des 1000 m-Niveaus festgestellt werden. Klimaschwankungen der letzten Jahrzehnte zeigen regionale Unterschiede, die vor allem durch orographische Effekte und Schubspannungsunterschiede bedingt zu sein scheinen.

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Resumen Variaciones estacionales de la circulación atmosférica al lado occidental del Anticiclón del Atlántico del Norte están relacionados con el campo del movimiento vertical sobre el Mar Caribe. Hay un movimiento ascendente durante la mitad vernal del año, mostrando cierta disminución en los meses de Julio y Agosto. Una subsidencia pronunciada, por otra parte, suele desarrollarse hacia el final de la mitad invernal del año. Los cambios estacionales en el campo del movimiento vertical van junto con variaciones en la intensidad de la inversion de alísios y de las Ondas del Este.El régimen de lluvias sobre el Mar Caribe está conforme con las variaciones estacionales en el campo del movimiento vertical. En el Istmo Centroamericano, por otra parte, hay grandes contrastes en la distribucion regional y el régimen de lluvias, las cuales se deben a la orientación de las cordilleras y de las costas con respecto a los flujos atmosféricos dominantes. Diferencias en las condiciones aerodinámicas entre la superficie del mar y superficies terrestres, por otra parte, causan efectos de divergencia o convergencia en la faja costera. Debido a la variación latitudinal del parametro de Coriolis, dichos efectos deberían de ser particularmente importantes en los trópicos. Se discutan especialmente las causas para las differencias regionales que existen respecto al comienzo de la estación lluviosa.En gran parte de las montanas de Centro America hay un piso con lluvias máximas, situado debajo de 1,000 m, con una disminución pronunciada monte arriba. Las fluctuaciones climáticas de los ultimos decénios demuestran un carácter distinto en las varias partes del Istmo, lo que parece ser debido a efectos regionales de divergencia y convergencia.

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Résumé Les variations saisonnières de la circulation atmosphérique sur le flanc ouest de l'anticyclone situé sur l'Atlantique septentrional impliquent un mouvement ascendant de l'air au-dessus de la Mer des Caraïbes durant le semestre d'été. Ce mouvement est interrompu par un minimum secondaire en juillet et août. La durée de ces mouvements ascendants diminue à partir du mois de novembre et un fort courant subsident s'y développe vers la fin du semestre d'hiver. Ces mouvements sont associés aux variations de l'inversion des alizés et à l'évolution de l'ondulation de l'est.Le régime des précipitations de la Mer des Caraïbes suit étroitement les variations saisonnières du champ des mouvements verticaux à grande échelle. On recontre par contre une grande diversité dans les régimes et la distribution des précipitations en Amérique Centrale. Cette constatation se contrôle qualitativement par l'orientation des chaînes de montagne et la configuration des côtes par rapport aux modèles d'écoulement saisonnier. C'est à dire que cette diversité est due à des effets de divergence et de convergence provenant des conditions orographiques et des conditions de frottement différencié entre la terre et la mer. Du fait de la variation du paramètre de Coriolis avec la latitude, les effets de divergence provoquée par le dit frottement différencié doivent être spécialement prononcés sous les tropiques. On discute ici en particulier les causes des variations régionales du début de la saison des pluies et du minimum secondaire des précipitations au milieu de l'été.Une ceinture du maximum des précipitations se retrouve au-dessous de 1000 m d'altitude dans la plus grande partie des montagnes de l'Amérique Centrale. Des fluctuations climatiques récentes présentent des différences régionales qui semblent dues principalement à des effets orographiques et à la divergence produite par le frottement différencié de l'air sur la terre et la mer.

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With 16 Figures

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A financial support by the University of Wisconsin Research Committee during the writing stage of this work is gratefully acknowledged.     

麻阳县暴雨时空分布规律探析

通过对麻阳气象局成立以来41年气候历史资料3个档次暴雨(日降水量≥50mm、≥100mm、≥200mm)日数的统计分析,探讨麻阳多年来暴雨的年际、月际变化趋势,从而揭示麻阳县暴雨的时空分布特点和规律.     

常州雷灾分布特征及风险区划

基于欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）集合预报系统资料,评估和讨论了2008年1月我国南方发生严重冰冻雨雪灾害期间欧亚中高纬阻塞形势的预报效果.结果表明,2008年1月阻塞形势发生频率极端偏高,ECMWF集合预报的阻塞发生频率随着预报时效的延长逐渐降低.环流预报效果检验表明,预报时效大于6d时,集合平均的预报效果好于确定性预报,因此集合预报的优势主要体现在中期预报时段.对阻塞形势的可预报性的分析表明,阻塞崩溃期间的可预报性低于阻塞建立期间.另外,通过集合预报可以获得阻塞发生的概率,从而提前为预报员提供可能发生阻塞的信号.     

Global rainbow distribution under current and future climates

Rainbows contribute to human wellbeing by providing an inspiring connection to nature. Because the rainbow is an atmospheric optical phenomenon that results from the refraction of sunlight by rainwater droplets, changes in precipitation and cloud cover due to anthropogenic climate forcing will alter rainbow distribution. Yet, we lack a basic understanding of the current spatial distribution of rainbows and how climate change might alter this pattern. To assess how climate change might affect rainbow viewing opportunities, we developed a global database of crowd-sourced photographed rainbows, trained an empirical model of rainbow occurrence, and applied this model to present-day climate and three future climate scenarios. Results suggest that the average terrestrial location on Earth currently has 117 ± 71 days per year with conditions suitable for rainbows. By 2100, climate change is likely to generate a 4.0–4.9 % net increase in mean global annual rainbow-days (i.e., days with at least one rainbow), with the greatest change under the highest emission scenario. Around 21–34 % of land areas will lose rainbow-days and 66–79 % will gain rainbow-days, with rainbow gain hotspots mainly in high-latitude and high-elevation regions with smaller human populations. Our research demonstrates that alterations to non-tangible environmental attributes due to climate change could be significant and are worthy of consideration and mitigation.     

近30a黔南地区辐射雾和雨雾时空分布特征

利用1991-2020年黔南地区12站逐日最小能见度、降水量、日照时数、云量、气温、相对湿度、风速等气象观测资料,对辐射雾和雨雾进行判定,采用正交函数分解（EOF）、Mann-Kendall突变检验、线性倾向估计等方法分析其时空分布特征。结果表明：黔南地区辐射雾和雨雾时空分布差异较大,辐射雾高发区为平塘、罗甸、龙里,雨雾为独山、都匀、长顺。都匀、龙里、长顺、瓮安、平塘、福泉、荔波、罗甸近10a辐射雾明显减少或雨雾异常增多,次区域特征显著;辐射雾日比雨雾日多42.2%,辐射雾占大雾过程87.1%,雨雾占13.9%,辐射雾主要在夏末至秋冬季,雨雾主要在冬季至初春;辐射雾2011年之后明显减少、雨雾2017年之后急剧陡升,均发生显著突变;辐射雾有9站呈减少趋势,雨雾有8站呈现增加趋势。     

福建省不同短历时暴雨时空分布特征

利用福建省20个气象站1963—2012年降水资料,分析短历时(1 h、3 h、6 h)及24 h降水强度达暴雨和大暴雨频次的时空分布特征以及暴雨极值的空间分布。结果表明:对于暴雨级别,不同历时暴雨频次的空间分布特点基本相同,表现为全省3个暴雨的高发区,分别位于南部的漳州至龙岩西南部、东北部的宁德沿海以及西北部的南平西部;对于大暴雨,6 h、24 h历时的大暴雨高频区位于沿海,内陆较少。年代际变化趋势为,1 h、3 h、6 h短历时暴雨频次大多数台站以自然变动为主,或略为增加的趋势,24 h长历时暴雨频次增加的趋势强于短历时。大暴雨各历时大多数台站有略增加趋势,1 h、3 h历时的增加趋势强于6 h。内陆暴雨的月际分布呈单峰型,6月为峰值,6 h以上历时暴雨频率为全年最大;沿海暴雨月际分布呈双峰型,峰值在6月和8月,雨季1 h、3 h历时暴雨频率占全年的比例最大,夏季6 h、24 h历时暴雨频率最大。     

Climatic features of cloud water distribution and cycle over China

Analyses of cloud water path(CWP)data over China available from the International Satellite Cloud Climatology Project(ISCCP)are performed for the period 1984-2004.Combined with GPCP precipitation data,cloud water cycle index(CWCI)is also calculated.The climatic distributions of CWP are found to be dependent on large-scale circulation,topographical features,water vapor transport and similar distribution features which are found in CWCI except in the Sichuan Basin.Influenced by the Asia monsoon,CWP over China exhibits very large seasonal variations in different regions.The seasonal cycles of CWCI in different regions are consistent and the largest CWCI occurs in July.The long-term trends of CWP and CWCI are investigated,too.Increasing trends of CWP are found during the period with the largest increase found in winter.The decreasing trends of CWCI dominate most regions of China.The differences in long-term trends between CWP and CWCI suggest that CWP only can influence the variation of CWCI to a certain extent and that other factors need to be involved in cloud water cycle researches.This phenomenon reveals the complexity of the hydrological cycle related to cloud water.     

山东省极端气温偏态性分布和变化特征

采用山东省1961—2010年夏季日最高气温和冬季日最低气温数据,基于Box-Cox变换,分析了山东省极端高温、极端低温偏态性分布特征与变化趋势。结果显示,极端高温偏态系数具有较为显著的海陆分布特征,呈现由东南向西北左偏相对减弱,且夏季异常高温出现几率有所增加。极端低温偏态指数分布受地形和纬度的双重影响,左偏和右偏的地区接近,各占半数。在气候态,由Ⅰ态经Ⅱ态过渡到Ⅲ态的过程中,山东省大部分地区夏季极端高温偏态指数和冬季极端低温偏态指数均处于不断升高的状态,表明大部分地区夏季出现异常高温的几率处在增加的趋势中,而冬季出现异常低温的几率处在减少的趋势中。