一次季风槽造成防城港罕见连续大暴雨的诊断分析

利用常规气象资料和NCEP再分析1°×1°资料,从大气环流形势和物理量特征对广西防城港市一次连续性大暴雨过程进行诊断分析,结果表明:1)南亚高压一直位于季风槽上空,季风槽强盛且长时间维持,期间配合有高空槽、低涡触发副高边缘不稳定能量的释放,是造成连续性强降雨的直接原因;2)大暴雨期间南海季风槽强度弱于印度季风槽,正相对涡度带的大值区与槽线流线的位置比较吻合,季风槽槽区在对流层低层具有很明显的辐合特征;3)整个过程地面在越南北部靠近防城港一带存在闭合低压,南北向等压线明显,有利于强降水发生;4)水汽来源主要有孟加拉湾地区和南海地区;5)季风槽影响前后,925 h Pa的垂直螺旋度在越南北部靠近防城港一带有一个明显先增大然后维持最后减弱的过程,这对预报防城港市季风槽暴雨有一定的指示意义。     

2000—2021 年影响山东的北上台风分类及降水落区分析

将2000—2021年影响山东的15个台风，按大尺度环流形势进行分类，以台风登陆之后500 hPa中纬度是否存在槽进行分类，可以分为3类：（1）中纬度有槽且形成闭合中心，台风与槽结合，在山东产生暴雨以上量级的降水；（2）中纬度只有高空槽，降水范围最大；（3）中纬度无明显槽脊，降水量和降水范围最小。以西太平洋副热带高压（简称“副高”）的位置分类，可分为3类：（1）副高西伸脊点过120°E且北部边缘过40°N，台风沿副高外围移动，降水最少；（2）副高西伸脊点不过120°E且北部边缘过40°N，高空槽与副高在中国沿海交汇，降水范围广，山东降水与台风位置有关。位置偏西，降水范围大；位置偏东，降水主要集中在山东半岛地区；（3）副高西伸脊点不过120°E且北部边缘不过40°N，台风环流中心较强，降水最强。以700 hPa环流形势分类，分为3类：（1）700 hPa有高压坝，降水范围最小；（2）700 hPa无高压坝，东北地区有冷涡，山东降水量和降水范围最大；（3）700 hPa无高压坝，中纬度存在大槽，降水量均可达大暴雨量级。     

2013年5月7—10日永州连续性暴雨过程诊断分析

利用常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料(1°×1°)和区域站资料,对2013年5月7—10日永州连续性暴雨过程进行天气动力学、热力学诊断分析。结果表明:该次持续性暴雨过程是在高空槽、高低空急流以及地面前期暖倒槽后期弱冷空气共同影响下产生的;降水期间湿层深厚,中低层相互配合的比湿骤降陡升可能预示着一次暴雨过程中较强降水的发生,以及变化的幅度与降水的多寡有联系;水汽通量散度负值的发展高度对强降水有影响;垂直速度的发展高度、强度范围与降水量有一定关联;K指数,SI指数、CAPE等热力学指数与强降水有着较好的对应关系。     

2016年怀化2次低温雨雪天气过程对比分析

利用地面、高空常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料以及CB型多普勒雷达资料,从天气实况、环流形势、物理量场和雷达回波等方面对2016年影响怀化的2次低温雨雪天气过程进行对比分析。结果表明：“1.22”过程500 hPa中高纬呈西高东低形势,“3.9”过程呈两槽一脊形势。2次过程影响系统均包含有高空槽、低空急流、切变线和地面冷锋。“1.22”过程冷空气强度强于“3.9”过程,降雪更明显、气温更低,“3.9”过程水汽条件更好,降雨更强。700 hPa温度和地面2 m气温对怀化预报降水相态有重要指示意义。物理量方面,2次过程中南部降水量强于北部,“3.9”过程降雨量更大,表明中层水汽输送、水汽辐合以及涡度场对雨雪过程发生发展、强度和落区具有指示意义。雷达回波方面,2次过程降雪阶段主要以层状云降水回波为主。深厚的强冷空气对“1.22”过程中的降雪和低温、强暖湿气流对“3.9”过程的较强降水起着重要作用。同时,地形对降雪相态以及降水强度有一定的影响。     

华南暖区暴雨过程集合动力因子的诊断分析

选取2015—2017年4—6月发生在广东地区的20个暖区暴雨个例,利用GFS0.5°×0.5°预报场资料,分析了集合动力因子在华南暖区暴雨中的分布特征。研究结果表明:(1)在广东省的四类主要暖区暴雨中,锋前低槽暴雨中各集合动力因子和累积降水的相关性最高,其次是西南急流暴雨,而回流暴雨中的相关性最差。锋前低槽暴雨与回流暴雨有共同的相关性较好的集合动力因子,高空槽和副热带急流暴雨与西南急流暴雨也有共同的相关性较好的集合动力因子。(2)选取各类暖区暴雨中对降水表征最好的集合动力因子分别构建了3个量级的权重指数(量级分别为10~(-3)、10~(-1)和10~2),发现各量级的权重指数随着降水量级的增大而增大,说明权重指数对分析判断不同量级的降水具有很好的指示作用。(3)采用各量级权重指数的中位数作为判断降水等级的阈值,并利用3个量级的权重指数可以综合判断降水的强度等级,这为降水的量级预报提供了一个客观化指标。这些结果进一步提高了集合动力因子在华南暖区暴雨预报中的实际应用能力。     

一次冬季持续性暴雨过程的诊断分析

利用MICAPS常规观测资料与NCEP1 °×1°再分析资料对2010年1月21-23日华南北部发生的一场连续性大范围暴雨降水过程进行了诊断分析.结果表明,在稳定的大环流背景下,南支槽和切变线直接触发了本次暴雨降水,槽前以及副高边缘的西南急流为降水提供了有利的水汽和辐合等有利条件;K指数和θse较好地反映出不稳定能量的存在;垂直速度、散度场以及涡度等物理量条件均能反映有上升运动的动力条件;而各类要素的强度较前汛期暴雨时期要弱,因而没有明显强对流天气发生;数值预报检验对该次连续性暴雨的预报效果一般.     

南支槽影响下西藏高原南部3次暴雪天气特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和常规观测资料,对2013年1-2月西藏高原南部3次暴雪天气的环流形势、动力、水汽条件等进行诊断对比分析。结果表明:3次暴雪天气中高纬度均以经向型环流形势为主,从长波槽脊配置可分为长波槽型和横槽型两大类;西太平洋副热带高压偏西偏强、伊朗高压东北发展对南支槽加深和缓慢东移起到关键作用。南支槽区560 dagpm线在30°N以南,并东移至70°E附近或以东时西藏高原南部开始出现暴雪天气;暴雪区附近涡度场变化反映了南支槽强度特征,中高层强辐散对南支槽发展起到重要作用;水汽主要源于阿拉伯海,孟加拉湾水汽对东部降雪起到补充作用,南支槽前高空西南急流对水汽输送起关键作用,同时喜马拉雅山脉的大地形抬升,有利于上升运动和水汽凝结成云;水汽通量、水汽通量散度等变化及中心的移动方向,对降雪的强度、落区和时段具有较好的预报指示意义。     

梅汛期100hPa南亚高压特征与江苏梅雨关系研究

通过2002～2005年南亚高压特征指数、高空槽变化过程分析,讨论了南压高压对江苏梅雨期和主要降水落区的影响.并结合近15年南亚高压特征指数,探讨了不同梅雨年型的特征指数区域分布关系.同时利用2002～2005年45年NCEP 100 hPa高度场资料,分析了不同梅雨年型高空环流形势差异.得出:(1) 南亚高压特征指数变化和西风槽移动与江苏梅期(入梅、出梅、梅期、梅雨量和落区)特征有密切关系.(2) 梅雨期100 hPa南亚高压的平均特征对梅期特征和梅雨年型有很好的对应关系.6～7月和梅雨期间南亚高压脊线和东伸指数平均值对梅雨强度指数具有一定的预报指示意义.     

重庆一次暴雨过程的诊断分析

为揭示2012年5月11-12日重庆暴雨过程的发生发展机制,寻找重庆地区暴雨预报方法,利用国家卫星气象中心的降水量产品数据集和NCEP格点再分析资料,对这次暴雨进行了天气形势分析,并从动力和水汽条件、水汽螺旋度和水汽散度通量及不稳定指数等方面进行了诊断分析。结果表明,短波槽东移南下和西南涡东移北上是造成此次暴雨过程的主要原因;高空槽前脊后的正涡度平流,有利于大气的抬升运动;中层(700 h Pa)的西南暖湿气流为此次暴雨过程提供了水汽和能量,促进并维持对流的强烈发展;水汽螺旋度高值区和水汽散度通量低值区都与强降水区域有较好的对应关系,且有较好的时间相关性,这对强降水落区和降水系统的移动发展有一定的指示意义;低层暖湿气流抬升与高层冷空气交汇触发了此次暴雨天气过程;K指数和A指数对于暴雨的形成和发展有一定的预报意义。     

秋末冬初济南两次暴雪过程对比分析

利用高空和地面观测资料对济南市秋末冬初两次暴雪过程进行了对比分析。结果表明:两次暴雪过程500hPa影响系统都是中支槽,但环流形势分别是"两槽一脊"型和"一槽一脊"型;700hPa西南低空急流为暴雪的产生提供了充沛的水汽条件;低层东北风携带冷空气形成冷空气垫,西南暖湿气流沿冷空气垫爬升是暴雪形成的重要动力条件,两次暴雪过程上升运动区都伸展到200hPa,但上升运动区的起始高度不同;1000hPa气温≤1℃或地面2m气温≤2℃对降水相态的转变有较好的指示意义,气温越低出现降雪的概率越大。     

新疆哈密大降水的大气环流特征分型

利用1951~2012年新疆哈密市的观测资料和NCEP再分析资料,对造成哈密市大降水(12.0 mm)的大气环流特征进行合成分析。结果发现造成哈密站大降水的大气环流分为4种类型:横槽型、低涡型、低槽(ω)型和不稳定小槽型。其中出现暴雨以上降水(24 h降水量24.0 mm)的个例集中在低槽(ω)型;横槽型个例的降水量在13.0~22.0 mm之间;低涡型个例的降水量分布相对均匀,在15.0~20.0 mm之间;不稳定小槽型个例的降水量偏少,全部在18.0 mm以下。4种类型的大气环流特征主要在对流层中高层差异明显。横槽型中低纬度环流平直,其横槽的北部是西北气流,南亚高压是青藏高压西部型;低涡型的中低纬度,在孟加拉湾有低槽,低槽的北部有低涡存在,低涡西面的脊偏强,其南亚高压是青藏高压东部型;低槽(ω)型东部的脊偏强,呈西北东南向,南亚高压是伊朗高压型;不稳定小槽型的南亚高压为伊朗高原到青藏高原东部的带状,500 hPa位势高度场上,85°E以西是平直的偏西气流,新疆东部地区有一小的短波槽。     

南海OLR异常与2007年广东省高温天气的关系

利用NCEP／NCAR提供的位势高度场、温度场资料和NOAA提供的OLR资料,应用EOF分析和相关分析等方法,分析南海区域（107．5°-120°E、12．5°-22．5°N）OLR的异常特征及其与2007年广东省高温天气的关系。结果表明,南海区域对100°-120°E、0°-35°N区域内OLR异常分布的主要时空型贡献最大,即该区域OLR的变率最大。OLR的分布基本可以反映出副热带高压的位置和强度,OLR值偏大、中心偏西,则副热带高压偏强、偏西。上空对流偏弱,下沉增温是造成2007年7月广东省长时间、大范围高温天气的主要原因之一。     

淮河上游短时强降水天气学分型与物理诊断量阈值初探

利用常规高空、地面气象观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2001—2010年淮河上游短时强降水过程进行中尺度天气分析和物理量场诊断。然后,根据该区域短时强降水的环流形势和主要影响系统,将短时强降水过程分为副高边缘型、低槽型和台风倒槽型,其中副高边缘型又分为副高和低槽共同影响型、副高控制型和下滑槽副高型,归纳各类短时强降水天气系统配置模型,并提炼出表征短时强降水天气的物理量阈值。结果表明,淮河上游77.8%的短时强降水与西太平洋副热带高压有关,中低层多有急流、切变线和低涡,地面影响系统多为倒槽、辐合线和弱冷锋。短时强降水发生在低层辐合、高层辐散、低层正涡度以及中层上升运动的动力条件下;中低层有较强暖湿空气输送,湿区深厚,强降水发生在假相当位温(θse)大值区顶部;0℃层高度较高,中层风切变小,低层风切变较大,有利于短时强降水发生。     

A 38-Year Climatology of Explosive Cyclones over the Northern Hemisphere

Explosive cyclones(ECs)over two basins in the Northern Hemisphere(20°-90°N)from January 1979 to December2016 are investigated using ERA-Interim and Optimum Interpolation Sea Surface Temperature(OISST)data.The classical definition of an EC is modified considering not only the rapid drop of the central sea level pressure of the cyclone,but also the strong wind speed at the height of 10 m in which maximum wind speeds greater than 17.2 m s^-1are included.According to the locations of the northern Atlantic and northern Pacific,the whole Northern Hemisphere is divided into the"A region"(20°-90°N,90°W-90°E)and"P region"(20°-90°N,90°E-90°W).Over both the A and P regions,the climatological features of ECs,such as their spatial distribution,intensity,seasonal variation,interannual variation,and moving tracks,are documented.     

贵州2次暴雨过程的诊断分析

利用NCEP每日4次的1°×1°再分析资料、地面降水资料、FY-2E卫星云顶相当黑体温度资料,针对贵州2011年6月5-6日和9月30日至10月1日的2次暴雨天气过程的形成机制进行了诊断分析。结果表明：中纬度低压槽和热带低压分别为2次暴雨提供了有利的环流条件,偏南暖湿急流与干冷气流的交汇有利于激发中尺度对流系统,2次暴雨过程都伴有旺盛的中尺度对流系统发展,MCS是造成暴雨的重要原因。对流层高层强辐散、低层辐合的配合,垂直运动的增强和充足的水汽供应形成了有利于强对流活动发生发展的条件;湿位涡的水平分布对暴雨落区及发展有较好的指示意义,湿正压项和湿斜压项的恰当配合对于垂直涡度的增长和对流活动的加强有重要作用。     

江西省冬季大雪气候概况和环流特征分析

利用NCEP2．5°×2．5°再分析资料和常规观测资料,对1980--2008年江西省50次区域性大雪过程的气候概况、环流演变、热力层结、影响系统特征进行归纳分析。结果表明,江西省冬季大雪具有明显的年际、月际变化特征,冷冬年为大雪天气的多发年,进入暖冬期后,则有减少的趋势;空间变化上,出现大雪的频次基本上呈现出自西北向东南逐渐减少的特征,各地区积雪分布极不均匀。大雪期间,极涡、阻塞高压异常强而稳定,中低纬锋区异常强盛;超长波的稳定形势有利于天气背景的维持,造成连续性大雪。有80％的比例存在阻塞高压,以贝加尔湖阻塞高压最多;有70％的比例是受南支槽影响,当南支槽与中高纬度转竖的横槽同位叠加时,有利于引导极地强冷空气向副热带地区爆发,形成江西大范围降雪天气。对流层中低层多存在切变线,雪区位于冷式切变线以南1—3个纬距内或暖式切变附近,雪区伴随着暖切的南移而扩展;700hPa西南气流强盛,急流轴最大风速超过16m／s;当850hPa同时存在切变线时,降雪天气更剧烈。有98％的比例对流层中低层存在逆温,逆温高度平均在700-925hPa;温度垂直分布一般具有1000hPa温度≤0℃,925—850hPa温度≤-2℃,700hPa温度≤-2℃的特点。地面冷空气多为中路,蒙古冷高压异常强大,为降雪的产生创造良好的热力条件。     

Duplex equilibria of Ural circulation anomalies

Atmospheric circulation anomalies over the Ural Mountains are crucial indicators of the anomalous downstream weather and climate over East Asia. Here, we provide a new perspective on the mechanism of Ural circulation anomalies. We use a simple theoretical model to determine that the relationship between the solar forcing and three Ural circulation patterns, namely, neutral type, trough anomaly and ridge anomaly, is a nonlinear relationship following the supercritical pitchfork bifurcation theory. The theory predicts that when the total solar irradiance (TSI) is below a critical value, trough and ridge anomalies represent duplex equilibria and are equally likely to occur at the same TSI. Based on 180 winter months record, we have estimated the bidimensional probability density of TSI and the monthly mean geopotential height at 500 hPa or zonal wind at 850 hPa over the Ural Mountains. Results show that Sc = 1360.9 W m−2 is a critical value of TSI, the neutral type pattern is the single circulation regime when TSI > Sc, whereas trough and ridge anomaly patterns are duplex circulation regimes when TSI < Sc. Besides, when TSI < Sc, during the same TSI range, trough and ridge anomaly events occur at nearly the same frequencies. These results generally agree with the theoretical model. We demonstrate that trough and ridge anomalies, as duplex equilibria, result from the large-scale zonal flow interacting with the Ural Mountains. Low TSI tends to strengthen the large-scale zonal flow over the Ural Mountains, hence inducing either a trough anomaly or ridge anomaly.     

广西区域极端特大暴雨成因个例分析

利用常规观测资料、FY-2E卫星观测资料、雷达探测资料以及自动站雨量资料等,对2010年6月28日广西极端特大暴雨过程进行分析;结果表明：①暴雨灾害具有区域小、降雨时段集中、过程雨量大、短历时降雨强及引发次生灾害特别重等特点;②亚欧中高纬度500 hPa呈两脊一槽型、200 hPa南亚高压脊线贯穿广西上空及西南季风活跃是暴雨的环流背景;高空低涡、地面干线是主要天气系统配置,属低涡暴雨型;③强不稳定能量及层结的存在、850 hPa以下低层辐合、700 hPa附近明显涡旋、整层大气上升运动、850 hPa以下层高湿及水汽强烈辐合是主要物理量特征;④中尺度低压、低涡及气流辐合等是中尺度对流触发条件.FY-2E红外云图上对流云团生成、合并对强降雨有重要指示意义,暴雨发生在云团合并发展阶段,FY-2E的TBB值小于200 K可以作为短历时强降雨的指标.低质心雷达回波产生的列车效应和地形作用是造成强降雨的重要因素,低层辐合、高层辐散导致的强烈上升运动,有利于强对流的发展与维持.     

建国以来当年登陆我国最早的台风“浣熊”的特点及成因

利用海表温度、向外长波辐射及再分析等资料,对台风“浣熊”的特点及成因进行分析。结果表明,“拉尼娜”事件触发了热带西太平洋西侧海洋的异常活跃的状况,为“浣熊”的形成提供有利环流背景。西太平洋副热带高压脊线偏北,西脊点处于120°E附近,配合中南半岛高压环流,使“浣熊”处于鞍型场,偏北移动路径稳定。同时高空强辐散流场对“浣熊”起到非常重要的维持作用,使“浣熊”成为2008年登陆我国最早的台风。地形辐合作用配合台风右侧潮湿东南气流向中纬度槽前输送大量水汽,加上高空强辐散,使登陆阳江的台风“浣熊”主要风雨区在珠江口两侧及粤东地区。另外,应用多普勒天气雷达速度图对环境引导风的判别,把握好“浣熊”登陆前路径转折的可能,及时调整登陆地段预报。     

亚洲季风区纬圈剖面内准40天周期振荡的环流结构及其演变

本文利用1979年FGGE LevelⅢb资料研究了30°E—150°W范围内赤道和15°N纬带两个剖面内的准40天周期振荡的环流和温度场结构,讨论了它们的变化及其与亚洲地区季风活跃和中断的关系。发现有以下结果:(1)亚洲季风槽内的上升气流不仅构成了强大的经向季风环流圈,同时在其两侧也形成了东、西向(纬偏异常)环流圈,并受到准40天周期扰动的显著影响。季风槽两侧的热力学结构显著不同。(2)15°N纬带上60°E以西的北非和沙特阿拉伯上空的下沉(上升)区域向东扩展至南海—菲律宾地区导致其东面(西面)的高(低)层东(西)风动量下(上)传,使得季风中断(活跃),引起130°E以西地区低层西风和其东面太平洋上空的高层东风发生相互作用。向东传播的正(负)温度扰动与强的上升(下沉)运动相结合使得这一地区成为准40天周期振动的能量源地。(3)在赤道剖面上,扰动风场的位相向东向上传播,准40天周期的扰动动能向扰动位能转换,西风动量向下传播,其动力学特性与开尔文波有明显的不同。