气旋类山东暴雨过程天气学特征研究

利用天气观测资料、NECP/NCAR再分析资料对1999-2009年发生的24例气旋导致的山东大范围的暴雨过程进行了研究。参照教科书分类标准将气旋分为黄河气旋型、黄淮气旋型与江淮气旋型,在丰富前人气候统计特征的基础上,提炼出概念模型。针对每类气旋重点分析气旋发展的动力机制、水汽特征,确定暴雨落区与各物理量场的配置关系。结论如下：(1)黄河气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,暖锋附近,天气尺度强迫有利于暴雨产生,水汽来源于西南气流输送或气旋本身。(2)黄淮气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,属暖区降水,高低空急流的垂直耦合诱发深对流,促使暴雨产生。(3)江淮气旋型暴雨落区在气旋中心北侧,属冷区降水,其环流形势经向度较大,诱使低层低涡切变线北移,为系统性暴雨的产生提供水汽条件和动力条件。(4)三类气旋暴雨过程中,对流层高层多为辐散场或高空急流入口区的右侧,低层多有低涡配合;当有低空偏南风急流出现时,降水量大,反之,则小;暴雨中心均与850hPa水汽通量散度辐合区、高比湿区及高能舌区三者相叠置的位置相吻合。     

气旋类山东暴雨过程天气学特征分析

利用天气观测资料、NECP/NCAR再分析资料对2001年1月—2015年8月发生在山东的32例气旋导致的大范围的暴雨过程进行了分析。将气旋分为黄河气旋型、黄淮气旋型与江淮气旋型,针对每类气旋重点分析其暴雨发生的动力机制、水汽特征,暴雨落区等,并建立了概念模型。结论如下:(1)黄河气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,暖锋附近,天气尺度强迫有利于暴雨产生,水汽来源于西南气流输送或气旋本身。(2)黄淮气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,属暖区降水,高低空急流垂直耦合诱发深对流,促使暴雨产生。(3)江淮气旋型暴雨落区在气旋中心北侧,属冷区降水,其环流形势经向度较大,诱使低层低涡切变线北移,为系统性暴雨的产生提供水汽条件和动力条件。(4)三类气旋暴雨过程中,对流层高层多为辐散场或高空急流入口区右侧,低层多有低涡配合;当有低空偏南风急流出现时,降水量大,反之,则小;暴雨中心均与850 h Pa水汽通量散度辐合区、高比湿区及高能舌区三者相叠置的位置相吻合。     

对2002年夏季咸宁市一次连续性暴雨天气过程的分析

利用2002年7月23—26日500、700、850hPa高空天气图，地面天气图以及高空各层的散度、涡度、水汽通量散度等物理量场资料，对当年7月24—26日发生在湖北省咸宁市的一次连续性暴雨天气过程从环流背景、影响系统、各物理量场等方面进行了分析。结果表明，这一连续暴雨过程是高空槽、冷低压、低涡、切变线、西南急流及地面冷锋等天气系统共同影响的结果，暴雨落区与物理量场存在很好的对应关系。     

一次东移高原低涡的天气动力学诊断分析

利用地面和高空常规观测资料、NCEP 1°× 1°再分析资料以及时空分辨率较高的 TBB 资料,对造成我国长江流域强降水的一次高原低涡东移过程进行了天气学和动力学诊断分析.主要分析了低涡移动、降水分布及水汽输送、假相当位温和湿位涡等物理量.分析表明此次高原低涡随其东部低槽移出高原,降水主要发生在低涡的东半侧并在低涡移出高原后增强.当低涡与热带气旋合并时,产生强降水,造成了长江流域的汛情.卫星 TBB 图与降水时段和落区对应较好.水汽通量散度场的分布较好地反映了水汽的集散情况,其辐合区与降水区相对应,强辐合中心与强降水中心一致,且强降水中心位于 850 hPa θse 等值线密集区和 500 hPa 的高能区.低涡降水的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡正负区的叠置是低涡暴雨发展的有利形势,强降雨区发生在对流层低层湿位涡正压项的正值区东北和东南侧零线附近,而湿位涡斜压项的负值区对暴雨的落区和移动有一定指示意义.     

一次爆发性气旋引发东北地区暴雨成因分析

利用2016年5月2—4日NCEP的FNL 1°×1°再分析资料和GDAS的1°×1°再分析资料、地面观测资料,运用天气学分析、等熵位涡、物理量诊断和水汽来源追踪等方法,从大尺度环流背景、水汽源地和输送、动力和热力机制、等熵位涡等方面对2016年春季一次地面气旋爆发性发展导致的东北地区暴雨天气过程进行了分析。结果表明:位于40°N附近的黄淮气旋北上加强发展,2日14时至3日14时中心气压下降24 hPa,超过爆发性气旋的定义标准。500 hPa高空槽快速加强发展为闭合低涡,低空切变线加强发展为低空低涡,其东部形成明显的低空急流,为暴雨区提供水汽和热量,为东北地区典型的暖式切变降水。等熵位涡自320 K高层向305 K低层输送下传,并逐步向南向东移动,高空正位涡的下传促使地面气旋快速发展,上升运动加强,有利于暴雨的出现。比湿在6 g·kg^(-1)以上对东北地区春末夏初暴雨预报有一定的参考意义。水汽主要来源于东海、黄海及西北太平洋。暴雨区与850 hPa水汽通量散度的负值区、700 hPa垂直速度和850 hPa绝对涡度大值区较为一致,强降水区与850 hPa相当位温密集带和暖区锋生区相对应,降水位于能量锋区以及偏暖区一侧。     

黄河气旋暴雨过程发展演变成因分析

2016年7月19-21日华北地区出现了一次影响范围广、累积雨量大、持续时间长、局地雨强大的极端强降水过程,强度仅次于1963年8月8-9日极端降水事件,河北多地及北京的降水总量和持续时间超过2012年"7·21"特大暴雨。本文利用地面自动气象站、气象卫星以及NCEP再分析等资料对导致此次特大暴雨的环流配置尤其是黄河气旋的发生发展等特征进行分析。结果发现,深厚的华北低涡、与低涡相联系的西风槽、副热带高压以及低涡诱发的黄河气旋是此次暴雨的直接影响系统。副高的阻挡使得气旋移动缓慢,且移动过程中两次呈现逆时针旋转路径。地面气旋中心总是沿中低层暖平流和其下游高低层正涡度平流之差较大的区域移动。同时,由于降水产生的凝结潜热释放和上升运动产生的正反馈作用,引导气旋向上升运动强的地方移动。强降水造成的潜热反馈对低层位涡增长起了重要的作用,有利于地面黄河气旋系统生成。同时,高空高位涡沿等熵面下传与低空系统耦合,并与地面气旋上空的暖平流成正反馈作用,进而导致地面黄河气旋迅速发展。卫星水汽图像水汽暗区的干带具有高位涡特征,将其与高层位涡场结合分析,有助于在水汽图像上对高空动力特征的发展演变进行判断,为温带气旋的监测提供参考。     

河南省2004—07—16暴雨特殊落区成因分析

以大尺度环流背景为基础,从中尺度抬升系统、物理量场、MCC云团活动、地形作用等多角度分析了2004年7月16~17日暴雨西南东北向特殊落区成因,结果表明:500 hPa蒙古高压带和副高所形成的气旋性辐合带位置和走向对中尺度抬升系统的移向有重要的引导作用;低涡路径、急流轴位置、地面低压倒槽移向和水汽通量等值线密集区与暴雨落区有较好的对应关系;地形的谷口效应和抬升作用对强降水的产生有明显的协助作用。     

2004-07-16暴雨特殊落区成因分析

以大尺度环流背景为基础,从中尺度抬升系统、物理量场、MCC云团活动、地形作用等多角度分析了2004年7月16～17日暴雨西南东北向特殊落区成因,结果表明500 hPa蒙古高压带和副高所形成的气旋性辐合带位置和走向对中尺度抬升系统的移向有重要的引导作用;低涡路径、急流轴位置、地面低压倒槽移向和水汽通量等值线密集区与暴雨落区有较好的对应关系;地形的谷口效应和抬升作用对强降水的产生有明显的协助作用.     

物理量场配置对豫中地区暴雨落区的影响分析

利用常规探空和地面观测资料以及NCEP 1°×1°6 h再分析资料,对2007年7月4-6日发生在河南中部的一次暴雨过程的环流背景和物理量场进行了诊断分析,重点分析了物理量场配置对豫中地区暴雨落区的影响.结果表明:稳定的西太平洋副热带高压、对流层中层低槽和低空切变线是造成这次暴雨过程的主要影响系统;低空西南急流为强降水的发生提供了充沛的水汽和不稳定能量,暴雨区位于急流出口区北侧,南风分量对降水强度的影响较大;深厚的中低层气旋性辐合、高层反气旋辐散触发了不稳定能量的快速释放;强降水落区与深厚的上升运动有着较好的对应关系.     

近30a山东首场暴雨的气候特征及环流形势

利用1985~2014年山东122个国家气象观测站降水资料及1999~2014年天气图资料,统计分析近30 a山东首场暴雨的气候特征,归纳分析了山东首场暴雨的影响系统及环流形势。结果表明:山东首场暴雨多发生在4~5月,以局地暴雨为主,大范围暴雨次之。降水具有明显的日变化特征,夜间和清晨大、白天小。鲁西南和半岛地区是首场暴雨的易发区,但2区域的暴雨分布特征截然不同:首场暴雨在半岛地区出现频次较高,但最大日雨量和小时雨量并不大;鲁西南地区出现频次高,且最大日雨量和小时雨量也大。山东首场暴雨的影响系统有温带气旋和低涡切变线2类。温带气旋影响下以局地暴雨和大范围暴雨为主,低涡切变线影响下以区域暴雨为主。其中,半岛和鲁南地区较易受江淮气旋影响产生暴雨,鲁西北和鲁中地区则受低涡切变线影响较多。地面气旋位置是预报气旋类暴雨落区的重要指标,暴雨多出现在地面气旋倒槽顶端;850 h Pa形势场是预报低涡切变线类暴雨落区的重要指标,暴雨多出现在850 h Pa低涡切变线与地面倒槽顶端东南气流(暖区)中。气旋影响下的首场暴雨,其动力和水汽条件占主导,而低涡切变线影响下的热力条件是导致暴雨的主要因素。西南暖湿气流带来的充足水汽是首场暴雨发生的必要条件,冷空气侵入或冷暖空气交汇是暴雨形成的重要原因。     

2011年山东雨季首场暴雨过程诊断分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、卫星及常规观测资料,对2011年山东进入雨季后的首场暴雨天气过程的大尺度环流背景、物理量场的结构特征及暴雨的中小尺度系统进行了分析。结果表明：此次暴雨是高空低槽、低空切变线和地面中尺度辐合线共同影响造成的,西南低空急流为暴雨区提供了充沛的水汽和能量;水汽通量散度所揭示出的强水汽辐合中心与强降水中心具有很好的对应关系;暴雨落区与强上升运动中心在时间和空间上相关性较好;此次降水是位于低空切变线右侧,低空急流左侧的暖区里的暴雨。     

影响东北的北上温带气旋暴雪的统计特征

利用2000-2016年常规观测、台站降水资料和NCEP的1°×1°再分析资料,对影响东北的北上温带气旋暴雪进行了统计研究。根据500 hPa环流形势分为低涡型、浅槽型和深槽型暴雪,并对这三种类型暴雪的气旋路径、强度变化、降水分布、水汽输送和热动力特征进行了详细分析。结果表明:低涡型和深槽型暴雪气旋路径为东北路,浅槽型暴雪气旋路径偏东,各类暴雪的气旋强度变化和降水分布因路径不同而有所差异;降雪最强时,低涡型和深槽型暴雪700和850 hPa都有低涡,浅槽型暴雪700 hPa为低槽。低涡型和深槽型暴雪中水汽通量散度辐合区与低层低涡气旋性闭合环流引起的辐合密切相关。浅槽型暴雪的水汽辐合源于槽前辐合;低涡型和深槽型暴雪发生在假相当位温暖舌中,浅槽型暴雪发生在较平直的假相当位温场中,深槽型和浅槽型暴雪的锋区要强于低涡型暴雪。降雪最强时,低涡型暴雪有1支高空急流,深槽型暴雪有2支高空急流,浅槽型暴雪高空急流有1支或2支。三类暴雪中心都位于北支高空急流入口区右侧或南支高空急流出口区左侧的位置。综合统计结果提出影响东北的北上温带气旋暴雪概念模型。     

引发重庆中西部暴雨的西南低涡特征分析

利用1980-2008年探空资料和地面自动站资料,对重庆中西部西南低涡暴雨个例进行统计和合成分析。结果表明,重庆中西部西南低涡暴雨是在高空急流、高空槽、西太平洋副热带高压和西南低涡相互作用下产生的。对西南低涡的结构研究表明,高层以散度辐散为主,700 hPa附近为气旋性旋转,800 hPa及以下以辐合为主,且700 hPa正涡度中心南侧由于低层辐合、高层辐散抽吸的共同作用造成的上升运动更显著,这一区域恰恰对应暴雨落区。分析v分量发现,暴雨落区主要位于南北风最大值中心连线附近,或其连线北侧等值线密集区,对重庆暴雨预报具有指示意义。分析低空急流和水汽条件表明,重庆地区充沛的水汽输送为暴雨的产生提供了有利条件,孟加拉湾是主要水汽源地。     

2012年黑龙江省一次特大暴雪成因分析

2012年11月11—12日黑龙江省出现了一次大范围暴雪天气过程。文章利用常规资料、区域自动气象站、NCEP1o×1o资料对其环境条件进行分析,探讨了天气形势特征以及物理量场与暴雪落区的对应关系。结果表明:500h Pa低涡和地面江淮气旋是此次暴雪天气过程的主要影响系统。在低涡暖湿切变与低空偏东急流出口区左侧出现暴雪。同时强降雪出现在850 h Pa涡度和200 h Pa散度大值区内;强上升运动大值区的位置及移动与暴雪过程的时空演变基本一致。低空西南急流和东南风急流使得暖湿气流被源源不断地输送到黑龙江省,并得以聚集,从而为降雪增强提供了有利条件。     

基于NCEP资料的一次东移引发暴雨的江淮气旋结构特征分析

2015年5月1—2日由江淮气旋引发了一次江淮和江南暴雨天气过程,利用常规地面、高空观测、6 h一次的NCEP1°×1°再分析场、星下点分辨率为5 km的FY-2E水汽云图等资料,重点分析了江淮气旋的生成环境、结构特征、演变过程及东移原因,在此基础上分析了此次暴雨过程的成因。结果表明:(1)这次江淮气旋生成于500 h Pa西风槽前,西南涡沿暖切变线东移、地面冷锋进入低压倒槽的顶端;此后该气旋向东移动,但强度逐渐减弱。(2)这次江淮气旋表现为中低层浅薄系统,温度锋区弱,与经典的深厚温带气旋结构不同。江淮气旋生成时,正相对涡度区随高度向西倾斜;当高低层正相对涡度区逐渐垂直重合时,江淮气旋减弱。(3)暴雨的产生与低空急流输送的丰富水汽、500 hPa高空槽前中低层低涡、切变线、气旋等引起的强上升运动有关;暴雨区南北两支次级环流圈的存在有利于强上升运动的维持;地形抬升作用使得降水加强。(4)地面气旋中心总是沿中低层暖平流区域及其下游高低层微差涡度平流较大区域移动,移向对流层中层上升运动区。     

热带气旋影响山东有无暴雨的对比分析

选取登陆前后路径基本相似,登陆减弱后北伸倒槽也基本相似,而对山东省造成的降水却差异较大的两个热带气旋,利用实况观测、T213和MICAPS分析资料,主要从天气学、能量学及水汽输送等方面进行对此分析,探讨了热带气旋倒槽造成北方暴雨的机制。结果表明：两次过程的热带气旋倒槽均北伸到鲁西南和鲁中地区,无论是位置还是凤场都基本一致,但各自与上层500hPa副热带高压系统的配置存在较大差异。分析发现,在低空东南急流都建立的情况下,急流轴上风向变化的差异,水汽通量散度的不同,可为今后的天气预报提供一点参考;两次热带气旋的能量场分布也存在不同,但高能轴与强降水的分布基本一致,这对预报热带气旋倒槽暴雨落区具有重要指示意义。     

边界层过程对暴雨影响的敏感性试验

用MM5v3模式对江淮暴雨进行了计入与不计入边界层和计入与不计入地面通量的敏感性试验,结果指出二者的影响是一致的,地面通量是边界层影响的主要部分。一般说,不计边界层影响,则湿位涡、水汽通量散度、涡度、低空急流等分布发生变化,其中心位置改变,强度也有改变(大部分减弱),造成总的降水减弱和降水位置的改变。边界层正是通过湿位涡、水汽通量散度、涡度、低空急流等因素的综合影响来影响暴雨,并影响暴雨的落区和强度。     

东北地区一次暴雨过程落区研究

利用中国常规高空、地面观测资料和美国NCEP 1°×1°的6 h再分析资料对2008年7月5日08时至6日08时发生在中国东北地区的暴雨过程进行诊断分析。结果表明:此次暴雨过程是蒙古高空槽和华北气旋共同作用下产生的,副热带高压西伸北抬后与东北高压脊叠加形成高压坝,水汽沿高压外围即渤海西岸向东北移动,华北气旋入渤海加强北上,是造成东北地区西部强降水的主要天气形势。风速大于等于16 m/s的低空西南急流的建立为暴雨的发生提供了动力和水汽条件。暴雨到大暴雨过程强降水中心的落区与比湿场的大值区、垂直速度场和涡度场的高值区有较好的对应关系。     

东北地区一次暴雨过程的落区分析

利用常规高空、地面观测资料和美国NCEP1°×1°的6 h再分析资料对2008年7月5日08时至6日08时发生在东北地区的暴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次暴雨过程是蒙古高空槽和华北气旋共同作用下产生的,副热带高压西伸北抬后与东北高压脊叠加形成高压坝,水汽沿高压外围即渤海西岸向东北移动,华北气旋入渤海加强北上,是造成东北地区西部强降水的主要天气形势。风速大于等于16 m/s的低空西南急流的建立为暴雨的发生提供了动力和水汽条件。暴雨到大暴雨过程强降水中心的落区与比湿场的大值区、垂直速度场和涡度场的高值区有较好的对应关系。     

西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨的异同特征分析

利用1°×1°NCEP再分析资料和地面加密自动站资料,通过对2007年四川盆地盛夏3次西南低涡与不同系统相互作用时形成四川盆地暴雨过程的环流特征、影响系统以及风暴相对螺旋度、湿位涡、水汽通量等物理量场特征进行对比分析,找出西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨过程中各物理量的异同点。分析表明,西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨机制的共同点是：暴雨发生在西南低涡中心附近,西南低涡暴雨区内存在着稳定的上升气流和水汽辐合,伴有明显的能量释放特征,西南低涡暴雨都是发生在对流层中层螺旋度大值区,强降水一般出现在对流层低层MPV1〈0同时MPV2≥0的范围内,都具有“低层正涡度辐合,高层负涡度辐散”的典型暴雨动力结构。西南低涡与不同系统相互作用形成暴雨机制的不同点是：在西南低涡与高原低涡形成暴雨机制中高空急流的作用十分重要,在西南低涡与切变线形成暴雨机制中低空急流的动力作用十分明显,而深厚的西南低涡暴雨高低空急流作用不是十分重要。在西南低涡与切变线或深厚的西南低涡形成暴雨机制中锋面抬升作用明显,对流层高层MPV1正值区叠加在低层MPV1负值中心上,而与高原低涡相配合形成暴雨机制中锋面抬升作用不明显,不具有MPV1下负上正的结构。深厚的西南低涡暴雨是非移动的,而西南低涡与高原低涡或切变线形成的暴雨是移动性的。