北京“7.21”特大暴雨过程暖区降水和锋面降水的时空分布特征

利用常规观测资料、地面加密自动站资料、FY-2E红外卫星云图、多普勒天气雷达产品以及NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对2012年7月21日北京特大暴雨过程暖区降水与锋面降水阶段进行了细致划分,并对其不同阶段降水的时空分布特征作了比较分析。结果表明:以锋面相对于该过程总降水量中心的锋面移动情况作为降水阶段划分的主要依据,降水可划分为三个阶段,第一阶段(21日08—16时)主要为锋前暖区降水,降水中心位于河北省拒马河流域,北京西南部为次大值降水中心;第二阶段(21日16—20时)主要为锋面过境降水,降水中心位于北京西南部的房山区;第三阶段(21日20时—22日03时),北京西南部有显著锋后降水,降水中心与过境锋面相对应,位于北京东南部与河北交界处。该过程暴雨中心降水由暖区降水、锋面过境降水和锋后降水构成,其分别约占总降水量的40%、46%、14%。北京西北部、东北部和东南部降水主要由锋面降水构成,暖区降水所占比例在15%以下。河北省拒马河流域洪涝灾害主要由暖区暴雨引起,北京西南部洪涝灾害既有暖区降水的作用,又有锋面过境降水的作用。     

2010年7月20至21日暴雨浅析

本文利用常规资料以及卫星云图、雷达回波等资料,根据天气系统在三度空间的配合和历史连续性,对2010年7月20日05时至21日05时区域性暴雨过程的大尺度环流背景场,配合的物理量场以及云图和雷达回波进行了综合分析,同时也对各家数值预报的降水落区进行了对比,分析结果表明,此次暴雨是副高后部切变线产生的降水。     

乐清县一次台风外围的局部暴雨

台风外围云团造成的暴雨,以前由于探测手段的限制难以及时发现和作出预报。随着气象卫星的发展和卫星云图的使用,这种暴雨正在逐步被人们认识,它一般都随付热带高压的南缘及西南缘的偏东气流运动,降水比较突然而且强度大,例如1981年9月22日20时至23日08时十二小时之内国营盐场降水达555.4毫米。另外如1982年11月28日20时至21时我县一个水文站上一小时内降水达160毫米,据有关总结以上两次特大暴雨过程均和热带云团活动有关。     

1996年"6.24"惠州暴雨过程分析

1996年6月21～25日,惠州市出现大范围暴雨,暴雨落区自北向南移,21日只是出现在北部的龙门,22日移至中部博罗和惠阳.23日20时至24日20时出现大范围暴雨,最大日雨量落在南部的惠东县,24小时降水量达282.4mm.这次暴雨过程从时间上是连续的,但影响系统却有所不同.21～22日北部的降水主要是小槽东移和位于广东北部的静止锋摆动所造成的,而23～24日全市普降暴雨、局部特大暴雨则由于500hPa低涡东南移,带动冷空气南下,使静止锋锋生,结合低空急流的影响所引起的.本文从19～26日的高空、地面形势,结合本站要素和物理条件、卫星云图、数值预报产品,分析暴雨的成因.     

2003年两场暴雨过程中物理量对比分析

从天气学背景、物理量诊断及雷达回波等方面 ,分析了2003年6月29日20时～30日08时和7月21日08～20时河南省出现的区域暴雨过程,结果表明两次过程有相似的天气背景,有冷空气影响及强低层辐合、高层辐散的动力学结构.二者降水性质上不同,前者以系统性稳定降水为主,后者伴有对流性降水发生.     

2003年两场暴雨过程中物理量对比分析

从天气学背景、物理量诊断及雷达回波等方面，分析了2003年6月29日20时～30日08时和7月21日08～20时河南省出现的区域暴雨过程，结果表明：两次过程有相似的天气背景，有冷空气影响及强低层辐合、高层辐散的动力学结构。二者降水性质上不同，前者以系统性稳定降水为主，后者伴有对流性降水发生。     

贵州夜间降水特征与暴雨预警发布现状分析

基于贵州1961—2019年81个站点逐日20—20时、20—次日08时降水数据,分析贵州省59 a的夜间降水、夜间暴雨时空分布特征和地域变化M-K趋势,总结近4a夜间暴雨预警信号发布现状。结果显示：①贵州省夜雨和夜间暴雨现象显著。夜雨率均值高达62%,5—9月夜间暴雨集中,约占全年的84%,6月为高发期。省西南部降水总量高,夜雨比例高,夜间暴雨比重高,是防灾减灾预警服务中的重点关注区域。②近59 a全省整体上夜间降水量减少,但夜间暴雨出现愈加频繁。未来需多关注遵义(道真、桐梓、湄潭)、黔东南和毕节中、西部地区逐渐增加的夜间降水,增强夜间暴雨监测及服务能力。③贵州省暴雨预警信号发布集中在21时—次日04时,22时发布量最大,致灾严重的大暴雨预警(红色级别)信号82%以上出现在夜间(20—次日08时),服务压力很大,完善预警发布机制有利于推进预警信号服务。因此,较之白天,需更加重视贵州山区的夜间暴雨监测、预警。     

高空急流在北京“7.21”暴雨中的动力作用

利用常规观测、加密自动气象站降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料等,使用天气动力学诊断方法,重点研究了高空急流对北京2012年7月21日（“7.21”）暴雨中降水突然增强时刻14时（北京时）和降水最强时刻19时的动力作用。结果表明,“7.21”暴雨的发生和西来的高空急流东移至北京上空有关,高空急流及其散度场和与高空急流相伴随的次级环流对“7.21”暴雨的发生起重要的动力作用。7月21日14时,高空急流轴的经向度开始增大,高空急流入口区右侧的散度场南北范围明显扩大,北京上空为深厚的对流运动,受来自低层的东南气流带来的暖湿空气的影响,北京地区降水量突然增大;20时,对流层高空急流轴的经向度进一步增大,此时由于北上西北低涡导致的低层辐合,使得北京上空对流层高层出现强辐散区,北京上空出现强烈的上升运动,加之来自东南的暖湿气流的影响,使得北京地区降水量在19时达到最大值。“7.21”暴雨中降水突然增强时刻和降水最大时刻,上升支均出现在高空急流入口区右侧,但是,次级环流的下沉支均发生在北京的东南部,这是影响“7.21”暴雨次级环流的一个重要特征。     

河北盛夏2次大暴雨过程对比分析

利用常规天气资料、NCEP再分析资料、地面区域站和多普勒天气雷达资料对比分析了2012年7月21~22日罕见特大暴雨和2011年7月24日大暴雨的天气形势、水汽条件、动力条件以及中尺度影响系统。分析发现:这2次暴雨过程都是低槽冷锋类暴雨过程,中尺度影响系统也基本相同,降水效率相当,但降水极值和暴雨范围相差很大;充足的水汽输送、强的动力条件和高降水效率是2012年7月21~22日极端降水的原因之一,河北中部长达6 h列车效应是这次极端降水的关键原因;低层θse锋区和切变线南侧急流的有利配置是造成河北中部列车效应的关键原因,是低槽冷锋类暴雨强降水持续时间和能否出现极端降水的预报着眼点之一;锋面前侧的地面中尺度辐合线是主要中尺度影响系统,强降水落区沿地面中尺度辐合线分布,根据地面中尺度辐合线的演变预报暴雨的落区比依据低层低涡东南象限预报暴雨落区更精确。     

云微物理过程对暴雨影响的数值试验

本文利用美国科罗拉多州立大学95年完成的RAMS（Regional atmosphere Modeling system)3B版模式，通过冷、暖云两种方案，以常规报文资料为初值对1998年7月20－21日发生在湖北地区的特大暴雨过程进行了模拟分析，初步试验表明模式具有模拟此次强暴雨过程的能力，20日20时至21日20时24小时降水分别为304mm和206mm，最大雨强分别为48mm/hr和31mm/hr，降水中位于鄂东地区，与实况基本吻合。进一步分析表明聚合体粒子在此次降水中占有主要地位，冰相粒子的加入对降水有重要的增幅作用。     

北京市"7·21"特大暴雨不同预报产品可预报性对比

利用ECMWF、NCEP全球预报产品和BJ-RUC区域预报产品,对比了不同模式对北京市"7·21"特大暴雨暖区降水、锋面降水的预报效果,同时利用WRF高分辨率中尺度模式同化常规观测资料和雷达资料,对此次过程进行数值模拟试验。结果表明:NCEP和ECMWF的全球集合预报产品都能预报出北京市"7·21"特大暴雨过程,但在暖区降水阶段和锋面降水阶段存在6 h左右的时间滞后,且降水量偏小;BJ-RUC区域模式预报出了整个强降水过程,且较好地预报了暖区降水,优于NCEP和ECMWF预报,但锋面降水较之实况锋面阶段降水偏南,预报的降水量小于实况。对于此次特大暴雨过程的模拟,暖区降水和锋面降水的预报要优于业务预报,且暖区降水接近实况降水,但整个锋面降水过程存在3 h的时间滞后。     

北京两次特大暴雨过程观测对比

本文针对2012年("7·21")和2016年("7·20")北京两次特大暴雨过程,利用多源观测和再分析数据,结合多种分析方法,从多个角度,较为系统地对比揭示了两次特大暴雨过程的差异,结果指出:两次过程降水总量相近,但降水历时和小时雨强不同,"7·21"历时更短、雨势更强;两次过程主导天气系统和演变、对流系统演变以及局...     

ECMWF模式降水预报与极端天气预报指数在暴雨预报中的评估与应用

评估分析了欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-range Weather Forecasts,ECMWF)细网格模式(以下简称EC-thin)在长三角地区汛期(5—9月)的暴雨预报评分及ECMWF降水极端天气预报指数(EFI)对暴雨预警的指示作用。研究发现:(1) EC-thin降水和降水EFI对暴雨预报的ETS评分随着预报时效的延长而明显降低,在短时效内,细网格模式降水预报占优,超过60 h后,降水EFI的评分相对更好。(2)对EC-thin降水而言,在不同的预报时效采用不同的降水阈值来预报暴雨,可望达到最佳的评分效果。短期时效内该阈值随着预报时效的延长,大致从55 mm逐渐下降到35 mm。(3)对于降水EFI而言,12—36 h内EFI为0.65～0.7时,暴雨预报ETS评分最高。随着预报时效的延长逐渐下降,60—84 h内EFI为0.55～0.6时,暴雨预报ETS评分最高。(4)在不同预报时效内,采用合理的方式和阈值综合考虑EC-thin降水和降水EFI,可望得到更高的暴雨预报评分。     

考虑降水时间相关性的地面观测-雷达-卫星遥感逐时降水融合方法研究

以广东省北部山区2018年汛期强降水时段4月23—28日龙舟水、5月7—11日龙舟水和9月16—17日台风“山竹”3次典型暴雨过程的逐时降水为研究对象,研究基于XGBoost算法与地统计学理论的地面观测-前两个时刻逐时降水-雷达-卫星遥感的多源逐时降水融合模型,充分考虑相邻时刻降水的时间相关性,得到空间分辨率为1 km的逐时降水融合数据。此外,分别利用XGBoost与随机森林(RF)算法进行不考虑降水时间相关性的地面观测-雷达-卫星遥感逐时降水融合对比试验,并对试验结果进行精度评价。结果表明：(1) 在3次暴雨过程中,三种融合模型的逐时降水融合结果具有类似的空间分布;(2) 与XGBoost和RF逐时降水融合结果相比,融合了降水时间相关性的逐时降水融合结果在不同暴雨过程的准确性均有明显改进,3次暴雨过程的决定系数(R2)平均提高了7.89%和23.27%;(3) XGBoost逐时降水融合模型的精度整体上优于RF逐时降水融合模型,3次暴雨过程的R2分别提高了7.1%、4.3%和31.4%。     

0606号台风暴雨的物理量诊断分析

用常规高空和地面资料分析0606号台风"派比安"造成暴雨的环境形势场,并利用美国NCEP全球冉分析网格资料,分别从暴雨产生的水汽和动力条件等方面,探讨了暴雨的形成机制.结果表明:①当台风登陆粤西向偏西方向移动时,如果从低层到高层整层湿度明显增大时,或500 hPa层的q＞5g/kg时,均有利于暴雨的产生.②暴雨落区与水汽辐合区有较好的对应关系,降水的主要时段、暴雨强度和暴雨落区基本上能从水汽通量散度中反映出来.③在暖湿气流中,低层辐合与高层辐散相配合,有利于降水的产生和维持.④500 hPa正涡度平流对大气形成的扰动,为暴雨的发生提供了良好的触发机制.     

热带风暴Fitow(0114)暴雨的中尺度特征及成因分析

利用非静力中尺度模式MM5对0114号热带风暴Fitow从2001年8月31日00时(UTC)到9月2日00时的降水过程进行了模拟,采用滤波方法对模式结果进行了尺度分离,分析了暴雨发生时的中尺度特征及成因.结果表明:MM5模式对Fitow登陆过程的降水模拟较成功,暴雨的落区和强度与实况比较一致.Fitow暴雨的中尺度特征在降水的时间尺度、空间尺度、高低空流场和散度场上都很明显.正是维持少动的TC倒槽和嵌入其上的这些中小尺度系统相互作用造成了暴雨的发生,而高低空中尺度散度场的配置对这类暴雨有很好的指示意义.华南地形和海陆分布与暴雨的发生发展有密切的关系.弱的层结不稳定或中性层结是有利于暴雨系统发展的环境条件.     

由变性台风环流引发的山东特大暴雨天气的位涡场分析

利用非静力中尺度模式MM5对0114号热带风暴Fitow从2001年8月31日00时(UTC)到9月2日00时的降水过程进行了模拟，采用滤波方法对模式结果进行了尺度分离，分析了暴雨发生时的中尺度特征及成因。结果表明：MM5模式对：Fitow登陆过程的降水模拟较成功，暴雨的落区和强度与实况比较一致。Fitow暴雨的中尺度特征在降水的时间尺度、空间尺度、高低空流场和散度场上都很明显。正是维持少动的TC倒槽和嵌入其上的这些中小尺度系统相互作用造成了暴雨的发生，而高低空中尺度散度场的配置对这类暴雨有很好的指示意义。华南地形和海陆分布与暴雨的发生发展有密切的关系。弱的层结不稳定或中性层结是有利于暴雨系统发展的环境条件。     

暴雨灾害预评估中的降水预报准确度方法设计与应用

在暴雨灾害预评估的评价体系中,需要一个度量方法能够准确描述致灾性暴雨的模式降水准确度,将其作为暴雨灾害发生的可能性和严重性的判断依据之一。以暴雨灾害预评估服务为着眼点,设计了一种新的降水准确度计算方法。该方法的主要特点:提高达到致灾性暴雨的大量级降水在评分中的权重,减少小量级降水的权重,并且当模式预报降水与观测降水分别位于公式中致灾性暴雨阈值两侧时,对降水准确度进行惩罚。首先通过理想试验,分析公式的合理性和参数的敏感性。然后利用该方法,针对暴雨个例进行检验分析,通过比较模式降水与观测降水的关系,验证了该方法的合理性及能反映出公式中大量级降水权重大的特性。最后利用该方法通过批量试验对ECMWF模式和NCEP模式的降水准确度进行统计分析和检验,并与TS评分进行比较,验证了降水准确度的合理性。批量试验的降水准确度表明ECMWF模式对暴雨灾害预评估具有更好的指导意义。     

EC-thin降水预报与极端天气预报指数在浙江暴雨预报中的检验与释用

利用ECMWF模式降水和极端天气指数资料,以及浙江省68个气象站降水观测资料,评估了ECMWF细网格模式(EC-thin)和降水极端天气指数(EFI)对浙江2018—2020年梅汛期暴雨预报效果。研究表明：对于同一预报时效,随着阈值的增加,EC-thin和降水EFI的暴雨预报评分都呈现“先增加、后减小”的趋势,对于不同预报时效都存在某一阈值使得暴雨预报评分达到最大。从24 h时效到72 h时效,EC-thin的降水预报阈值从45 mm逐渐下降到25 mm,而降水EFI的暴雨预报阈值从07下降到06。EC-thin和降水EFI对暴雨预报的空报率随着阈值的增大而减小,漏报率随着阈值的增大而增大。对于不同预报时效,通过合理组合EC-thin降水阈值和降水EFI阈值,可以得到更好的暴雨预报效果,其评分高于单独使用降水EFI阈值或EC-thin降水阈值得到的评分。     

广东“5.24”暴雨的湿有效能量分析

利用海峡两岸及邻近地区暴雨试验期间的时间加密观测资料,分析了1998年5月24日发生在广东省的一次暴雨过程。发现湿有效能量与此次暴雨降水的关系比较清楚。降水开始前,暴雨区的能量显著增加,强降水开始于能量显著减少时;强降水时,暴雨区的能量出现小幅反弹;当暴雨区能量再次显著减少后暴雨降水结束;这是一次能量锋暴雨,暴雨开始前有能量锋生现象发生,暴雨强降水时段与强能量锋同步,暴雨区位于高能舌北侧能量锋附近。