2011年春季河南久旱转暴雨的环流特征及成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°和2.5°×2.5°全球再分析资料,对2011年5月河南久旱转暴雨过程的影响系统及环流演变特征进行分析。结果表明,暴雨产生在高空槽前、中低层切变线南侧、低空急流出口左侧强的低空辐合区。将干旱期间与暴雨时段大尺度环流场进行对比分析得出,干旱期间500 hPa高度场长期维持＂西高东低＂的环流形势,暴雨时段环流迅速调整为＂东高西低＂,上游也由干旱时期的高度正距平转为负距平,下游由高度负距平转为正距平。干旱期间西风急流和南亚高压主体均较偏南,暴雨时段二者均快速加强北移,暴雨区恰好位于二者交汇的高空强辐散区。干旱期间AO指数及NAO指数均为正值,当二者先后由正值转为负值时,有可能预示着后面将有强降水发生。     

2008年宁夏久旱转雨天气过程诊断分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料等,对2008年7月中旬宁夏久旱转雨过程的环流演变及各种物理量场特征进行诊断分析。结果表明:干旱期宁夏上空长期维持稳定的"西高东低"环流型;大尺度环流形势的调整,特别是中纬度环流形势向"东高西低"转变,是久旱转雨的必要条件。进一步分析发现,这次过程是典型的西太平洋副热带高压(副高)北抬西伸型,副高584 dagpm外围的"SW"气流增强,也与高空冷槽、低空急流、低涡切变和不稳定层结(能量)的发展等有关;久旱转雨时水汽、热力、动力等物理量场的变化也较明显,降水产生在低层高能舌、水汽辐合带及低层辐合、高层辐散的上升气流区内。在此基础上,提出了宁夏夏季久旱转雨预报概念模型及预报着眼点。     

热带风暴“Bilis”(0604)暴雨增幅前后的水汽输送轨迹路径模拟

采用水平分辨率1°×1°的NCEP 再分析资料、1°×1°的NCEP GDAS资料和2.5°×2.5°的NOAA大气环流资料, 结合NOAA HYSPLIT v4.8轨迹模式对0604号热带风暴“Bilis”整个生命史的水汽输送特征进行模拟分析, 并分析了“Bilis”暴雨增幅前和增幅后的水汽输送轨迹及不同来源的水汽贡献。结果表明, “Bilis”整个活动过程中主要有四支水汽输送通道, 分别是源自索马里、孟加拉湾、120°E 越赤道气流和东太平洋的水汽, 其中源自索马里和孟加拉湾的西南水汽输送(偏南水汽通道)占主导地位, 120°E 越赤道气流和东太平洋的水汽是西南水汽随着“Bilis”环流逆时针旋转, 自环流中心东北侧进入雨区(东北水汽通道), 是低压环流与偏南风相互作用的结果。其中, 偏南通道水汽大部分输送到850 hPa以下的低层, 自环流北侧输入的水汽则主要输送到暴雨区上空850 hPa以上。对比暴雨增幅前后各通道的水汽贡献率发现, 孟加拉湾西南气流输送的低纬水汽对此次暴雨增幅的形成、发展起重要作用。     

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。     

河西走廊西部干旱区一次极端暴雨天气的水汽特征分析

利用高空、地面观测资料、加密区域站雨量资料、FY-2D云图、NCEP 1°×1°再分析资料,使用物理量诊断、后向轨迹模型等方法分析了 2011年6月15—16日河西走廊西部干旱区一次极端暴雨天气的环流形势、中尺度系统、水汽输送和收支特征。结果表明:河西走廊西部受内蒙古西部到河套地区西北—东南向暖性高压脊西部形成的高原低涡中心影响,200～400 km的低涡中心稳定维持在暴雨区上空超过12 h,形成了良好的动力条件;对流层低层湿度增大气温降低,中层冷空气从低涡南部侵入,大气处于弱不稳定状态,地面风速辐合、地形抬升进一步增强了低涡中心的上升运动,触发局地对流。主要存在随西风气流的西路和绕高原的东路两条水汽输送通道,以绕高原的东路水汽输送为主,其在暴雨期间的贡献率高达84.6%,以对流层中层输入最为显著。甘肃中部500和700 hPa异常偏东气流对东路水汽输送通道的形成十分重要,其能将已到达西北地区东部的暖湿空气继续向西北方向输送从而到达河西走廊西部。暴雨时段内水汽平均净输入强度是前期的2.73倍,对流层中层高原低涡中心、对流层低层风速风向辐合和地形辐合造成暴雨区550、700和800 hPa三层200～400 km的水汽辐合中心,大气可降水量高达34 mm,是夏季平均值的2倍多。     

2009-09—2010-03贵州特大干旱分析

该文利用1971—2000年necp全球逐月的2.5°×2.5°再分析资料作为平均场与2009-09—2010-03的necp全球逐月的2.5°×2.5°再分析资料进行比较。分析了2009-09—2010-03特大干旱的时空分布及其同期的大气环流异常特征。结果表明:与常年同期相比,贵州降水量均为有气象观测记录以来最少值;贵州省平均气温12.4℃,为历史同期第3高。此次贵州特大干旱与大气环流异常有很大的关系,中高纬度环流及西太平洋副热带高压、西风带环流(冷空气活动)、低层流场、水汽输送以及垂直运动等都持续异常,不利于该地区的降水产生,再加上西风环流以及中高纬度环流配置不利于冷空气南下,因而该时段贵州干旱少雨。     

“05．6”华南特大暴雨过程大尺度水汽输送特征

利用NCEP／NCAR再分析资料、FY-2C卫星逐时云顶亮温TBB资料（0．05°×0．05°分辨率）、自动气象站逐时降水资料、实时地面加密观测资料和实况探空资料等,对“05．6”华南持续性暴雨过程期间大尺度水汽输送特征进行了深入分析。结果表明：南海夏季风的活动与本次暴雨过程水汽输送有密切关系。南亚季风在经过中南半岛后与伸入南海的副高西侧气流汇合,使得西南气流发生“S”形转换,从而演变为副热带季风并持续向华南地区输送水汽。暴雨期间,来自南海中北部和孟加拉湾的水汽输送带一直稳定在18°-27°N,水汽通量大值输送带和水汽通量辐合大值带均随高度向北明显倾斜,显示偏南方向的水汽输送特征,来自南海中北部的水汽是最主要源地,而来自孟加拉湾的输送通道仅对本次过程起到补充作用。过程期间,由于南北向净流入明显大于东西向净流出,故华南地区水汽总收支为净流入,水汽净流入量以低层横向（南北）为主,以行星边界层的水汽输入为最大。     

伊犁河谷一次极端强降水事件水汽特征分析

2016年7月31日至8月1日,新疆伊犁河谷发生了一次极端强降水事件,多站突破降水极值。利用NCEP/NCAR 1°×1°和2.5°×2.5°再分析资料、中国地面卫星雷达三源融合逐小时降水产品、新疆地区常规观测资料、基于地基GPS观测的大气可降水量资料及基于拉格朗日方法的HYSPLIT轨迹模式结果,通过对水汽输送流函数、势函数、水汽输送轨迹和暴雨区水汽收支计算,结合伊犁河谷GPS观测分析,揭示了此次强降水期间的大尺度水汽输送、辐合特征及伊犁河谷局地水汽变化特点。结果表明:（1）强降水期间大西洋及红海均对伊犁河谷的水汽供应具有贡献,河谷处于水汽通量辐合区,向西开口的地形辐合和抬升为局地暴雨的发生提供有利的动力辐合条件。低纬度印度夏季风环流和中纬度大西洋向东输送的气流共同构成伊犁河谷极端降水天气的水汽输送通道,其中印度夏季风西南水汽输送主要集中在对流层低层,对流层中层水汽的输送以大西洋向东气流和低槽自身水汽输送为主。（2）HYSPLIT模拟结果表明暴雨区3000 m中纬度偏西路径的水汽输送最为强盛,偏南路径水汽源于阿拉伯海,对流层底层偏西、偏东路径和中层偏北路径水汽通过垂直运动补充对流层低层的水汽;5000 m水汽输送轨迹以偏西路径和低槽自身携带的水汽为主。（3）降水期间水汽集中在对流层低层,通过垂直输送项向高层输送;强降水时段暴雨区对流层低层南边界水汽流入量迅速增强,中高层水汽流入主要集中在西边界。（4）降水前槽前西南气流造成伊犁河谷测站GPS-PWV明显跃升,强降水时段受印度西南季风影响,测站PWV快速增高并维持,局地GPS-PWV的增加与大尺度水汽输送辐合增强有关。     

西风和印度季风协同作用对塔里木盆地极端暴雨影响的初步分析

针对2021年6月14—17日塔里木盆地极端暴雨过程(最大日雨量106.6 mm,新疆特大暴雨),选取盆地自动气象站降水资料、GRAPES-GFS分析场和ERA5(0.25°×0.25°、逐1 h)再分析资料,利用WRF-v4.2.2模式数值模拟和HYSPLIT-v4.0水汽后向轨迹模式,分析此次暴雨在“东高西低”环流背景和“两高夹一低”形势下西风和印度季风协同作用机制。水汽源于黑海-里海-咸海、印度洋北部、中亚地区和北疆,偏西、偏南和偏东3条路径水汽输送发生在850～300 hPa、500～400 hPa和650 hPa以下低层。印度季风环流对印度洋水汽向塔里木盆地输送起关键作用,阐明了印度季风携印度洋水汽北上流入盆地的物理过程,“南风窗”水汽输送消失是西风和印度季风协同作用的重要体现。     

南疆西部一次罕见暴雨过程的成因分析

利用常规观测资料、T639初始场资料、NECP 1°×1°再分析资料、FY-2静止卫星和天气雷达资料,分析了2010年9月16-20日南疆西部一次罕见的暴雨过程.结果表明,暴雨发生在南亚高压双体型(高压中心分别位于伊朗高原和青藏高原东部)及中亚低槽向南的切涡有利大尺度环流背景下,高、中及低空三支急流的有利配置为暴雨的产生提供了动力和水汽条件,中小尺度辐合与对流是暴雨发生的直接始作俑者.这次暴雨过程的水汽来源有3部分:较深厚的中亚低涡西南气流所携带的水汽,中低层哈密南部至南疆盆地偏东气流的水汽集聚与辐合和中高层中亚南部偏南风所携带的暖湿气流接力输送.其中,85％的水汽输送来自偏东和偏南气流.强对流发生在暖区一侧,暴雨落区位于TBB最大梯度区并与云迹风的高层辐散相对应.3个时段的强降水均由混合性降水回波造成.其中,有中小尺度回波发展,但移动路径和强回波中心的位置有所不同.     

2006年春季内蒙古久旱转雨过程分析

应用T213数值预报产品资料和基本气象资料,对发生在2006年5月11日内蒙古春季的久旱转雨天气过程进行了气候背景、天气成因和转折性特征的分析.分析表明,青藏高原低槽的建立与中纬度低槽的叠加是此次久旱转雨过程大尺度环流调整的转折性信号,西南急流的建立、水汽的长距离输送和偏东方向水汽的垂直叠加是转折性降水最重要的条件.东亚地区中纬度40 °N低槽对转折性降水的作用主要体现为动力作用,而青藏高原低槽主要体现在对西南气流的加强和水汽的远距离输送.高层正涡度由南向北的输送,使中纬度低槽进一步加深,垂直运动上升区自西向东的输送主要发生在低层东风切变中.辐散场在垂直方向上形成了较好的抽吸效应,使低层动力辐合作用进一步加强.有利的动力、热力条件叠加成为此次转折性降水的又一重要原因.     

湖南省连续两次暴雨过程的对比诊断分析

利用NCEP1°×1°逐6h资料、FY-2E卫星TBB资料、常规气象观测资料以及地面加密观测资料,对2012年5月8-12日湖南省的“5·9”和“5·12”2次暴雨过程进行了对比诊断分析,同时对T639和JAPAN模式降水预报进行了检验.结果表明:①2次暴雨过程的大尺度环流特征存在明显的差异,“5·9”暴雨期间西太平洋副高活跃,850 hPa层切变稳定少动是引发暴雨的直接原因,而“5·12”暴雨是在巴湖横槽东移转竖的形势下,南北气流在长江中下游地区汇合所致.②两次暴雨过程均由多个中尺度对流云团引发,“5· 12”暴雨中尺度特征更明显,且TBB的演变对降水有很好的指示作用.③暖湿水汽输送至暴雨区附近辐合上升,在垂直方向上形成水汽垂直输送通道,其形态和位置变化与暴雨落区关系密切.④2次暴雨过程均有冷空气侵入暖湿气团,触发不稳定能量的释放,“5·9”暴雨能量锋区较“5·12”暴雨偏弱,但在暴雨区停留时间前者远远大于后者.⑤T639和JAPAN两种模式在各种量级的降水预报中正确率均较低,在实际的要素预报业务应用中还有待订正提高.     

一次暴雨过程诊断分析

2010年7月11—12日南京市江宁全区普降暴雨到大暴雨。本文利用M3、NCEP/NCAR全球资料同化系统再分析等资料(1°×1°)应用环境分析、物理量场诊断,对产生这次暴雨的形势背景、低空急流、水汽输送、垂直运动、中小尺度系统和强对流云团进行分析。结果表明:在有利的环流背景条件下,中小尺度系统发生发展和演变是这次暴雨产生的直接原因;低空急流为这次暴雨提供了大量的水汽和不稳定能量;中低空切变两侧的水平风场切变不仅为暴雨产生提供了强烈的辐合上升运动,同时对水汽的水平辐合和垂直输送非常有利;强对流云团的生成、移动与强降水的发生密切相关。     

2009年夏季四川盆地两次暴雨过程对比分析

利用NCEP1 °×1 °每6 h一次的再分析资料、常规气象站降水资料及探空资料,对2009年6月26-29日（“6·26”）和7月30日-8月2日（“7·30”）发生在四川盆地的两次暴雨过程进行对比分析。结果表明：（1）“6·26”暴雨过程降水影响系统主要是盆地中部的低槽及低层西南低涡,“7·30”暴雨过程则为两高之间的切变线、辐合线及西南低涡。（2）水汽通量流函数的对比分析显示,两次过程中水汽输送通道不同,“6·26”过程水汽主要来自孟加拉湾;而“7·30”过程则是孟加拉湾的水汽经中南半岛到达南海,与南海偏南气流汇合加强,向盆地中东部输送形成,且水汽通量的势函数及辐散分量对未来6 h累积降水的落区及中心有很好的指示作用。（3）中高层干冷空气向边界层下滑进入暖湿高能区,在埃克曼非平衡流向埃克曼平衡流调整过程中,强迫边界层中空气产生较强的垂直上升运动,且垂直运动延伸至中高层,同时激发中层的次级环流,可能是两次暴雨过程发生发展的重要物理机制。     

登陆热带风暴“Bilis”维持和暴雨增幅与低纬水汽输送的关系及其数值试验

采用WRF中尺度数值模式、NCEP/NCAR再分析资料、地面加密观测资料和JMA最佳路径数据集对0604号强热带风暴“Bilis”的水汽输送特征进行诊断分析与数值模拟。结果表明,“Bilis”登陆后,一直与低纬水汽通道相联结,索马里和80～100 °E越赤道气流异常活跃,将大量水汽输送到“Bilis”环流中,有利于其在陆上长久维持并引发沿途暴雨增幅。对“Bilis”的维持过程进行数值模拟和水汽敏感性试验结果显示,低纬水汽输送的减弱不利于登陆热带风暴“Bilis”的维持和暴雨增幅,索马里和80～100 °E越赤道气流的持续水汽补充有助于“Bilis”环流在陆上长久维持,减少外界水汽尤其是索马里越赤道气流的水汽输送后,TC暴雨强度和范围衰减十分剧烈。来自低纬水汽输送减弱不利于热带风暴中的强对流活动,不利于“Bilis”获得能量长久维持,雨量也随之相应减少。      

兴安盟夏季久旱转雨天气过程的初步分析

通过普查21年的资料,进行久旱转雨环流特征定性分析,发现不同的稳定的大气环流形协对应着不同的异常天气过程,干旱的大气环流形势就是相对稳定的长期少变的异常天气环流形势,这种稳定的环流形势一旦崩溃或进行调整就是一次久旱转雨天气过程。根据这一结论,总结出几个影响兴安盟久旱转雨天气过程的天气系统和单站指标;并可应用数值预报产品,制作久旱转雨的趋势预报。     

2011年7月四川盆地两次突发性暴雨过程的对比分析

本文利用常规观测资料、多普勒雷达产品和NCEP1°×1°再分析资料,对2011年7月3日和7月23日四川盆地出现的两次突发性暴雨过程的雷达回波特征、环境条件和动力触发机制进行了对比分析。结果表明：“7．3”暴雨出现在典型东高西低环流背景下,水汽输送条件好,强降雨持续时间更长,而“7．23”暴雨出现在高空冷涡后部,对流不稳定能量大,垂直风切变较强,因此伴有冰雹、大风等强对流天气,其回波强度比“7．3”暴雨要强5dBz左右,并具有低层弱回波和中高层回波悬垂等强风暴特征;大气非静力平衡强迫激发低层辐合是两次突发性暴雨的动力触发机制,大气非平衡值能提前6h左右反应暴雨的启动和演变趋势,暴雨中心出现在非平衡负值中心附近。     

2013-05-25陕西中南部区域性暴雨天气解析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°分析资料,对2013年5月25日陕西出现的区域性暴雨天气进行分析,总结预报偏差的原因。结果表明:区域性暴雨发生在中纬度高空环流形势由纬向型向经向型调整阶段,东移低槽北部的低涡北抬加深维持是引起此次区域性暴雨的主要原因;低层辐合切变和东路回流冷空气为暴雨提供了有利的抬升条件;高层辐散和低层辐合的有利配置将低层高温、高湿的水汽抽吸到暴雨区上空,造成强降水的对流云团具有明显的中尺度特征。     

2016年7月20—21日赤峰、通辽地区暴雨特征分析

利用高、低空观测资料、地面加密观测资料、NCEP1°×1°再分析资料,对2016年7月20—21日内蒙古东南部区域性暴雨过程进行诊断分析。针对这次过程中低涡发展演变及热动力形成机制分析表明:(1)前期副热带高压稳定,形成明显的阻挡形势,同时中高纬长波脊与副热带高压脊同相叠加,形成阻塞形势并维持,从东北至河套为深厚的低槽或切变线,低空急流不断把南方的暖湿空气向内蒙古东南部输送,这是造成此次赤峰、通辽地区区域性暴雨的主要环流形势;(2)850hPa低涡及地面气旋东移北上过程中,850hPa低涡中心强度、地面气旋强度逐渐加强;(3)异常深厚的急流将充沛的水汽从南海、东海、黄海、渤海向京津冀地区输送,然后在赤峰、通辽地区产生了异常强烈的水汽通量辐合;(4)偏东风与赤峰、通辽地区的强降水关系密切,这种偏东风若和地形有利配合,则有利于抬升辐合使降水增强。     

陕西历史最早暴雨成因初步分析

利用天气学原理和T213提供的物理量场分析了2004-02-20发生在陕西历史上最早的暴雨过程，发现此次暴雨是在新疆分裂冷空气、高原槽、低涡切变和地面倒槽的共同影响形成的，环流形势为“东高西低”和“北槽南涡”．西南低空急流、低涡切变是此次暴雨的直接影响系统，动力结构为高层强辐散和低层强辐合．能量场具有典型的“Ω”中尺度结构，700hPa层SW低空暖湿急流是主要水汽和能量输送系统，暴雨区水汽辐合强烈，暴雨发生在水汽通量的最大梯度处，与夏季暴雨水汽特征相似。