春季两次东移型西南涡云系的发展演变特征

采用FY-2E和Cloud Sat卫星资料、雷达资料、NCEP再分析资料和常规观测资料,分析2013年春季2次西南涡云型、云系结构和雷达回波演变、环境场特征。结果表明:(1)2次西南涡形成都伴随有高原槽东移和高原东侧偏南低空急流增强,偏南低空急流增强对低涡形成和东移起重要作用;(2)西南涡云系结构与低涡环流密切相关,西南涡形成和东移初期,低涡环流结构呈椭圆形,西南涡云系表现为叶状云系或逗点云系,随着低涡后部冷空气入侵加剧,低涡云系形成典型的"S"型后边界。低涡云系的结构形式和边界形状,对低涡形成和东移、急流发展有指示作用;(3)低涡降水分布与低涡云系结构有一定关系,低涡水平云系分布为叶状云系时,降水中心位于其东南部,低涡云系水平分布为逗点云系时,降水中心位于其逗点云内;(4)受低涡云系结构影响,低涡云系降水可分为2个阶段,第1阶段为低涡暖区降水,回波带呈反气旋弯曲,向东移动并向东北方向旋转;第2阶段中层干冷空气下沉加剧,干冷和暖湿气团交汇形成西南—东北向带状回波,雷达回波上"人"字形回波形成。     

青岛地区暖区暴雨特征研究分析

利用2011—2018年常规和非常规气象观测资料,统计分析青岛地区38个暖区暴雨日的基本特征。结果表明:(1)青岛地区暖区暴雨按发生的天气形势主要可分为暖切变型、冷锋型、副高边缘I型及产生连续性暴雨的副高边缘II型。(2)暖区暴雨主要发生在7—9月,其中7、8月发生次数较高。暴雨落区和青岛的地形关系密切,在南北山区形成两条暖区暴雨高发生带。(3)暖区暴雨的强对流特征明显,短时强降水的贡献随总雨量的增加而加大,且降水时段集中,主要降水产生在6 h以内。(4)冷锋型和暖切变型的天气形势均为北部西风槽配合偏南的副热带高压,低层有明显的西南暖湿气流输送水汽,其中冷锋型有明显冷空气南下在华北南部形成东北西南向冷锋,而暖切变型的中支槽前在渤海西部有低涡生成,前部暖切位于半岛北部地区。两类副高边缘型均为西低东高形势,青岛处于副高西侧,且副高边缘II型的副高位置更为偏北,东移的西风槽更加深厚,与副高形成东西对峙,易出现连续性暴雨。(5)各型暖区暴雨基本发生在低层高能舌的顶端及由于风速切变和地形抬升造成的水汽辐合区域。     

济南市重大短时强降水过程特征分析

利用常规天气资料、多普勒雷达资料和区域自动气象站资料,对发生在济南的33次重大短时强降水过程进行总结分析。结果表明,重大短时强降水过程年均发生3.3次,主要发生在7月上旬—8月中旬,17—23时和02—08时最易发生,南部山区较北部平原地区更易发生,且雨强更大。低槽冷锋型出现最多,水汽和动力条件充足,层结曲线中上层具有喇叭口型结构,对流有效位能呈瘦高状,平均值为1 370 J·kg-1,对流由冷锋触发（有时存在暖区对流）,强降水范围最广;副热带高压边缘型水汽充沛,对流有效位能呈粗胖状,平均值为2 400 J·kg-1,对流由底层的动力系统触发,局地性和突发性强,强降水分布不均匀;低涡切变线型具有夜雨性,水汽较充沛,动力条件一般,对流有效位能平均值为607 J·kg-1。低槽冷锋型和低涡切变线型平均雨强较大,副热带高压边缘型持续时间较长,低槽冷锋型能够产生平均雨强异常大或持续时间较长的过程,因此易出现极端降水事件。带状回波出现最多,主要由低槽冷锋型产生,块状回波主要由副热带高压边缘型产生,分布零散,絮状回波主要由低涡切变线型产生,强度较弱。强回波主要集中在中低层,回波整体质心偏低,呈现热带降水型特征。10次形成列车效应的过程中有7次由带状回波或短带回波的后向传播形成,另外3次由尺度较大的絮状回波形成,其持续时间和平均降水量是其余过程的两倍。     

“7.28” 渭河区域性大暴雨天气过程分析

应用常规气象观测资料、FY-2D气象卫星资料、雷达资料,对2011年7月28—29日发生在陕西渭河流域的强降水天气进行分析,结果表明：副热带高压加强北抬,高原低槽东移,副热带高压外围暖湿气流与高原槽前西南气流合并,为暴雨形成提供了有利的条件;低层切变线、低涡、低空急流是暴雨产生的主要影响系统;卫星云图上在低槽云系中有暴雨云团特征;雷达反射率因子强回波与液态含水量大值区总是与大降水对应,     

“7.28” 渭河区域性大暴雨天气过程分析

应用常规气象观测资料、FY-2D气象卫星资料、雷达资料,对2011年7月28—29日发生在陕西渭河流域的强降水天气进行分析,结果表明：副热带高压加强北抬,高原低槽东移,副热带高压外围暖湿气流与高原槽前西南气流合并,为暴雨形成提供了有利的条件;低层切变线、低涡、低空急流是暴雨产生的主要影响系统;卫星云图上在低槽云系中有暴雨云团特征;雷达反射率因子强回波与液态含水量大值区总是与大降水对应。     

“15.7”广西超长持续性暴雨过程多尺度特征分析

利用多源气象资料,通过综合诊断分析方法,对2015年一次广西持续性暴雨过程进行多尺度特征分析。(1) 南亚高压经历了双体型构建,副热带长波槽有利于冷空气南下和高空急流的建立。El Ni?o状态下,副高强度偏强,位置偏西、偏南,有利于暖湿气流向广西输送。南亚高压过渡层与副高对峙,有利于冷暖空气在广西交汇。(2) 影响天气系统有高空槽、切变线、冷锋、低空急流、季风槽及低涡等多天气系统。降雨分为锋前暖区、锋面、高空槽加强、季风槽与低涡等四个阶段。(3) 中尺度特征为锋前暴雨发生在MCC云团形成到减弱期,雷达强回波呈弓型,对流性强;锋面暴雨发生在MCC减弱后云带,雷达强回波为弓型向直线型转换,对流性减弱;高空槽加强暴雨为直线型云系和雷达回波增强;季风槽与低涡暴雨为增强的涡旋型云系和雷达强回波。(4) 暴雨发生在总体地势为云贵高原下坡和地面喇叭口地形辐合的桂西北、海陆分布差异的沿海及山脉迎风坡的桂东南。可见,长时间持续性暴雨过程是一个多尺度和多天气系统相互作用的结果,暴雨发生在有利的大尺度环流背景和天气系统配置下的中小尺度系统频繁发生处,地形助推暴雨作用明显。深刻理解持续性暴雨发生的尺度特征可提高该类天气预报能力。      

闽西北地区降水回波特征和人工增雨作业条件分析

利用新一代天气雷达回波资料、850 hPa天气图和地面降水资料对闽西北地区的云雨资源、有利人工增雨作业的天气系统、降水回波特征及人工增雨作业指标进行分析.结果表明:福建闽西北地区有利于开展人工增雨作业的主要天气系统可分为9类:大陆高压、副高外围、暖区辐合、热带辐合带、低槽、台风(低压)、低涡、低涡切变和其他类.积层混合...     

湖北省卫星云图短时暴雨概念模型研究

利用FY-2C卫星云图,结合GMS、GOES卫星云图资料和高空、地面常规观测资料,针对2003—2008年湖北省内出现的主要区域性暴雨过程,分析引发暴雨的中尺度对流云团发生、发展、成熟与消亡的典型特征。在此基础上,总结提炼出在暴雨短时预报时效(0～12h)上,根据暴雨发生的不同大尺度环流背景和暴雨云团的演变特征,可建立5种卫星云图模型,即低涡冷槽东移型、冷切变南压型、春季暖倒槽型、梅雨锋切变型和台风西移型;湖北省短时暴雨云团主要发生在切变云带内,春季暖倒槽型和低涡冷槽东移型中,切变云带呈东北—西南向,暴雨云团沿东北—西南向发展,冷切变南压型和梅雨锋切变型中,切变云带呈准东西向,暴雨云团沿准东西向发展。     

芜湖市短时强降水特征和风廓线雷达指标研究

利用1992—2018年芜湖站逐小时降水量资料,统计分析不同量级短时强降水的变化特征,总结了四种类型短时强降水的物理量特征和风廓线雷达指标。结果表明,芜湖市短时强降水容易出现在夏季午后,2008—2018年中等强度的短时强降水更为频发。短时强降水发生时,可降水量较大,湿层较厚,副热带高压边缘型(以下简称"副高边缘型")短时强降水各指数明显偏强,比湿和假相当位温的垂直递减率较大,使得对流不稳定增强。低槽东移型和西北气流型短时强降水在发生前3—5 h有不同高度的西南风风速的增加,1 km以下水平风的"垂直切变"较大;副高边缘型和台风型短时强降水发生前后整层风速较小、"垂直切变"较小。在短时强降水的临近预报中,要充分考虑到不同天气类型下物理量和风廓线雷达指标的差异。     

2009年6月28-30日湖北区域性大暴雨诊断分析

利用NCEP资料、LAPS产品、地面自动站资料及卫星资料和多普勒雷达拼图资料,对2009年6月28—30日湖北区域性大暴雨过程的环流背景与动力、热力、水汽条件等进行了诊断分析。结果表明：此次过程是在贝加尔湖低槽东移、副热带高压加强西伸北抬、西南急流发展、低层切变线南压和低涡东移的条件下发生的;低空急流的发展使大气强烈转暖,低层辐合与正涡度、高层辐散与负涡度及其相互配合,为暴雨发生发展提供了有利的热力和动力条件;冷空气南下在高温高湿的长江流域形成锋区以及西南急流加强,不仅向暴雨区提供了充沛水汽,还与切变加强、低涡东移共同造成能量锋区锋生,沿低层θse能量锋区及切变线有多个对流云团和强回波生成引发区域性强降水。     

2016—2020年6—7月长江流域主要暴雨过程特征及差异性分析

利用2016—2020年6—7月长江流域735站气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料及雨情信息对长江流域主要暴雨过程的区域性特征、天气系统及成因进行了初步探讨。结果表明:(1)2016—2020年6—7月长江流域降水过程对流层中高层主要受加强西伸的西太平洋副热带高压及高空低槽东移带来的梅雨锋影响,中低层主要影响系统是切变线、低涡、台风倒槽,边界层有一半的降水过程发生在暖区或受静止锋影响;(2)影响长江流域暴雨过程的主要天气形势分为纬向环流型、两高(西太平洋副热带高压与南亚高压)之间型、经向型和偏东气流型;(3)长江流域降水差异同副高脊线位置和夏季风北推进程以及短时强降水落区有很好的相关性。     

移出高原后长生命史高原低涡在不同移动路径下的大尺度环流特征及差异

利用NECP再分析资料及高空观测资料,对2000—2010年移出青藏高原后生命史长达3天或以上的高原低涡进行统计,并根据移动路径的不同将其分为东移、东北移和东南移三类,统计结果表明:在不同时间段,不同移动路径的长生命史高原低涡具有不同的活跃度,盛夏7月,东移个例远远多于东北移和东南移个例,东南移个例多于东北移个例;而在夏末8月,东南移个例则远多于东北移和东移个例。选取不同移动路径的个例,进行对流层中上层环流背景特征分析,指出其500hPa环流形势,温度平流及200hPa环流形势的共同特征和差异。分析结果表明:500hPa环流形势,副热带高压的位置、走向分布对长生命史高原低涡的移动路径有显著影响。东移、东北移、东南移三种路径,副热带高压依次减弱。印缅地区,东南移路径为季风低压,而东移和东北移路径则为季风槽或印缅槽,即东南移路径25°N以南具有相对较低的位势高度,有利于高原低涡的向南移动;200hPa环流,东移、东北移、东南移三种路径,南亚高压1252dagpm东伸脊点依次偏西。东移路径,南亚高压东伸脊点的明显偏东,使得高原低涡移出高原后受一致西风引导气流的影响,而对于东南移个例,相对北抬的南亚高压前及相对较深的110°E槽后的西北气流对高原低涡的东南移具有一定的引导作用。温度平流带随时间的走向与不同路径的移动方向有着较好的对应关系。移出高原后的长生命史高原低涡基本在平均冷平流带中移动,东南移的高原低涡个例具有相对较强的冷空气活动,使得高原低涡能够向相对较暖的南方移动。     

一次冷性停滞型西南低涡结构的演变特征

利用常规气象观测资料、NCEP(National Centers for Environmental Prediction,美国国家环境预报中心)再分析资料、雷达资料、卫星以及区域站资料等对2015年8月16日08:00(北京时,下同)至18日20:00四川盆地持续性大暴雨过程作了系统分析。结果表明:在西太平洋副热带高压(下称西太副高)阻塞形势下,高原涡东侧和西太副高西北侧的正涡度平流共同为西南低涡提供动力条件,前侧温度槽叠加在中低层暖性浅薄天气系统上加强了对流不稳定,冷空气缓慢侵入造成冷性停滞型西南低涡持续发展;西南低涡中的降水通过凝结潜热释放作用与西南低涡相伴增强;西南低涡成熟阶段,高低层正涡度柱几乎垂直耦合,水平流场形态上表现为近圆形,700 hPa温度、水汽及能量场均表现为"S"形非对称形态,有利于中低层维持向东北部的暖湿输送机制,这是纬向降水强于经向的重要因素;盆地地形条件下,纬向降水主要是中心中尺度对流系统MCSs(Mesoscale Convective Systems)两次稳定发展的结果,降水集中在西南低涡暖切变线南侧,地面静止锋附近,而经向降水主要是两次冷锋MCSs降水,位于西南低涡低槽前部;西南低涡中MCSs活动分为八个阶段,在动力机制维持情况下,西南低涡南侧MCSs通过影响水汽输送对中心MCSs发展形成制约机制,西南低涡东北部和东南部降水呈现此消彼长的"跷跷板"发展特征。     

江西强雷电天气形势场及雷达回波特征分析

利用常规天气资料、地面观测资料、江西WebGIS雷达拼图和雷电监测资料,对2014—2016年江西出现的22次强雷电天气过程进行统计和对比分析。结果表明:江西强雷电天气易出现在赣北北部、南昌附近、上饶地区和吉安西部等区域;强雷电天气出现的环境背景场可分为副热带高压边缘型、副热带高压控制型、低涡切变型和台风外围型,最显著的特征是中高空经常伴有干冷舌侵入低层暖湿区;多项对流指数可以预测出现强雷电天气的可能性;雷达回波和雷电强度关系密切,回波类型以带状和块状为主;雷电强度和雷达回波强度有很好的对应关系,但产生强雷电的回波要具备强度大于50 dBz、强回波中心密实、强回波边缘梯度大等条件。     

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。     

上海地区两次强对流天气过程灾害成因及预警研究

对2014年8月24日和9月1日上海地区两次强对流灾害天气过程的环流背景、动力条件及水汽条件、不稳定层结、多普勒雷达观测等方面进行了对比分析,研究两次强对流过程的成因,并对强对流天气进行了预报预警。结果表明:上海地区8·24过程和9·01过程均发生在副热带高压边缘,均有明显的低空急流输送,两次强对流过程预报的开始时间均较实况偏早。8·24过程为槽前型强对流过程,冷锋前飑线和中尺度阵风锋造成强雷电天气。9·01过程为低涡东移型强对流过程,造成了暴雨天气。槽前型强对流过程高层为强辐散,低层为强辐合,有利于强雷暴的产生;低涡东移型强对流过程湿层深厚,降水时间长有利于产生暴雨。垂直风切变趋势预报对雷暴维持和加强具有较好的指示作用。槽前型强对流过程伴随强垂直切变配合,产生区域性强雷暴;低涡东移型强对流过程垂直切变较弱,产生区域性对流暴雨。槽前型对流系统影响时间短,需重点分析地面中小尺度低压辐合区的发展,低涡东移型强对流过程的降水起始时间与暖区对流性降水有关。     

黄土高原一次对流性大暴雨成因分析

利用常规气象观测数据、NCEP FNL 1°×1°再分析资料、FY-2C红外云图和TBB资料、榆林新一代多普勒雷达资料对2018年8月10日神木大暴雨天气过程的成因进行了综合诊断分析。结果表明：河套西部西风槽东移和副高东移南退造成的冷暖空气在榆林的交汇是这次大暴雨产生的有利环流背景;暴雨发生前沿副热带高压外围,东南沿海至黄土高原北部的偏南气流发展为暴雨的产生提供了充足的水汽和不稳定能量;700 hPa内蒙西部—宁夏—甘肃南部的竖切变线在东移过程中受东部高压系统的阻挡转为东东北—西西南向切变,不断新生的中小尺度系统沿着切变线东移,使得降水持续时间增长;暴雨发生前大气不稳定度强,CAPE形态呈细长条形,其值为2 108 J/kg;卫星资料可以较早地识别出对流系统,对流云顶合并,则对流加强,对流单体出现分裂时,对应地面降水减弱;雷达回波上,对流有组织化地发展和列车效应是产生对流性大暴雨的有利条件。     

一次西南低涡影响下的川渝地区 暴雨个例分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、卫星以及雷达资料对2015年8月16—18日影响川渝地区的一次持续性大暴雨过程进行了分析。结果表明:在亚洲中高纬和低纬相对稳定的环流背景下,两次高原涡东移、两次冷空气南下侵入四川盆地共同促进了西南低涡生成发展,造成此次大暴雨过程。西南低涡"初生形成"阶段,地面热低压东北侧有冷锋侵入,中心偏北形成暖锋,低涡近于正压;"稳定持续发展"阶段,冷锋南段移至地面热低压南侧,北段与暖锋结合形成准静止锋,低涡斜压性明显且呈近圆形,持续性暴雨主要出现在西南低涡的暖切变线附近和冷槽东侧;"东移变形减弱"阶段,冷空气第二次侵入,冷锋持续增强,西南低涡东移变形减弱。低层辐合、高层辐散、充沛的水汽输送以及不稳定能量的累积为西南低涡的加深、发展和强降水的维持提供了重要条件。西南低涡暖切变线和南侧冷槽附近发展起来的对流云团是暴雨产生的直接原因,强降水主要发生在云团上风方TBB梯度相对较大的区域。此次强降水过程的局地环流有低空急流和低空辐合线或切变线配合,雷达体积速度处理(velocity volume processing,VVP)法反演的风矢图可更直观地判断风向风速、天气系统所处的发展阶段以及判识辐合线或切变线,低空辐合线或切变线的演变以及低空急流的强度和移向对强降水天气产生的动力条件、维持时间和回波外推预报具有重要的指导意义。     

四川盆地暖区暴雨特征分析

给出四川盆地暖区暴雨的定义,并根据天气形势和影响系统将其分为西南涡型、副热带高压边缘型、西南急流型和东南风型四类。然后利用2008—2018年5—9月常规和自动站逐时降水资料统计分析四类暖区暴雨的时空分布特征和降水性质,并选取典型个例,对暴雨中尺度特征和成因进行了分析。主要结论包括:四类暖区暴雨易发于山脉迎风坡、喇叭口地形、平原和丘陵山地不均匀下垫面附近。西南涡型和西南急流型暴雨范围广且成片,西南涡型暴雨主要位于盆地中部和南部,西南急流型暴雨主要出现在盆地中部到龙门山脉北段和大巴山脉;副热带高压边缘型和东南风型暴雨分散,主要出现在盆地西部;降水都具有明显的日变化,呈现为单峰型,夜间加强,白天减弱;暖区暴雨由对流性和稳定性降水组成,降水量级越大,对流性越明显,其中,副热带高压边缘型和东南风型对流性降水明显,西南涡型和西南急流型稳定性降水明显;暖区暴雨直接由β中尺度云团发展造成,西南涡型和西南急流型中尺度对流系统持续时间≥6 h,副热带高压边缘型和东南风型中尺度对流系统持续时间≤6 h,但四类暖区暴雨单站对流性降水(20~50 mm·h^-1)的持续时间一般不超过3 h,≥50 mm·h^-1的短时强降水维持时间不超过1 h,若超过1 h易造成极端降水事件,西南涡型和西南急流型容易出现极端强降水;四类暖区暴雨发生在高能高湿不稳定环境条件下,平均CAPE值超过1000 J·kg^-1,K指数在40℃左右,850 hPa平均假相当位温在85℃左右,平均比湿可达16 g·kg^-1。     

近年来影响我国东部洪涝的高原东移涡环流场特征分析

利用NECP再分析资料,对1998—2004年间5次影响我国东部地区严重暴雨的高原东移涡过程的对流层中上层环流场特征进行了分析,指出了影响高原低涡东移出高原的四种天气系统类型:北槽南涡型、切变线、切变流场及西风槽前部;揭示了高原低涡东移出高原与500 hPa上的冷空气、副热带高压位置、200 hPa上的南亚高压及西风急流之间的关系;获取了高原低涡东移出高原的强信号,为高原东移涡暴雨预报提供了科学依据。