2010年前汛期末华南西部和东部暴雨对比分析

2010年前汛期末期华南出现暴雨过程,暴雨在华南西部与东部有区别,利用NCEP再分析资料和常规观测资料,分析此次暴雨特征与机理。结果表明：对华南整体而言暴雨期间高层受南亚高压东南伸弱脊辐散区影响;中层副热带高压西伸脊先东退、后西伸;暴雨区位于低层相当位温锋区南侧、气流辐合;边界层偏南风急流形成后暴雨发生。分区而言,华南西部两次出现各持续1 d的多站点暴雨时期;每次暴雨站数明显增加之前低层能量大、中低层层结不稳定且整层大气可降水量大;两个多站点暴雨日期之间边界层中尺度偏南风急流有两次明显减弱,低层水汽辐合与上升运动发生明显中断。华南东部多站点暴雨只出现一次但持续3 d,虽然在暴雨前期3个指数条件都没有西部两次暴雨前期好,但是连续3 d多站点暴雨期间较大尺度偏南风边界层急流基本维持,低层水汽辐合与上升运动没有发生明显中断,导致了东部暴雨站点多、强度大、持续时间长。因此对于华南前汛期暖区暴雨而言,边界层偏南风急流的生消活动与水平尺度均很重要。     

塔克拉玛干沙漠南缘两次极端暴雨的气流模型与水汽输送特征

采用区域自动站逐小时降水观测数据、GPS/MET大气可降水量观测数据和NCEP/NCAR提供的FNL0.25°×0.25°分析数据，通过对比塔克拉玛干沙漠南缘和田地区2次落区接近、强度不同暴雨过程的环流和水汽特征，分析了影响极端暴雨产生的急流和水汽因子特征，结果表明：沙漠南缘暴雨时环流配置符合“三支气流”模型，高空急流、中层偏南风、低层辐合切变的强度与降水量正相关，当高层有极涡直接南伸至中亚发展而成的副热带大槽、中层有气旋前部的强偏南或西南气流、低层有偏东风急流明显西伸与西风急流形成强辐合时有利于出现极端暴雨。沙漠南缘暴雨的水汽源地、输送路径、水汽含量、饱和层厚度与降水量相关，暴雨的水汽源地一般为欧洲和北冰洋，降水区水汽输入以中低层为主，低层比湿大于6 g?kg-1，饱和层位于700 hPa以上；当中高层有来自阿拉伯海、孟加拉湾的由偏南风输送水汽的加入，低层比湿达8 g?kg-1以上、饱和层扩展至750 hPa以下时，可出现极端暴雨。     

河源市“3·30”暴雨过程诊断分析

利用Micaps资料、NCEP再分析资料、区域自动站资料和多普勒雷达资料,对河源市2014年3月30日暴雨过程的环流背景、物理量诊断、雷达回波演变特征进行了分析。结果表明:该次降水是属于华南前汛期中纬多波型暴雨;200 h Pa高空急流与850 h Pa低空西南急流的配置产生耦合作用,为该次暴雨天气的形成提供了有利的动力和热力条件;边界层弱冷空气东路侵入触发不稳定能量,是该次暴雨的触发抬升机制;高、低空急流的建立分别使高层由辐合区转为辐散区,低层由辐散区转为辐合区,形成抽吸作用,使该次暴雨过程中低层水汽通量散度辐合、高层辐散、垂直上升运动、假相当位温锋区等物理量的分布都与暴雨落区有较好的对应关系。     

山东半岛致灾大暴雨成因个例分析

对2006年7月27日山东半岛东部致灾暴雨的成因进行了分析,暴雨是由4个中β尺度的对流云团影响产生的.在华南沿海登陆的0605号热带低压"格美"的倒槽、高空西风槽和副热带高压相互作用,在热带低压的东部和副热带高压的西侧形成偏南风低空急流,建立起通向暴雨区的水汽通道.低层暖湿气流的输送,使得中低层大气高温高湿和对流性不稳定.在低空南风急流的左前方,辐合、正涡度和上升运动发展,正k螺旋度增强;高空槽前西南风急流的右后侧,辐散和负涡度发展,负k螺旋度猛烈发展,对低层产生抽吸作用,加强了低层的辐合上升运动,触发对流不稳定能量释放,中尺度对流云团发展,造成强降水.     

南疆西部持续性暴雨环流背景及天气尺度的动力过程分析

2013年6月14—19日南疆西部出现了持续性暴雨,使用常规观测资料和NCEP再分析资料在讨论环境大气湿度条件与暴雨关系的基础上,分析了水汽远距离输送到新疆并在南疆上空积累的天气尺度动力过程及其形成的原因。结果表明,暴雨产生在大气异常潮湿的环境中,强降雨时段对流层低层比湿最大值达到16～18 g·kg-1。长时间强降水的重要原因是边界层以上高湿的特征在暴雨产生过程中一直维持,充沛的水汽被一支从阿拉伯海和孟加拉湾的偏南气流向北输送,偏南风持续增速加大了水汽的输送。同时,随着偏南气流向北靠近新疆,对流层低层偏东急流在南疆西部产生强的水汽通量辐合,使得高空强烈辐散与低空辐合之间的耦合不断加强,不仅增加了低层水汽在暴雨区汇集,也通过增强垂直速度将更多的潮湿空气向上输送,使高层大气湿度增加。暴雨的日变化与阿克苏南部中尺度垂直环流圈的间断性建立及低层偏东急流在夜间增强有关。     

不同环境风场条件下两次暴雨过程对比分析

利用NCE再分析资料从动力条件,水汽条件和不稳定能量三个方面对比分析了分别处于强和弱环境风场条件下,均为受高空华北槽、低空切变线影响的两次广西暴雨过程,结果表明:(1)两次暴雨过程发生发展均表现出低层辐合、高层辐散,伴随上升运动的特征,低层有水汽辐合,且大气处于不稳定状态,说明在华南西部无论关有无急流建立,只要满足一定的条件,强降水就可发生。(2)强环境风场条件下的暴雨过程大气较湿,水汽较充沛,动力条件较好,弱环境风场条件下的暴雨过程低层水汽辐合较强,两次过程的降水强度相当,可能表明了强环境风场的作用在于提高了动力条件和水汽含量,而华南暴雨过程的形成,水汽辐合条件影响权重更大。     

2011年春季河南久旱转暴雨的环流特征及成因分析

利用常规气象资料和NCEP再分析资料,从前期天气背景、大气环流演变及产生持续性强降水的动力、热力和水汽等条件,分析了2008年6月广西出现的一次持续性强降水过程。结果发现：这次持续性强降雨过程期间500hPa环流形势稳定,高空西风小槽呈阶梯状持续下滑影响广西,不断诱发暴雨出现;200hPa广西处于南亚高压东部脊区和高空西风急流出口区右方,风速辐散明显,在高低空急流耦合作用下,华南出现了正反两支垂直环流,广西上空辐合上升运动明显,为强降水的出现提供极好的动力条件;南海季风暴发和副热带高压在华南沿海的稳定维持,使得华南低空形成了印度洋和南海两支水汽通道,为暴雨区上空提供了源源不断的水汽;高温、高湿、高能的热力条件,有利于扰动的形成和对流不稳定能量产生,为广西持续性暴雨提供必要的能量条件。     

一次南岭地区早春暴雨成因分析

利用常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料等,对2019年3月4—5日发生在南岭山脉附近的强降水天气进行综合分析。结果表明:短波槽活跃,低层急流强盛,特别是边界层急流、切变较长时间维持,为这次暴雨过程提供了很好的动力和水汽条件;水汽集中在800 hPa以下,主要是低层和边界层的水汽辐合;偏北气流南下过程中,与南方暖湿气流在南岭山脉地形影响下易形成边界层及地面的中尺度气旋,大尺度切变线、辐合线受山脉阻挡南推缓慢,增加强降水维持时间,气流持续汇集产生辐合,使得水汽通量辐合区位置与南岭山脉的位置、走向一致,降水增幅明显;早春时节的暴雨,一般热力条件差,着重关注水汽及动力条件,特别是出现低空急流和边界层偏南急流时,在有利的地形下易触发中小尺度扰动而出现强降水。     

华南前汛期持续暴雨环流分型初步研究

采用1961—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和台站观测降水量资料,按一定标准选取了华南前汛期24个持续暴雨过程;并且按基本判据确定逐年华南夏季风降水开始日期。然后依据南亚高压环流型和相对于该年夏季风降水开始的早晚,将这些暴雨过程划分为夏季风降水前、后南亚高压东部型,夏季风降水后南亚高压带状、西部型共4个类型;其中,夏季风后南亚高压西部型次数最多、平均持续时间最长。所有类型持续暴雨的相同点是:广东东北部附近均为暴雨频率和雨量高值区;暴雨期间华南150 h Pa位势高度增加、500 h Pa位势高度减少;华南处在150 h Pa偏西风急流南侧辐散区中;850 h Pa华南沿海有明显的西南气流,低层辐合在华南东北部最明显;两广沿海为可降水量大值区;华南的整层水汽输送主要呈现西南向。不同点是:夏季风后南亚高压西部型平均雨量较小,夏季风后南亚高压带状型与西部型在印度洋上存在明显的偏东风高空急流;夏季风后南亚高压类型在两广沿海的可降水量数值较大。     

“21·7”河南特大暴雨水汽和急流特征诊断分析

2021年7月中下旬在河南省发生了一场极端强降水过程,暴雨持续时间长,累计降水量大,落区集中,造成了严重的人员伤亡。基于自动站雨量数据和ERA5再分析数据探讨了多尺度系统、急流和地形对水汽的输送和辐合及降水形成的重要作用和影响机制。结果发现:暴雨发生在远距离台风影响的有利环流背景之下,大量来自西太平洋的水汽从边界层和对流层低层进入河南东侧,来自南海的水汽从南侧对流层中低层进入降水区,在低涡、切变线和辐合线的共同作用下,引发强降水。低空急流与边界层急流的耦合形成低层水汽辐合上升中心,地形起到了动力阻挡抬升和热力抬升作用,并与急流综合作用,使强降水呈带状出现在山前,且20日位于豫中,21日在豫北。     

大尺度低空急流附近的水汽输送与暴雨

本文利用1977—79年华南前汛期的暴雨实验资料,分析研究了大尺度低空急流附近的水汽输送及其对暴雨的贡献。研究表明,与低空急流相联系的暴雨的生成,主要是由于低空急流之下水汽的横向辐合,而不是低空急流所在层的水汽辐合。低空急流之下的水汽由急流左侧向右侧输送,在暴雨区上升,而后在低空急流之上向右侧输送并下沉,从而构成一中尺度的水汽输送环流圈,它与大尺度环流圈同相叠加,有利于暴雨的维持。由于摩擦作用,在低空急流之下的边界层中风向随高度顺转,这是水汽横向输送的主要原因,因此,暴雨可在低空急流左侧的任何位置生成。     

华南暖区暴雨研究进展

华南前汛期暴雨预报一直是我国大气科学界的一个研究热点,特别是发生在锋前的暖区暴雨,由于其天气尺度斜压性强迫不明显,环境大气水汽含量丰富,热动力不稳定性强,边界层触发机制复杂,以及特殊的地形和海陆热力差异的外强迫作用,导致暴雨突发性强,地域性特征显著,也是困扰预报业务人员的难点问题。目前我国预报业务中使用的全球数值预报模式对暖区暴雨的预报能力十分有限,高分辨率中尺度数值模式的预报效果也不尽人意。该文回顾了近40年华南前汛期暴雨大部分研究成果,针对华南暖区暴雨的提出及典型背景场、暖区暴雨与低空急流的关系、暖区中尺度对流系统的形成及传播、暖区暴雨触发机制等独特的天气动力学特征进行了系统梳理与分析,并依据前人研究成果及中央气象台预报实践经验,总结提炼了3类华南暖区暴雨类型——边界层辐合线型、偏南风风速辐合型,以及强西南急流型的天气系统配置及触发因子。最后提出针对华南暖区暴雨需要进一步研究的科学问题。     

广西一次持续性强降雨过程成因分析

利用常规气象资料和NCEP再分析资料,从前期天气背景、大气环流演变及产生持续性强降雨的动力、热力和水汽等条件,分析了2008年6月广西出现的一次持续性强降雨过程。结果发现：这次持续性强降雨过程期间,500hPa环流形势稳定,高空西风小槽呈阶梯状持续下滑影响广西,不断诱发暴雨出现;200hPa广西处于南亚高压东部脊区和高空西风急流出口区右方,风速辐散明显,在高低空急流耦合作用下,华南出现了正反两支垂直环流,广西上空辐合上升运动明显,为强降雨的出现提供了极好的动力条件;南海季风暴发和副热带高压在华南沿海的稳定维持,使得华南低空形成了印度洋和南海两吏水汽通道,为暴雨区上空提供了源源不断的水汽;高温、高湿、高能的热力条件,有利于扰动的形成和对流不稳定能量产生,为广西持续性暴雨提供了必要的能量条件。     

广东2008年罕见“龙舟水”特点及成因诊断分析

2008年5月下旬末至6月中旬,广东出现了历史罕见的持续时间长、范围大、强度强、灾害重的暴雨到大暴雨降水过程,并有4个明显降水期.诊断分析发现:过程是在亚洲中纬度两槽一弱脊,东槽明显的平均背景场产生的,副高较弱位置较东,南支槽活跃,每一强降水期与一次西风槽的影响相联系,高空急流和低层切变线的南压过程配合一次强降水的发生;低空急流的最大风速变化与暴雨的发生同步,降水的减弱期伴随低空急流的向上抬升;过程的水汽源于孟加拉湾和南海,而以前者为主,水汽的辐合主要发生在华南沿海;龙舟水期间存在两个明显的局地经向环流,低层的两股气流在20～25°N区辐合抬升为持续性强龙舟水的产生提供了稳定的上升运动背景;4个主降水期有3个是在层结不稳定的条件下出现暴雨.     

2010年江西两次冬季暴雨过程分析

该文利用自动气象站逐小时雨量资料、常规气象观测资料以及NCEP每6 h 1次1°×l°全球再分析资料分析了2010年12月12日(简称过程1)和15日(简称过程2)江西2次不同类型的大范围冬季暴雨过程。结果表明,两次不同类型的冬季暴雨过程都发生在"拉尼娜"的气候背景下,高空急流右侧的强辐散区与中低层强西南气流中风速辐合区耦合下形成。与汛期暴雨过程相比,涡度、散度量值与汛期暴雨大小相近,垂直速度较小;850 hPa比湿值仅为汛期值的一半,低层水汽条件差,但整层水汽输送与汛期暴雨相近;大部分处于对流稳定状态,降水持续时间长,无中尺度雨团。冬季暴雨在动力、水汽条件方面700 hPa比850 hPa表现明显,暴雨落区与700 hPa水汽辐合一致。     

导致“7.21”特大暴雨过程中水汽异常充沛的天气尺度动力过程分析研究

2012年7月21日北京发生了历史罕见的特大暴雨,最大累计降水量达到541 mm,最大雨强100.3 mm/h,强降水持续10多个小时,造成了巨大的损失。使用常规观测资料和NCEP再分析资料在讨论环境大气湿度条件与特大暴雨关系的基础上,分析了实现充沛的水汽远距离输送到华北并在北京上空积累的天气尺度动力过程及其形成的原因。结果表明,“7.21”特大暴雨产生在大气异常潮湿的环境中。在暴雨发生时,比湿最大值达到19 g/kg,而且,对流层中下层的比湿比北京区域性暴雨历史个例高40%。产生长时间强降水的重要原因是边界层以上高湿的特征在暴雨产生的过程中一直维持。充沛的水汽被一支从低纬度一直贯通到40°N附近的低空偏南气流从孟加拉湾和中国南海向北输送。偏南风持续增大形成低空急流,增大了水汽的输送。而且,随着急流核向东北方向移动逐渐靠近北京,在北京上空对流层低层产生了-17.7 g/（hPa·m²·s）异常强烈的水汽通量辐合。同时,高空强烈辐散与低空辐合的耦合不断加强,不仅增加了低层水汽在暴雨区汇集,而且也通过增强垂直速度将更多的潮湿空气向上输送,使高层大气湿度增大。通过上述两个天气尺度动力过程,实现了水汽的远距离输送,并在暴雨区上空强烈辐合,导致北京地区水汽异常充沛。输送水汽的偏南风持续增大的原因主要有两个：一是台风外围环流的影响;二是在海上副热带高压稳定维持的情况下,大陆上低压加强、东移,造成东西向气压梯度增大,在地转偏向力的作用下,南风增强。最后,得到了实现水汽远距离输送的天气尺度动力过程机理模型。     

长江流域不同区域暴雨发生机理的比较研究

对发生于1998年7月21日长江流域不同区域同时次的两个暴雨个例发生的机理进行了比较研究。结果表明：长江上游的贵州思南暴雨受西南涡、低空急流及南亚高压的影响，雨区位于低空急流的左中侧，水汽主要来源于孟加拉湾。而长江中游的武汉暴雨不受西南涡的影响，主要是边界层偏南风急流、低空西风急流、高空西风急流三者上下耦合的结果，其水汽来源主要是南海，暴雨区上空低层为非热成风的对流不稳定，高层为非热成风的对称不稳定。     

2003年淮河暴雨期大气水汽输送特征及成因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2003年淮河流域发生持续性暴雨期间的水汽输送情况,发现暴雨区的异常水汽并不是来自通常输送量最大的水汽输送通道2(来自印度洋孟加拉湾的西南气流经中南半岛到我国东部地区)和水汽通道3(来自孟加拉湾的水汽经中南半岛到达南海与南海的偏南气流汇合再向北输送),而主要来自位置异常西移的水汽输送通道4(来自副高南侧的偏东气流沿着副高边缘转向向东输送到我国东部雨区)。暴雨区内有大量的异常纬向水汽通量距平,但并没有对异常降水辐合产生贡献,而相对小量的经向水汽通量距平在暴雨区产生强烈的辐合,为持续性暴雨提供绝大部分水源。输送至暴雨区的大量经向异常水汽通量距平主要来源于暴雨区南侧紧邻的中国南部沿海地区,而不是主要的水汽源区——南海。造成大气中水汽输送及辐合异常状况的最主要原因是西北太平洋副热带高压的异常西伸,强度偏强,且长期稳定少动。此外,欧亚两槽一脊的环流形势和副高北侧异常加强的低层西风急流及其稳定性也是形成此次淮河流域持续性暴雨必不可少的条件。     

2013年广西一次前汛期暴雨过程分析

利用地面观测资料、探空资料和卫星观测资料对2013年4月29日至5月1日广西东部地区出现的一次暴雨天气过程进行分析,结果表明：（1）本次强降雨过程前期具有典型的暖区暴雨天气过程,主要受高原槽、低层急流系统影响,低层风向辐合高层辐散的配置触发了暴雨天气的产生,后期冷空气南下影响,触发强对流云团发展,造成强降雨天气的持续;（2）过程期间涡度场、散度场低层辐合高层辐散配置较好,水汽辐合上升强烈;（3）中尺度雨团在广西东部连续的生成并维持,造成桂东地区大范围的暴雨天气.     

华南初夏的超低空急流及其对暴雨的影响

通过华南暴雨实验获得的8次暴雨过程的资料分析,发现这些暴雨过程行星边界层下部都伴见1—2支中间尺度的偏南风强风带,它和常见的西南风低空急流有显著不同,为易于区别,称为超低空急流。分析看到,超低空急流和华南初夏的暴雨有着密切关系。