边界层急流在粤东暴雨中心两次极端强降水过程中的作用

基于广东省气象观测资料、汕尾多普勒天气雷达产品和全球再分析资料CSFR,分析了2013年8月和2018年8月发生在粤东暴雨中心的破纪录极端强降水过程,阐明边界层急流的作用。结果表明:(1)两次过程的主要影响系统分别为长时间缓慢移动的1311号台风尤特残余环流和季风低压外围环流,当粤东暴雨中心处于台风环流东南侧和季风低压东侧时,边界层急流在该区域辐合抬升,形成的中尺度能量锋利于强降水的触发;(2)边界层急流为强降水提供了充沛的、源源不断的水汽条件,同时配合特殊地形的摩擦、阻挡等作用,在粤东暴雨中心内形成了明显的水汽通量辐合;(3)持续性强降水发展期间,大气层结长时间处于不稳定状态与对流层低空暖湿平流的不断输送密切相关。两次过程中不同点主要表现为边界层急流强度和风向不同,由此带来的气流辐合方式和强降水范围有明显的差异,季风低压影响过程中边界层急流作用更显著。     

"18·8"广东季风低压持续性特大暴雨水汽输送特征

利用NCEP再分析资料、地面观测资料和GDAS资料,对2018年8月27日—9月1日广东受季风低压影响发生的超历史极值、持续性特大暴雨天气过程的水汽输送特征进行了详细分析,同时利用Hysplit后向轨迹模式对水汽来源进行了诊断分析。结果表明:持续性特大暴雨过程期间,我国华南沿海为北半球的水汽汇合区,水汽主要来源于印度洋,经印度半岛北上至青藏高原南部向东转进入华南上空;另一部分水汽来源于西北太平洋和南海地区,三支水汽汇聚于华南上空,建立了稳定、持续的水汽输送通道,使得此次特大暴雨过程范围广、持续时间长。降水发生前期水汽辐合中心位于华南东部沿海,29日开始逐渐向西移动,于夜间达到峰值,水汽辐合最为明显,31日夜间其中心进一步西移并趋于减弱;水汽通量势函数高值区的变化与此次过程中降水峰值的逐日变化对应良好。逐日水汽辐合表现出明显的日变化特点,白天水汽辐合减弱,夜间明显加强,此次持续性特大暴雨过程呈现出季风降水特征。华南区域南边界是主要的水汽输入边界,且水汽输入主要集中在低层,尤其是华南中东部南边界的水汽输入量持续较高;29日夜间开始华南区域南边界的水汽输入量明显增大,30日达到最大,与大范围大暴雨和特大暴雨的区域及时段基本吻合。     

"2009.6.3"广东强降水过程分析

利用常规观测资料、数值预报、NCF.P1°*1°再分析资料、物理诊断量、卫星云图、雷达回波、地面自动站等资料,分析了2009年6月3日(以下简称"6.3")广东暴雨级强降水过程的特征,并探讨了此次暴雨级强降水的成因及落区.结果表明:此次天气过程是在高空槽、中层切变和地面低压槽共同配合下产生的;西北部暴雨发生在850hPa切变线南侧的风速辐合区,中部及粤东的暴雨与500hPa高空槽的移动有很好的对应关系.分析还发现:以大尺度天气为背景,充分分析数值预报可以大概确定强降水强度及落区,再仔细分析卫星云图、雷达回波、自动站等资料可以基本确定强降水发生、发展及结束时间.     

“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。      

一次特大暴雨过程的多普勒天气雷达资料分析

利用卫星云图和多普勒天气雷达资料对2008年8月1—2日上午发生在安徽东南部及江苏西南部特大暴雨过程进行了分析。结果表明,这次区域性特大暴雨是由台风减弱演变为深厚低压系统所引发,暴雨区域辐合上升运动强烈,西南低空急流强盛,同时中层冷空气侵入触发不稳定能量释放;特大暴雨的发生与中β尺度强对流云团多次发展以及长时间维持密切相关,中尺度云团的最冷云区亮温和面积决定了暴雨强度;积层混合云降水回波内部有多个尺度不等的的对流回波相继经过暴雨发生地形成“列车效应”,从而造成持续性暴雨,暴雨回波的强回波核总是位于云体的中下部,这是暴雨回波的典型特征;特大暴雨发生阶段,对流层中低层辐合厚度增加,强度增强,同时低层（2 km以下）伴随下沉运动,2 km以上则为上升运动。     

"0808"号台风残留引发特大暴雨成因分析

利用多普勒雷达、TBB和NCEP1×1°再分析资料,对2008年8月1日发生在苏皖中部交界处的特大暴雨过程进行了分析.结果表明:特大暴雨过程是发生在减弱后的"0808"号台风环流与增强的副热带高压相互作用的背景下,西南低空急流增强和台风环流蜕变低槽东移分别触发了两段强降水的发生,对流层中低层强水汽辐合上升激发了台风残留...     

上海“8.5”特大暴雨的成因和特点

利用WSR－88D多普勒雷达资料，通过分析2001年8月5日到8月6日产生于上海地区的特大暴雨过程的雷达回波特征，研究探讨这次过程的降水成因和降水特点。发现副热带高压边缘偏南气流的风速辐合、螺旋雨带中强回波短带的合并加强、风的垂直切变产生的辐合以及热带系统的高效率降水作用是这次暴雨过程的降水成因和降水特点。并提出了预报这类暴雨系统需要注意的要点：强降水回波的发生和发展加强往往和风场中的局地强辐合区相联系，利用多普勒雷达连续演变的风场资料，可及时了解辐合区的形成和演变过程，提前作出强降水可能性的预测。     

2018年8月深圳一次连续暴雨过程初步分析

利用NCEP FNL 1°×1°再分析资料、自动气象站数据和风廓线雷达等资料,对2018年8月28日至31日由季风低压造成的深圳连续暴雨过程进行了初步分析。结果表明:连续暴雨期间,南亚高压稳定少动,西北太平洋副热带高压呈双脊型并缓慢西伸,北脊阻挡西南季风北上,使得季风低压在双脊之间缓慢西移并发展加强,为持续暴雨发生提供了必要的大尺度环流条件。强盛时期的季风低压垂直伸展范围约8~9 km,直至对流层中层,与副高之间气压梯度加大,导致低空急流加强并向下传播,深厚的急流区为暴雨提供充足的水汽和能量。低空急流的向下传播时间早于短时强降水发生0.5~1 h。925 hPa及其以下的对流层底层风场呈气旋式辐合,是重要的抬升触发条件。而1 km以下风场由西南风转为偏南风,在地形抬升作用下加速上升运动,最大垂直上升速度达0.5 Pa/s,地形对降水具有显著的增幅作用。     

汕头市2008年首场大暴雨过程的雷达资料特征

通过对2008年4月20日汕头市大暴雨过程的环流背景进行分析,着重讨论汕头新一代天气雷达资料在这次暴雨临近预报中的应用。分析表明：低空急流和逆风区是此次暴雨的重要特征。“浣熊”减弱后的低压环流受高空槽的引导向东移动,3股低空急流在粤东沿海辐合,为强降水提供有利的水汽条件和上升运动;雨团的移动受700hPa气流引导;强降水区雷达回波反射率因子为40～55dBz,强降水出现在850hPa暖式切变过境阶段;风向的辐合为维持强降水起到重要作用,汕头强降水出现之前,上游地区在速度场上出现中小尺度逆风区。     

海南“0810”特大暴雨特征分析

通过对2008年10月12—15日海南省特大暴雨过程特征分析,表明海南“0810”特大暴雨是热带低压和冷空气相互作用的结果,特大暴雨的发生发展及减弱与偏东和偏南风急流的加强和减弱有较好的对应关系：东风急流造成海南岛东部降雨明显大于西部。副热带高压对北上热带低压的阻拦和形成的环流对降水起到了加强和维持的作用：雷达回波为典型的积层混合型降水回波;长时间的低层辐合、高空强辐散,有利于强降雨的发生和维持。     

0513号台风"泰利"引发浙南特大暴雨过程分析

利用地面加密自动站观测资料、雷达和NCEP1.0°×1.0°再分析资料,对0513号台风"泰利"引发浙南特大暴雨过程进行了分析。结果表明,此次降水具有明显的时空分布特征:特大暴雨出现在温州西南部,强降水主要集中在3~4个小时内;500 hPa西风槽、大陆高压及副高的演变直接影响台风的移向;低层东南部海面的强水汽输送带为暴雨区提供了充足的水汽;雷达强回波带的稳定维持是造成温州西南部特大暴雨的直接原因;暴雨发生前后物理量场——涡度场、垂直速度场、螺旋度场、水汽含量场、水汽通量散度场分布基本一致,能很好地对应特大暴雨的落区及强降水的集中时段。     

一次华南季风低压连续性暴雨过程的诊断分析

利用NCEP的FNL再分析资料、广东省区域自动站观测资料等,对2018年8月27日到9月1日发生在广东省的一次季风低压连续性暴雨过程的大气环流形势以及持续性降水的物理机制进行分析。结果表明:在高层辐散环境条件下,低层季风低压的长时间维持,为强降水提供有利的环境条件。低层的不稳定能量以及深厚的垂直上升运动,为持续性的强降水提供了有利的动力条件。暴雨期间,来自南海地区的暖湿气流为暴雨区带来了充足的水汽;暴雨区域的水汽总收支为净流入,其中南边界为强的水汽流入边界,西边界的水汽流入弱于南边界,北边界和东边界为水汽输出,经向的水汽辐合是暴雨区水汽辐合的主要贡献者。     

2017年广州“5·7”暖区特大暴雨的中尺度系统和可预报性

2017年5月7日广州发生了特大暴雨,各家确定性业务预报模式均漏报了此次过程。本文利用常规观测资料和广州天气雷达资料对此次暖区特大暴雨过程的天气尺度背景、中尺度系统演变和可预报性进行了详细分析,同时通过分析ECMWF集合预报中成功预报出广州周边地区出现局地强降水与预报了弱降水的成员间的差异,探讨影响本次大暴雨发生的关键触发因子。结果表明：2017年“5·7”大暴雨的环境条件和动力强迫较弱,在弱风场环境下,冷高压后部东南风或偏南风回流,经过城市热岛区域,转为偏暖气流,与山坡下滑冷气流在山前一带形成的水平风场辐合,结合山前强水平温度梯度,共同触发了初生对流单体。其后,雷暴出流和边界层暖湿气流形成的辐合线又触发新生单体,并使已减弱的降水单体重新加强产生第二阶段强降水。前两个阶段的局地特大暴雨分别是由稳定少动的块状强回波单体发展到嵌有中涡旋的强单体和较长生命史的弱HP型超级单体造成的,第三阶段的大暴雨是由向南传播合并新生单体并随短波槽东移的带状回波造成;三个阶段成熟回波垂直结构上均呈低质心暖云降水的特点。由ECMWF集合预报成功预报出局地强降水与弱降水成员之间的差异可见,加强的温度梯度及地面风场辐合可能是本次局地强降水的重要触发因子。短期时效内数值模式难以做出暖区尤其是弱风场环境下暴雨以上降水预报,目前的监测和短时临近预警是主要手段。     

低空暖式切变线引发局地特大暴雨成因分析

利用常规观测、加密自动站降水及NCEP 1°×1°再分析资料,结合铜仁多普勒雷达观测资料对2015年7月14日夜间发生在贵州省松桃县的一次局地特大暴雨进行分析,结果发现:此次局地特大暴雨是发生在中层500 h Pa中低纬"ω"环流型稳定形势下;低层高湿高能环境为暴雨提供了充足的水汽和能量;地面弱冷空气入侵激发了对流的产生,是产生强降水的触发条件;梵净山地形对气流既有抬升又有增强气流辐合的作用,对流单体不断在其迎风坡产生;雷达回波显示对流回波单体沿着地面中尺度辐合线生成、发展、合并、移动和消亡,出现了明显的列车效应,地面辐合线对对流单体起着组织、加强和引导作用;暴雨区位于850 h Pa暖式切变线南侧、地面冷锋前部、地面中尺度辐合线北侧,而地面中尺度辐合线北侧1~1.5个纬距内是强降水的主要落区。     

豫北“21·7”极端暴雨过程特征及成因分析

利用探空、地面自动站、多普勒雷达等观测资料及ERA5再分析产品,对2021年7月17—22日豫北地区的极端暴雨过程进行分析。结果表明,极端暴雨过程具有强降水持续时间长、降水强度极端及地形影响明显等特征。极端暴雨过程发生于稳定的大尺度天气形势下,在日本海高压西伸及台风烟花(2106号)、查帕卡(2107号)西北行背景下,黄淮低涡外围加强北上的东南急流/偏南急流为强降水的发生提供了异常充足的水汽、能量条件,对流层中低层暖湿平流强迫、叠加地形影响的强动力辐合抬升作用及低空弱冷空气扩散南下是形成强降水的重要条件,而大气“强-弱-强-弱”的对流不稳定层结特征转化说明强降水过程中存在着两种互补的物理机制。不同阶段极端短时强降水(小时降水量≥50 mm)对流系统的形态结构和发展演变特征不同,但从雷达回波的垂直分布来看,系统均具有“低质心”特征,质心强度≥55 dBz且≥50 dBz强回波垂直伸展至5～8 km、持续时间1 h以上。强降水对流系统在太行山前30 km左右范围内的后向发展特征明显,一方面与地面西行偏东风/东北风在太行山绕流作用下形成的地形辐合线不断南伸有关,另一方面也与强降水冷池效应促使...     

粤东一次前汛期大暴雨过程分析

利用常规气象站观测资料,广东区域自动站、多普勒雷达以及NCEP/NCAR再分析资料等,分析了2011年6月15—17日粤东出现的一次副高边缘的强降水过程。结果表明,200 hPa南亚高压的缓慢东移、副热带高压的稳定维持、季风槽的缓慢北抬是影响此次暴雨发生的直接系统。强劲的低空急流、超低空急流为此次暴雨提供了充沛的水汽条件和不稳定条件。地面弱冷空气渗透是此次暴雨的主要触发机制。地面中尺度辐合线对水汽和能量的积聚,使得降水强度增加。     

强热带风暴碧利斯 (0604) 引发的特大暴雨中尺度结构多普勒雷达资料分析

强热带风暴 “碧利斯” (Bilis) 于2006年7月14日12:50在福建省霞浦县北壁镇再次登陆, 与南海季风相互作用, 在福建省引发特大暴雨。作者利用双多普勒雷达三维风场反演技术对厦门和龙岩新一代多普勒雷达时间同步探测资料进行了风场反演, 综合利用雷达回波强度资料, 对造成长泰、 漳州特大暴雨的中尺度对流系统的三维结构及其演变特征进行了详细分析。结果表明: (1) 此次特大暴雨主要是由中低层西南[CD*2]东北走向的β中尺度辐合线引发的, 辐合线对于水汽输送以及暴雨的形成、 触发、 维持具有重要作用, 辐合线在暴雨的整个生命史过程中经历了由弱变强、 由强变弱的演变过程, 变化过程与降水的强弱演变过程基本同步。 (2) 由于丰富的水汽供应和中低层辐合线的动力抬升作用, 西南[CD*2]东北走向的β中尺度回波带的西南不断有新的γ中尺度对流单体生成, 在沿着辐合线向东北移动过程中进一步发展、 合并形成β中尺度对流线, 造成持续的强降水。最后, 还给出了此次特大暴雨的三维云系结构模型。     

海南岛"0810"特大暴雨物理量诊断及多普勒特征分析

应用常规观测、海口多普勒回波及NCEP1×1°再分析等资料,对2008年10月12～15日海南特大暴雨成因进行诊断分析,并揭示了暴雨过程中的多普勒回波特征.结果表明:导致海南岛产生强降水的主要原因是热带低压移动缓慢和弱冷空气的低层入侵;当冷暖空气交绥,大气温湿结构发生突变,θse面陡立造成对流系统斜压发展,激发位势不稳定能量释放.正差动假相当位温平流意味着低层暖湿空气的平流大于高层,加强了层结对流不稳定发展;在斜压扰动作用下,对流层中层正差动涡度平流和低压东侧的暖平流破坏了海南岛的准地转平衡,动力强迫和热力强迫共同作用激发了次级环流,导致暴雨区上空的垂直运动的发展,促使暴雨增强.充沛的水汽输送及水汽的强烈辐合,为暴雨发生的有利水汽条件.多普勒径向速度揭示了暴雨区低层冷平流高层暖平流、风向风速的垂直切变大的垂直结构以及持续性的强烈辐合等等特征,回波停滞和"列车效应"使降水增幅,降水回波的性质差异,可造成强降水区域分布的不同.     

热带风暴莲花外围特大暴雨的成因分析

利用1°×1°的NCEP再分析资料计算螺旋度、湿位涡及各种基本物理量,并结合多普勒雷达资料,对0903号热带风暴莲花外围环流在粤东引发特大暴雨过程进行追踪和诊断分析,探讨此次特大暴雨天气发生、发展的热力学和动力学机制以及雷达回波特征。分析结果表明：台风低槽外围的西南急流为特大暴雨提供了充沛的水汽条件和热力条件;暴雨区上空中低层（）θ_（se）/（）p〉0,存在明显的等θ_（se）陡立面,同时该区上空低层MPV为高负值区,两者结合可见特大暴雨区上空存在强对流性不稳定层结;而低空强辐合、高空强辐散的高低空形势配置、中尺度次级环流以及强烈的旋转上升运动为此次特大暴雨提供了重要的动力机制。分析还表明：高θ_（se）舌和MPV低舌出现叠加的区域和时间与特大暴雨落区和发生时段有很好的一致性;垂直螺旋度中低层正值中心和高层负值中心与特大暴雨中心区域对应较好;强降水最易发生在旋转上升运动迅速加强发展的时间段里;天气雷达在暴洪预报中的运用,有利地追踪了暴雨系统的演变过程,回波特征显示此次特大暴雨是由高降水率配合较长降水持续时间产生。     

“9.16”广东旱区罗定特大暴雨灾害天气成因分析

用常规天气观测资料、ncep再分析资料、卫星云图、天气雷达等资料对2009年9月16日出现在广东最少雨区之一的罗定市的强降水特大暴雨过程进行分析,结果表明:"巨爵"减弱后的低压系统移动缓慢,其与西伸的"方头"副高之间气压梯度增大,偏南急流在粤西加强和维持是形成"9.16"暴雨的最主要天气系统;边界层内持续的水汽输送和强辐合上升运动是特大暴雨产生的最主要原因;地面弱冷空气的渗透也为暴雨的产生提供了有利的条件;罗定特殊的地形对此次暴雨的形成也十分有利。卫星云图上罗定上空云系稳定少动和雷达回波上南北向的对流云带中的列车效应是这次强降水过程的显著特点。