西风槽与副高相互作用的暴雨过程动热力场结构特征分析

利用常规气象观测、自动气象站加密观测、NCEP/NCAR(1°×1°,逐6 h)再分析以及FY 2C卫星云图等资料,分析了2007年8月15—18日发生在山东的一次暴雨过程中,西风槽与副热带高压(以下简称副高)相互作用三个阶段的热力、动力场结构特征。结果表明:整个过程先后经历了副高西进切变线缓慢西移、横槽南压副高减弱和横槽转竖副高南撤三个阶段,三个阶段的共同特征是中低层有切变线和θ_(se)锋区;700 hPa有低空急流;产生暴雨的对流云团具有后向传播特征,生命史中多次发生合并。三个阶段的不同点是:(1)副高西进过程中,锋区随高度向北倾斜,坡度小,切变线和θ_(se)锋区均为后倾,为典型的暖锋降水。暴雨区范围大,强度均匀,位于850 hPaθ_(se)锋区与暖脊的交界处的水汽辐合中心附近。饱和区宽广,伸展高度高。低层气旋性辐合、切变线辐合、锋面抬升是触发暴雨的动力机制,低空急流是暴雨增强机制。(2)副高减弱过程中,干冷空气分别从低层和中层侵入θ_(se)暖脊,θ_(se)锋区随高度先向北后向南,呈交错倾斜现象,坡度大,为典型的强对流降水,上升运动最为激烈。暴雨区范围小,强度大,分布不均,位于θ_(se)暖脊垂直方向轴线附近。饱和区狭窄,伸展高度高。锋面抬升运动是触发对流性强降水的主要动力机制,对流层中层干冷空气入侵是强降水的增强机制。(3)副高南撤过程中,θ_(se)锋区随高度向南倾斜,坡度大,呈前倾特征,为典型的高空槽降水。暴雨区狭长分散,强度弱,位于850 hPa切变线上、θ_(se)暖舌靠近锋区一侧。饱和区狭窄,伸展高度低。低层切变线辐合抬升是触发强降水动力机制,中层干侵入是降水增强机制。     

2008年7月14—15日川西暴雨过程的温度层结变化分析

2008年7月14-15日,四川盆地西部"5.12"汶川大地震重灾区在非典型热力条件下出现了一次暴雨天气过程.本文利用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对其天气形势及温度层结变化特征进行了详细分析.结果表明:(1)暴雨发生在副热带高压不断西伸的环流背景下,低层偏南气流及其风速脉动对暴雨产生具有重要作用.(2)暴雨开始于850hPa θse下降及大气层结为弱稳定的非典型热力条件下,但700 hPa θse突增使得700-500 hPa对流性不稳定层建立,从而利于对流运动发展;暴雨过程后期,因850 hPa和700 hPa θse急剧下降和大气层结稳定度增大,对流上升受到明显抑制.(3)低层θse锋区和水汽辐合对强降水具有指示意义,暴雨落区位于850 hPa和700 hPa θse锋区前沿,降水中心位于水汽汇合中心附近.     

一次区域暴雨过程综合诊断分析

利用NCEP 1°×1°的6h再分析资料对2008年7月22日河南省南阳市的区域性暴雨天气进行了综合诊断分析,结果表明：此次暴雨过程是中低层的西南涡在高空急流的引导下,沿着河套高压与副高之间的辐合带移出造成的。降雨的水汽供应主要来自对流层中低层,且水汽强辐合出现在强降雨前。随着对流活动的发展,水汽通量和水汽辐合都向高层发展,湿层明显增厚。在整个降雨过程中,700hPa垂直螺旋度正值中心的位置和强度与西南涡的移动和强弱变化有很好的对应关系,垂直螺旋度正值长轴区与切变线辐合区相吻合,在某种程度上能反映出西南涡的移动和强度的演变;垂直螺旋度强弱的变化与暴雨强度变化基本一致。高层辐散、低层辐合的大气垂直结构能增强大气的抽吸作用,促进垂直上升运动的发展,反之,抑制垂直上升运动,降雨减弱。上、下层负、正垂直螺旋度耦合的结构对暴雨的发生和维持非常有利。在雷达速度PPI上,逆风区的出现预示着局地强降雨的产生。     

汉江流域一次致洪暴雨过程的诊断分析

应用常规气象观测资料和 NCEP 格点资料,对 2005 年出现在汉江上游和渭河流域秋季连阴雨中一次致洪暴雨过程进行诊断分析,结果表明这次过程的主要影响系统是西风槽、低涡切变和副高.水汽条件中,700 hPa 水汽通量大值中心和其散度的辐合中心与暴雨落 区基本重叠,强降水出现在高层峰值与低层谷值之间的时段内,说明比湿高层峰值和低层谷值的出现对暴雨的开始和结束有重要的预报意义.θse 分析表明致洪暴雨出现在 550 hPa 以下能量锋区中,与陕西秋季暴雨一般出现在低层稳定层结中有一定区别.强降水时段内,高层辐散、中低层强辐合,使垂直上升运动发展强烈至对流层顶,这是本次致洪暴雨动力场结构的主要特征.     

2020年春季南疆西部一次极端暴雨成因分析

利用常规观测、FY-2G卫星、雷达、全球同化系统(GDAS)及NCEP(1°×1°)再分析等资料,分析2020年4月17—24日南疆西部喀什地区极端暴雨过程。结果表明:此次极端暴雨是在100 hPa南亚高压呈东部型的大尺度环流背景下,主要影响系统为500 hPa中亚低涡(槽)和700～850 hPa切变线;低层辐合、高层辐散的发展及持续为暴雨提供动力支持;暴雨过程中低层θse均随高度增加而减小,为暴雨产生提供了较好的不稳定条件;且中低层水汽充沛,700 hPa喀什地区水汽辐合中心强度达-10×10~(-6)g/(cm~2·hPa·s),比湿≥5 g/kg。雷达回波图上单体风暴或线性多单体风暴持续多个体扫导致强降水的发生,风暴最大反射率因子≥55 dBZ,径向速度图上具有明显的中小尺度辐合特征;TBB低值区与降雨落区紧密结合,强降雨发生在TBB梯度最大处,且TBB等值线越密集雨强越强。     

一次区域暴雨过程综合诊断分析

利用NCEP 1°×1°的6h再分析资料对2008年7月22日河南省南阳市的区域性暴雨天气进行了综合诊断分析,结果表明：此次暴雨过程是中低层的西南涡在高空急流的引导下,沿着河套高压与副高之间的辐合带移出造成的。降雨的水汽供应主要来自对流层中低层,且水汽强辐合出现在强降雨前。随着对流活动的发展,水汽通量和水汽辐合都向高层发展,湿层明显增厚。在整个降雨过程中,700hPa垂直螺旋度正值中心的位置和强度与西南涡的移动和强弱变化有很好的对应关系,垂直螺旋度正值长轴区与切变线辐合区相吻合,在某种程度上能反映出西南涡的移动和强度的演变;垂直螺旋度强弱的变化与暴雨强度变化基本一致。高层辐散、低层辐合的大气垂直结构能增强大气的抽吸作用,促进垂直上升运动的发展,反之,抑制垂直上升运动,降雨减弱。上、下层负、正垂直螺旋度耦合的结构对暴雨的发生和维持非常有利。在雷达速度PPI上,逆风区的出现预示着局地强降雨的产生。     

2011年7月末商洛区域性暴雨成因分析

利用MICAPS常规气象资料对2011-07-30—31日商洛市暴雨过程分析,发现:暴雨发生在副高调整过程中,500hPa陕西处于副高边缘,高空冷涡不断分裂冷空气扩散南下,这种形势的稳定,为暴雨区提供了充足的能量和动力条件;700hPa关中及其以南的西南急流为暴雨过程提供了充足的水汽,商洛处于切变辐合区;物理量场中,商洛处于水汽辐合中心、垂直速度的上升中心,散度场上表现为低层辐合,高层辐散,水汽条件和动力条件配置非常有利,θse密集区增大有利于商洛市强降水产生;中尺度云团合并加强是本次大暴雨的直接缔造者。     

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。     

钦州市“7·20”大暴雨成因分析

通过对2004年7月19~20日钦州市出现的一场大暴雨过程的环流形势及物理量进行分析,揭示了这次大暴雨天气的一些特征,为今后钦州市的大暴雨预报提供了参考依据。(1)环流形势分析7月18日08时500hPa图上,我国的新疆东北部为一强大的高压脊控制,河套附近有一闭合低压,从该低压中心到北部湾海面为一阶梯槽。副热带高压稳定,呈南北块状分布,位置偏东、偏北。高空槽前西南气流与副高西侧强盛的偏东南气流在我区的东南部交汇,这为此次大暴雨的发生提供了充沛的水汽来源。从7月18日08时开始,副高逐渐加强西伸,使得500hPa低压槽东移缓慢。7月19日08时对流层低层出现两个辐合区中心,其中一个在钦州沿海,而高层则处于反气旋环流的右侧,属于相应的高度场的高值区和辐散区,在这种低空有较强的辐合、高空有较强的辐散的有利形势下,20日钦州出现了大暴雨。21日08时副高继续加强西伸北抬,500hPa低压槽西退减弱,强降水中心也随之西移,此次强降雨过程趋于结束。(2)物理量分析1水汽条件分析在大暴雨过程中,暴雨区上空维持了深厚的湿层,暴雨区位于水汽通量密集带内,暴雨的出现与维持,和存在有深厚的水汽通量输送带有密切关系。2涡度、散度场暴雨发生前一天,对流层中低层广西沿海为强烈辐合区,而在对流层高层对应负的涡度区,这样有利于在暴雨区上空形成强烈的上升运动区,它为暴雨的发生提供了所需的动力条件。3θse场θse是反映大气对流不稳定和温湿条件的一个物理量。分析7月19日和20日08时700hPa、850hPa的θse水平分布,发现700hPa能量锋区叠加在850hPa高能区上,在广西沿海建立起了中尺度位势不稳定区,有利于暴雨的产生。随着高空槽的东移和副高的加强西伸,激发了不稳定能量的释放,大暴雨过程随之产生。7月20日08时850hPa仍为θse高能区但θse值减小,但700hPa的能量锋区明显减弱,表明这种位势不稳定已经被打破,21日强降水过程结束。     

云南一次强对流暴雨天气学成因分析

为提高暴雨预报准确率,减少暴雨致灾损失,基于地面常规气象观测资料、卫星云图反演的云顶亮温（Black Body Temperature, TBB）资料及美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction, NCEP）再分析资料,对2017年8月云南一次强对流暴雨成因进行分析。结果表明：500 hPa低槽东移、700 hPa切变线南压、地面冷锋西推是此次降水过程发生的天气背景;中-β、中-α尺度对流系统（Mesoscale Convective System, MCS）是产生强对流暴雨的直接系统,强降雨主要出现在TBB梯度大值区;MCS与700 hPa切变线关系最为密切,切变线位于滇中以东地区,MCS呈椭圆状,沿切变线附近及后部发展,切变线靠近哀牢山或翻越后,MCS呈西北—东南向带状分布,沿切变线前部发展;切变线翻越哀牢山前,白天移动较快,主要产生雷暴天气,夜间移动缓慢,降雨较强;强对流暴雨需重点关注水汽通量辐合大值区、800 hPa与500 hPa温差大于20℃区域;强降雨时段,整层大气均为上升运动,强降雨区维持低层辐合、中...     

利用加密探测资料分析冷式切变线类大暴雨的动力结构

利用风廓线雷达、多普勒天气雷达、地面加密自动站和闪电定位仪等非常规观测资料,对发生在山东东南部沿海青岛的一次大暴雨天气的动力结构进行了分析,以探索如何综合应用新资料追踪暴雨的演变过程。结果表明:(1)此次大暴雨过程的影响系统是冷式切变线,冷空气从对流层低层入侵,切变线在850 hPa以下层次明显,地面冷锋逐渐演变为静止锋。(2)暴雨过程经历了两个强降雨和一个弱降雨时段,1小时30 mm以上的短历时强降雨发生在冷空气刚入侵阶段,并伴随雷电。(3)强降雨主要发生在925 hPa切变线附近,降雨分布在925 hPa切变线的东北风与850 hPa切变线的西南风叠置区域。大暴雨的分布与切变线走向基本一致。(4)在切变线移动和发展过程中,水平风有明显不同:冷空气刚影响时,对流层低层产生了明显的中尺度低压环流,是导致对流性短历时强降雨的关键因素;静止锋形成的时段内,从低层至高层,低压环流消失,代之以较强西南风与弱西北风之间的切变线;在静止锋维持的后期,低层和高层均转为西北风,仅在中层有西南风与偏北风之间的切变线,从而产生稳定性弱降雨。(5)风廓线对降雨的起止、盛衰有较强信号,风向风速自上而下顺序变化,当中层西南风风速增大且不断向下扩展,持续4 h后西南低空急流明显加强,当近地面转为东北风时,强降雨开始,强降雨阶段的显著特点是在风廓线雷达上表现为中低层强西北风和强西南风交替出现,降雨强度与交替的高度有关;当各层均转为稳定的西北风时预示降雨结束。     

初夏昆明罕见大暴雨分析

１９８６年６月６－７日，云南昆明出现了１９５１年以来一次最大暴雨。天气学与诊断分析表明，初夏云南可产生单点局地大暴雨，量级与盛夏、秋季相当。５００ｈＰａ干冷槽东移，７００ｈＰａ双涡吸引旋转西移，地面弱冷空气诱发静止锋锋生，强垂直风切变，昆明上空出现正反环流圈是该次过程的主要特征，与低纬度原地区区域性大－暴雨特征不同。     

切变线冷区和暖区暴雨落区分析

利用常规、自动气象站、NCEP/NCAR再分析资料（1°×1°,逐6h）和WRF模式逐小时资料,对2010年6月30日—7月2日山东省暴雨过程的落区进行了分析.结果表明：本次暴雨过程具有暖区暴雨和冷区暴雨两种特征.暖区暴雨强度强、范围广、落区集中,位于925 hPa经向切变线右侧或者低涡的东南象限“人”字型切变线内、暖温度脊后部、地面低压前部南风区内;冷区暴雨区强度弱、范围小、落区分散,位于925 hPa经向切变线左侧、冷温度槽前、地面低压后部北风区内.冷区和暖区暴雨均位于大气可降水量大于70 kg/m^2的区域、低空急流顶端的左侧.低空急流与强降水同时开始或者低空急流提前1h开始,降水强度最大时段出现在850 hPa风速跃增后1～3h.只有冷区暴雨时,冷空气较弱,冷锋伸展高度较低,暴雨区位于冷锋后部θse锋区前沿、θse暖脊脊线顶点、强上升运动中心.冷区与暖区暴雨共存时,冷暖空气势力均比只有冷区暴雨时强,冷锋伸展高度较高,冷区与暖区暴雨均位于强上升运动中心南侧1个纬距内风速辐合处.只有暖区暴雨时,冷空气较强,冷锋伸展高度较高,暴雨区位于冷锋前1个纬距内、θse暖脊脊线与地面交点、上升运动中心.低层向北倾斜锋区的南北跨度与中层向南倾斜锋区的南北跨度的差值大小,直接影响上升运动的强度和暴雨区的分布.     

“07.7”淮河流域梅雨锋暴雨的地形敏感性试验

利用WRFV2.2中尺度数值模式, 对2007年7月8~9日发生在淮河流域的梅雨锋暴雨进行了模拟及相关的地形敏感性试验。结合这次暴雨过程特征, 详细分析了大别山地区地形及皖东南地区地形分别对安徽北部、 湖北北部和河南东南角、 江苏中部降水的影响。结果表明： 在这次降水过程中, 如果没有大别山地区的地形, 安徽北部一带的700 hPa天气系统的发展或移动速度更快, 相关区域降水将加大, 地形在鄂豫地区产生的切变消失, 相应的降水消失, 且地形切变与气流切变叠加时降水更大, 在一定的系统配置条件下, 大别山地区的地形可以影响江苏地区降水的发生\, 发展; 如果没有皖东南地区的地形, 安徽北部系统略有发展, 大别山地区的地形切变作用减弱, 江苏中部的降水大范围减小。     

一次孟加拉湾风暴和冷空气影响下滇西大暴雨中尺度分析

应用MICAPS资料, 通过天气诊断分析, 结合FY-2卫星云图及德宏CINRAD-CC雷达体扫资料, 分析了发生在2004年5月18日滇西地区的大暴雨过程。发现本次大暴雨过程天气尺度影响系统为初夏孟加拉湾风暴及南下冷锋切变; 大暴雨发生在高能高湿的水汽辐合中心、700 hPa螺旋度正值区及湿 Q 矢量散度大值辐合区内; 卫星云图上, 多个β-中尺度对流系统在大暴雨区发展; 多普勒雷达回波为絮状混合型降水回波, 强度在30~44 dBz之间, 频繁出现的逆风区、低空急流、中尺度辐合线等中小尺度系统是造成本次大暴雨的直接影响系统。     

一次冷锋大暴雨过程的多普勒雷达观测分析

2003年6月22—23日受冷锋和低空急流影响, 湖北省东部地区出现了一次区域性大暴雨过程。用每6 min一次的武汉多普勒雷达资料, 详细分析了冷锋和低空急流天气系统在多普勒雷达径向速度PPI、速度垂直剖面VCS和速度谱宽产品上的主要特征和演变特点。结果表明:PPI上冷锋对应一条径向速度辐合线, 由于多普勒雷达所测的是径向速度, 辐合线在向雷达站移动过程中出现逐渐“变短”的现象。因在冷锋附近低层的风垂直切变相对较大, 多普勒雷达所测的速度谱宽很大, 这一特征对确定冷锋的位置很有帮助。中尺度低空急流在PPI速度图上表现为有较大径向速度切向梯度的大风核, 且距离雷达站越远这一特征越明显。在上述分析基础上, 还结合地面逐时雨量资料等分析讨论了产生暴雨中尺度对流系统的传播与冷锋和低空急流的关系。     

“080527”湖北老河口短历时暴雨的中尺度天气成因分析

以2008年5月27日发生在湖北老河口的短历时暴雨为例,利用NCEP客观再分析资料,开展中尺度天气系统诊断分析。结果表明：干线、500 hPa冷温度槽、冷切尾部辐合区、中低层湿区及地面风场辐合线等中尺度天气系统的活动与暴雨发生、发展密切相关。干空气自北向南、自上而下侵入湿区,具有典型的湖北干侵入暴雨特征。干侵入使干冷空气与暖湿空气汇合上升,同时激发冷切尾部辐合区中的正涡度柱沿假相当位温锋区向上发展,配合地面中尺度辐合线,增强对流上升运动。500 hPa冷温度槽活动及干侵入造成垂直方向上对流不稳定,冷式切变线尾部由于冷暖平流、干湿平流交汇构成水平方向不稳定区,不稳定区受露点锋生扰动,从而触发强对流天气。中低层深厚湿区的维持和水汽辐合为老河口中尺度暴雨提供了水汽来源。     

0679香山局地大暴雨的中小尺度天气分析

利用Doppler雷达、地面自动站、Profile垂直风廓线及GPS水汽分布等多种新型探测资料, 对2006年7月9日夜间发生在北京西郊香山附近的局地大暴雨天气的影响系统和γ-中尺度强降雨落区形成的动力机理进行了精细分析。对雷达等本地多种探测资料的精细研究表明:地形辐合回波带是造成这次过程的主要影响系统。地形辐合回波带上中气旋回波块的滚动更迭是大暴雨落区形成的直接原因; 近地面辐合对大暴雨落区强降雨的发生具有重要作用。大暴雨落区形成阶段近地面3种辐合同时存在:平原东南风与山区偏北风风向切变辐合、平原东南风在山脉阻挡作用下的抬升辐合、大暴雨落区中心的γ-中尺度气旋性辐合。研究还表明:山前近地面地形辐合扰动, 向上传播, 引发边界层扰动的动力过程是香山大暴雨落区形成的主要动力源, 而来自东南方向近地面层的暖湿平流为大暴雨提供了有效的水汽和能量。     

纬向切变线暴雨落区的精细化分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对纬向切变线的暴雨落区进行精细化分析。结果表明:虽然低层切变线的位置对暴雨落区很重要,但不是判断暴雨落区的唯一依据。影响系统的空间结构及冷暖空气的相互作用对暴雨落区的精细化预报至关重要。当东北地区有冷空气入侵,山东省为一致东北风时,除了与切变线对应的暴雨区,还有因锋面抬升作用造成的地面东北风中的暴雨区;而当东北地区为暖低压,850 hPa冷中心盘踞山东省时,切变线南侧西南暖湿气流强盛,此时暴雨区位于切变线南侧和地面静止锋之间的鲁南地区;风场辐合中心往往和高湿舌对应,高湿舌前部和风场辐合中心附近是暴雨落区。     

湖北省咸宁市台风低压暴雨预报方法初探

分析2003～2006年在我国登陆的21个台风的低压移动路径及与之相对应的地面及高空实况资料表明：湖北省咸宁市台风（含热带风暴）低压暴雨的出现与台风登陆区域及登陆后低压的移动路径和强度密切相关,当在闽、浙登陆的台风低压经江西到达咸宁市或江西西北部和湖南省境内,并且有较强风场相配合时,咸宁市才有可能出现暴雨。欧洲中心850 hPa 24～48 h风场预报与台风低压演变的风场基本吻合,可以作为咸宁市台风低压暴雨预报的依据。