低空急流在四川“9.18”大暴雨中的触发作用

利用2001年9月17－21日T106客观分析资料，较详细地分析了“9．18”四川盆地西北部大暴雨过程的物理条件和可能机制，发现向北推进的低空偏南风急流促使川西北形成有利于暴雨的热力、水汽和动力条件。低空急流最大风速出口辐合上升区与地形抬升作用共同造成盆地西北强烈的垂直上升运动，激发对流云团强烈发展，是本次暴雨的触发条件。局地地形的强烈抬升作用增强了上升运动和水汽辐合，对暴雨产生了较强的增幅作用。     

“8·31”云阳特大暴雨地形动力作用数值研究

利用NCEP再分析资料和WRF模式对2014年8月31日云阳特大暴雨过程进行环流形势分析和数值模拟,并针对大巴山和齐岳山进行地形敏感性试验。结果表明:西南涡、辐合切变线、低空急流是本次暴雨的直接影响系统。大巴山对暴雨的影响主要是阻挡作用和迎风坡作用。大巴山高度降低后,低涡明显向北扩展,降水中心向东北方向偏移,低层辐合减弱导致垂直次级环流上升支强度和对流高度降低使暴雨减幅。齐岳山对暴雨的影响主要是地形狭管效应。齐岳山高度降低后,狭管效应减弱,低空急流强度减弱、位置南压;低层辐合区位置偏南导致垂直次级环流上升支的位置偏南。     

北京“7.21”特大暴雨过程中尺度系统的模拟及演变特征分析

在2012年7月21日北京特大暴雨过程天气尺度环流背景分析的基础上,主要用WRF模式对该次暴雨过程进行了高分辨率的模拟。利用模拟资料分析了影响此次北京特大暴雨的辐合线及辐合线上生成的中尺度低涡的热动力结构及其演变。从热力场来看,来自于西北和东北方向的强冷空气与西南和东南暖湿气流的长时间对峙形成的辐合以及中低层冷空气从西北和东北方向向西南的入侵迫使整层暖湿空气抬升,以及低空急流的暖湿平流与低空弱冷空气之间形成的"西冷东暖"的结构,对对流不稳定的触发有一定作用,有助于该次特大暴雨的发生。对流层低层的西(东)南风与西北风之间形成了一条持续时间长的辐合切变线,切变线上不断有中尺度低涡生成并沿切变线发展移动,模拟资料分析表明,低涡不断沿切变线生成并移动经过北京从而对该次暴雨造成影响,这与"列车效应"现象类似。切变线上生成的中尺度低涡位置也同时处于急流左前侧和山前,低涡加强和发展时对应有暴雨的明显增强,是直接造成北京特大暴雨的中尺度系统,其生成与低层辐合、低空急流及地形均有关系。低层辐合引发的垂直运动在地形迎风坡附近得到加强,低层辐合及地形抬升共同导致了强垂直运动的发展和维持,是暴雨持续的重要原因。大气中层有下沉气流与低层上升气流相互作用,在大气中低层形成一系列中尺度环流,房山附近一直有中尺度环流的垂直上升支维持,也是暴雨中心出现在房山的原因之一。     

鲁中山区地形对一次台风暴雨影响的数值试验

利用中尺度数值预报模式MM5和30″×30″的高分辨率地形资料,对一次暴雨天气过程进行数值模拟和无地形的对比数值试验,分析鲁中山区地形对暴雨的影响。结果表明,鲁中山区的地形强迫抬升和阻挡作用促使山区迎风坡对流层低层水平辐合和上升运动加强,有利于对流云的发展,对整个鲁中山区的降水量起增幅作用,而使鲁西地区降水量减少。同时,地形抬升和阻挡作用使迎风坡对流层低层水汽凝结加快,而整个山区对流层上层空气相对湿度和饱和度增大。     

四川盆地西北部9月两次低温暴雨过程对比分析

利用常规气象资料和NCEP 1°×1°再分析资料对2001年9月18日和2013年9月18日四川盆地西北部的两次暴雨天气过程进行对比分析。分析结果表明：两次暴雨均发生在无低涡且低温条件下,受西风槽东移的影响,最大降水发生在龙门山迎风坡,地形作用对两次暴雨形成有重要的影响;四川盆地内的水汽来源既可以来源于孟加拉湾,在有台风配合的情况下也可以来自于东海;2001年9月18日暴雨中低层低空急流为暴雨提供了有利的热力、水汽和动力辐合条件;2013年9月18日暴雨中地形造成的低层强烈辐合和南亚高压造成的高层强辐散为强降水提供了有利条件;对于低温条件下盆地西北部的暴雨需注意副高对西风槽的阻挡作用,同时需注意低层偏东风分量的大小。     

“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。     

乌鲁木齐一次极端暴雪事件中尺度分析

利用常规资料、NCEP/GFS(0.5°×0.5°)再分析资料,结合EC细网格(0.25°×0.25°)客观分析及乌鲁木齐风廓线雷达等资料,分析了乌鲁木齐2014年12月8日极端暴雪中尺度成因及演变特点。结果表明:暴雪是在低空西北急流与中高层西南急流叠加并维持的有利环流背景下,由700hPa至地面的风切变、风速辐合、地面冷锋及地形强迫抬升等中小尺度系统共同作用造成的。降雪前期乌鲁木齐近地层有较强的逆温、风场扰动及低层东南急流,干暖盖起到了储蓄和积累能量的作用,而强降雪时冷暖空气在山前交汇,促进了斜压不稳定增长。低空西北急流对乌鲁木齐强降雪起到动力触发作用,地形强迫抬升使迎风坡维持强的垂直上升运动和中β尺度次级环流圈,低层强水汽辐合的维持为暴雪提供了充足的水汽,乌鲁木齐特殊地形对暴雪增幅作用明显。风廓线雷达资料表明降雪前后低层东南风与西北风切变明显,强降雪时段雷达探测高度达到最高,低层较强偏北风与C2n大值区相对应,水平风向风速的垂直变化对暴雪短临预报有很好的参考价值。     

2009年7月8-9日泰安市暴雨成因分析

2009年7月8-9日发生在泰安的暴雨天气过程主要是在副高西进北抬、副高边缘西南暖湿气流与高空低槽东移南压相结合的大尺度环流下,由黄河北部的低层中尺度切变线和鲁中地区的小低涡以及低空西南急流共同作用造成的.低空西南急流为大暴雨的产生输送了充足的水汽,低涡加大了辐合上升运动和水汽辐合.850 hPa低空大气散度辐合中心正处于泰安,垂直速度强上升区也在鲁中地区,为暴雨产生提供了足够的动力条件,低层850 hPa假相当位温θse＞75 ℃的高能舌为这次暴雨提供了不稳定能量.     

初夏盆地暴雨环境场特征与分析

本文通过对物理量场的分析,定量地分析研究了一次初夏盆地暴雨环境场特征。分析表明: 大气环流的调整使高空急流轴线南压。其入口区右侧低层辐合高层辐散的配置加强了低空急流,暴雨出现在两支急流汇合处。高原涡耦合西南涡东移,盆地北部冷锋南下东移,迫使低层空气抬升,触发了本次暴雨过程。盆地水汽大值区可扩展到500hPa。低层湿度近饱和到暴雨出现早1—2天。当上下层湿中心趋于重合时,意味着暴雨即将产生。湿中心略比暴雨中心位置偏前。300hPa湿区移向对地面暴雨移向有引导作用。暴雨位于总能量大值区。当能量中心近于垂直,且700hPa与500hPa总能量接近时,意味着暴区产生时间逼近。而能量垂直中心点基本上是暴雨中心落点。而△θ_(?)可能对初夏层结稳定度反映不敏感。盆地上空出现了垂直顺时针环流,可能预示未来1—2天将出现暴雨。500hPa大片辐合大值区中出现的辐散区将对应地面微雨量区。低层涡度对地面冷锋移向有预示作用。     

地形影响下海河流域北系强降水成因分析

利用区域自动站观测和NCAR/NCEP 1°×1°再分析资料,对比2012-2014年海河流域北系4次强降水过程成因,重点分析地形对强降水过程的影响。分析结果表明,4次强降水过程均属于低槽类暴雨,高空槽是影响流域北系强降水的主要影响系统,副热带高压、低层辐合系统对暴雨强度、位置及持续时间存在明显影响。此外,除能量及水汽的积聚外,地形对海河流域北系降水强度有明显增幅作用。风场与地形相配合的地形抬升是降雨增幅的动力因子。在水平方向上,呈"V"形分布的上升运动区,对应燕山山脉迎风坡坡度较大地区;在垂直方向上,地形强迫引起的低层上升运动中心与天气系统抬升引起的中高层上升运动中心逐渐合并加强。地形阻挡导致的水汽通量辐合也是迎风坡降雨增幅的重要因子,低层地形引起的水汽辐合明显强于中层天气系统引起的水汽辐合。     

东北一次雪飑事件的触发机制研究

2017年1月26日,中国东北地区发生了一次短时强降雪过程.本文利用ECMWF再分析数据诊断该过程的可能触发机制.分析表明,该过程可分两个阶段:初生阶段降雪远离高地形,低层锋生和有利的辐散场配置激发上升运动释放不稳定;增强阶段雪带接近长白山,低层锋生,地形环流以及与低空急流有关的风切变共同释放锋前不稳定.本文进一步计算了包含广义位温的修正Q矢量方程.结果表明,锋生项对沿湿等熵线的负Q矢量散度贡献较大,而拟涡度项在暖区强风切变区域中比较显著,两项在激发上升运动中同等重要.     

四川盆地“8.11”暴雨过程中低空急流作用分析

利用高空探测、地面加密区域自动气象站、NCEP1°×1°再分析、FY-4A红外云图、多普勒天气雷达和风廓线雷达等资料,分析了2020年8月11~13日四川盆地一次区域性暴雨过程的降水时空分布、环流背景和风暴系统演变等特征,并重点探讨了低空急流在此次过程中的作用。结果表明:（1）此次过程发生在“东高西低”的环流背景下,主要影响因子为500 hPa低槽、副高和西南涡。（2）低空急流的出现有利于正涡度柱的形成和上升气流支的建立,盆地西北部地形作用可以使上升辐合增强。（3）低空急流为暴雨区带来水汽和不稳定能量。（4）急流对降水风暴系统的影响主要分两个阶段。第一阶段以东南急流为主导,一方面引导对流系统向西北方向移动和增强,一方面在四川盆地西北部山前激发强对流回波带。第二阶段以西南涡西北象限的东北急流为主导,一方面在急流出口左侧形成强动力辐合,一方面将低涡南部的暖湿空气向MCS输送。整个影响过程中,急流主体下边界由3000 m下降到600 m,主导风向由东南风转为西北风。（5）低空急流增强时,MCS维持在代表站上游地区,呈准静止后向传播特征;低空急流减弱时,MCS的准静止状态被打破,对流系统迅速移向代表站,带来短时强降水。（6）龙泉山脉使近地层东北急流气旋性弯曲增大,水平辐合增强。当MCS经过时,龙泉山为地形辐合带,激发新生单体在山麓西侧形成并沿山脉向东北方向移动。      

重力波与对流耦合作用在一次山地突发性暴雨触发中的机理分析

利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）开发的新一代ERA5再分析资料、中国自动站与CMORPH降水产品融合的逐小时降水资料以及国家卫星气象中心FY-2G卫星云图资料,对2018年5月21～22日发生在四川盆地西南部的一次山地突发性暴雨过程中的重力波特征进行天气动力学分析。得到以下结果:此次山地突发性暴雨受到了波长约为150 km,周期为5 h的重力波活动的影响,是典型的β中尺度天气系统诱发的暴雨事件。此过程中的重力波主要是在地形和切变不稳定的共同作用下触发的。切变不稳定先于重力波的传播出现在下游降水区域,可表征切变不稳定的理查逊数对重力波传播方向及降水落区有很好指示作用。此次暴雨发生前,重力波中的上升支气流输送低层水汽到高空助力对流发展,而下沉支气流使得低层不稳定能量不断累积。随着东北低空急流的发展,在大气低层（700～800 hPa）东西风切变的过渡带内形成临界层,临界层不断吸收高空波动能量造成重力波能量下传,触发低层不稳定能量释放,促使对流不断加强,最终引发此次山地突发性暴雨。     

爬流和绕流对山地突发性暴雨的影响

利用ERA5再分析资料和融合降水数据,针对2018年5月21-22日发生在中国四川盆地西南部的一次山地突发性暴雨,首先对其降水强度和天气概况进行相关分析,并且通过绕流和爬流方程,将流场分解为绕流和爬流分量,重点探讨地形对于过山气流的影响及其对降水的作用。研究表明:受欧亚中高纬低槽槽后西北气流引导冷空气南下和西南低涡东移的共同影响,在四川盆地西南部山区发生了一次强降水过程。此次降水范围较广、强度大并且降水时间集中,是一次典型的山地突发性暴雨事件。由于地形的阻挡作用,使得来自东北方向的气流发生旋转,产生绕流运动,在盆地内形成局地涡旋。同时盆地和盆周山地之间的地形高度差强迫过山气流产生爬流运动,导致垂直上升运动加强。在绕流与爬流的共同作用下,为此次突发性暴雨的发生发展提供了有利的流场条件。进一步分析得出地形区域内爬流分量略大于绕流分量,即气流对于山地屏障的地形适应以爬流运动为主,绕流运动次之,地形爬流产生的垂直上升运动与雨带的分布密切相关。     

一次西南涡引发MCC暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析

利用常规观测资料、自动站资料、卫星资料和多普勒雷达资料,对2008年6月30日至7月1日发生在滇东北和四川盆地南部一次暴雨天气过程的分析发现,850hPa四川盆地南部西南涡引发的中尺度对流复合体（mesoscale convective complex,MCC）是暴雨的直接影响系统,700hPa青藏高原东南侧西南涡引发的中尺度对流云团并入MCC后导致MCC迅速加强并向西移动。MCC生成于对流层高层急流出口区左侧强辐散区和低层强辐合区。雷达回波上“人”字形回波、平行短带回波和逆风区的出现说明MCC内部存在多个β中尺度对流系统,直接造成多个暴雨中心。MCC成熟阶段表现出中低层辐合和高层辐散的动力特征,其前沿中层以下有强气流流入,以上则有强气流流出。MCC消散阶段从低层到高层都有强西南气流进入,相应气流辐合减弱,失去中尺度组织结构。     

新疆西部一次大暴雨形成机理的数值模拟初步分析

2016年7月31日至8月1日新疆西部发生了一次罕见的大暴雨过程,利用常规观测资料、FY-2G卫星TBB（Black-Body Temperature）资料和NCEP/NCAR（1°×1°）再分析资料,在天气尺度环流背景和中尺度系统分析的基础上,利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式对此次大暴雨过程进行了高分辨率数值模拟,利用模拟资料对大暴雨的形成进行了分析。结果表明:此次暴雨发生在稳定维持的"两脊一槽"环流形势下,巴尔喀什湖低槽、高空偏西急流、低空偏东急流和近地面辐合线是造成此次大暴雨过程的主要天气系统。中尺度云团沿近地面的辐合线在天山迎风坡附近不断生成,云团生成后,在向东北方向移动过程中,经过伊犁地区上空时,受天山地形抬升影响不断发展增强,造成伊犁地区出现持续性较强降水。天山迎风坡附近持续较长时间的辐合线是造成此次新疆西部大暴雨的直接中尺度系统,其生成与低层风场辐合、低空急流和地形均有关系。低层辐合引发的垂直运动在地形迎风坡附近加强,风场辐合及地形抬升共同导致强垂直运动发展并维持,类似于"列车效应",不断生成的尺度更小的对流系统沿着辐合线持续移过新疆西部的伊犁地区,是该次暴雨持续的重要原因。     

四川盆地2020年“8.11”特大暴雨过程中尺度系统演变特征

针对2020年8月11—12日四川盆地西部特大暴雨过程中尺度系统演变特征和维持机制,利用欧洲中心ERA5逐小时再分析资料以及FY-4A的云顶相当黑体温度TBB资料进行诊断分析。(1) 本次过程发生在500 hPa巴湖长波槽分裂短波和高原低槽东移发展在四川盆地停滞,副高加强西伸形成阻挡的形势下,同时200 hPa有南亚高压和高空分流区配合。(2) 在上述有利的背景条件下,中尺度系统活动经历了中尺度辐合扰动-西南涡生成发展-低空急流影响-西南涡再次发展增强等4个阶段,西南涡两个阶段的发展对降水影响最大,初生发展阶段雨强最强,再次发展阶段强降雨范围最大。(3) 西南涡在暖区内初生发展,对流不稳定性强,地面潜热和感热加热以及500 hPa层以下水汽凝结潜热加热均十分显著,在较强暖湿平流作用下,配合低层涡度拉伸项和扭转项的动力作用加强,西南涡迅速发展,但低层辐合相对较弱,正涡度柱高度仅发展至500 hPa。(4) 西南涡再次发展阶段冷平流入侵,大气斜压性增强,中高层感热和凝结潜热加热作用加大,“低层辐合-中高层辐散”的动力机制显著加强,配合垂直向上输送正涡度和涡度拉伸项的动力发展作用,西南涡发展旺盛,正涡度柱中心强度和发展高度较初始发展阶段均明显增强。      

2019年6月桂林三次强降水天气成因对比分析

利用多普勒雷达、气象卫星、自动气象站等监测数据以及NCEP再分析资料,对桂林2019年6月6-12日接连3次强降水天气过程的环流背景、影响系统与形成原因进行了对比分析。结果表明:(1)3次过程按影响系统分属暖区暴雨、低涡暴雨和锋面暴雨过程,均发生在高空急流右侧辐散、低空急流左侧辐合叠加区。(2)3次过程均受500 hPa短波槽和地面中尺度辐合线影响,但第1次过程中西南急流及地形等、第2次过程中低涡切变线、第3次过程中冷锋也起到重要作用。(3)3次过程的触发系统不同,第1次暖区暴雨过程迎风坡地形对其起触发作用,西南急流使得后向传播的对流云带维持;第2次低涡暴雨过程的触发系统为低层位于贵州一带的西南涡,西部冷空气侵入与西南急流加强是低涡对流云团维持较长时间的原因;第3次锋面暴雨的触发系统为冷锋,锋面配合锋前暖湿气流使对流云带加强。(4)第1次过程暖区暴雨MCS模态主要为线状后向扩建类,极端强降水出现在线对流中后端;第2次过程低涡暴雨MCS模态为涡旋类,极端强降水出现在涡旋中心附近;第3次过程锋面暴雨MCS模态由前期后部层云区线状对流转为层状云包裹对流系统,强降水发生在线对流弯曲或中心强回波处。     

06·6福建大暴雨的数值模拟及复杂地形影响试验

利用WRF（Weather Research Forecast）中尺度模式对2006年6月5-7日福建地区出现的一次大暴雨过程进行了数值模拟,根据模式输出的物理量进行了诊断分析,并通过地形敏感性试验讨论福建地形对此次暴雨的影响。结果表明：中尺度WRF模式成功模拟出了这次暴雨的雨况及高低空流场分布。这是建立在静止锋、低空切变线和低空急流等系统基础上的一次典型的华南准静止锋降水。冷暖气流在底层交汇并产生强烈的垂直上升运动,不稳定能量的释放是暴雨发生和维持的机制之一,位温的垂直分布有利于低层涡度的发展。福建北部的喇叭口地形和武夷山迎风坡共同作用,导致西南气流的转向辐合,触发了中尺度切变线和中尺度涡旋的形成,加速了上升运动和中层对流发展,有利于位于迎风坡的建瓯、邵武、蒲城等地区降水的增强。     

“21.7”郑州极端暴雨的形成过程及致灾机理分析

2021年7月19—21日,郑州地区出现了罕见的极端暴雨天气,过程累计降水量达到了732 mm,引发了严重的城市内涝,造成了巨大的人员和财产损失。利用国家级自动观测站逐小时降水数据和欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析资料(ERA-5)分析了郑州地区"21.7"极端降水过程的降水特征以及其影响系统。结果表明:此次降水过程降水量大,持续时间长,强降水范围集中在郑州及周边地区,强降水时段集中在20日14时以后,其中郑州站20日17时小时降水量达到了201.9 mm·h^-1,超过了历史极值。降水过程中南亚高压东移,郑州位于200 hPa高空槽前,500 hPa副高加强西伸,与大陆高压对峙,郑州位于低压区形成低空辐合高空辐散的高低空配置。郑州低空850 hPa有东南急流发展,产生东风切变线同时伴随着地面辐合线影响郑州地区,东南急流也将西太平洋上的水汽输送至暴雨区,并在地形阻挡作用下在郑州地区汇集。低空急流与强降水在时间上有明显同步,急流在地形作用下产生的辐合抬升也在暴雨区形成强烈的垂直上升运动,对此次极端暴雨的产生和维持有明显的影响。