安徽暴雨落区与一些物理量关系的统计分析

从概率统计的思路出发，用1994-2003年的降水资料对安徽省夏半年（4—9月）暴雨落区、频数等与5840gpm线的关系进行了统计分析，并用2003年淮河洪涝期间20个暴雨区域与某些实况物理量场对比，分析了暴雨落区与一些物理量分布的关系，表明了安徽省暴雨主要集中在梅雨期到7月份，暴雨日数多寡和暴雨范围大小，基本上主导汛期降水多少和旱涝趋势。暴雨落区集中出现在5820～5840gpm的区域，而〈5750gpm和〉5870gpm的区域很少出现暴雨。因此梅雨期主雨带位置预报大致可以用5840gpm线的移动作参考。在物理量上，西风急流北侧以及500hPa上升运动中心南侧到850hPa上升运动中心北侧，有利于暴雨发生发展。     

ECMWF模式强降水预报偏差订正方法研究及应用

利用安徽省81站逐日降水量资料、NCEP 500 hPa再分析资料、ECMWF (以下简称EC)降水和500 hPa高度预报,基于暴雨中心和天气类型的客观判定,分类统计2012—2018年23个强降水过程降水中心的预报偏差。结果表明在西路强冷空气和东路冷空气天气类型下,当EC预报降水中心位于115°—120°E 584 dagpm线以北时,降水中心预报往往偏北,依据两者的纬度差和降水中心预报偏差建立了基于天气分类的主雨带位置订正方法;同时依据23个强降水过程最大降水区域降水量预报的日平均偏差,建立了暴雨的强度订正方法。将偏差订正方法应用于2020年安徽省梅汛期预报,结果发现无论位置还是强度订正都能使暴雨预报TS评分明显提高。同时进行位置和强度订正后,暴雨TS评分提高更加明显,尤其是对2020年两次最强降水过程订正效果显著。     

长江中下游一次暴雨过程的湿Q矢量诊断分析

利用中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集(V3.0)和欧洲中心1°×1°的再分析资料,对2016年夏季长江中下游地区的一次暴雨过程的湿Q矢量进行了诊断分析。研究结果表明:此次暴雨过程中,雨带始终呈东北—西南带状分布,累计降水量最大值在450 mm以上,具有降水历时长、总量大、强度大、降水集中、雨带稳定的特点。中低层非地转湿Q矢量散度场(700 hPa、500 hPa)能较好地表现出暴雨落区的分布特征,其负值区可作为预报降水的有利工具,但总体来说500 hPa的诊断效果不如700 hPa的好。此次暴雨过程都伴有明显的上升运动,尤其7月1—3日整个大气上升运动更为明显,对流活动旺盛,对应1—3日的降水强度也很大。垂直运动的上升区与湿Q矢量散度的负值区始终保持一致,并与暴雨区对应较好。Q~*_x和Q~*_y的正负值在东西方向上相间排列,暴雨区上空是Q~*_x和Q~*_y正负值的交汇处,而交汇处是两个次级环流圈共有的上升气流区,上升气流携带低层的暖湿空气,为此次暴雨过程创造了有利的水汽辐合条件,有利于暴雨的形成和维持。     

2022年6月12—13日江西中南部暴雨成因与预报误差分析

利用常规探空和地面观测站资料、ERA5 0.25°×0.25°再分析资料和ECMWF预报资料,对2022年6月12—13日江西中南部的暴雨过程进行分析。结果表明：1） 此次暴雨过程是在副热带高压和南亚高压稳定少动、西风槽携带冷空气南下的环流背景下,500 hPa高空槽、低层切变线、低空西南急流和地面静止锋共同作用造成的。2） 低层辐合、高层辐散产生深厚的垂直上升运动,为强降水的持续提供动力条件,低空暖湿西南急流输送的充足水汽,有利于江西中南部不稳定能量的积累。3） EC暴雨落区预报偏北的主要原因是天气系统位置较实况偏北,700 hPa垂直速度大值区偏北、对流性降水预报偏弱和地形影响也是暴雨漏报的重要因素。4） 584 dagpm特征线的位置变化对此次暴雨落区向南订正有较好的指示意义。在暴雨预报中,不仅要考虑锋面大尺度降水,还要考虑暖区对流性降水,关注低层强动力辐合区域,结合中尺度数值模式产品,可以有效对主雨带位置和强度进行订正。     

一次暴雨过程预报的多模式NWP产品与物理参数的综合分析应用

对照常规天气图实况资料,检验几种常用NWP产品对2008年7月5日山东一次强降水过程的形势场预报和降水预报,并对其物理量场进行诊断分析.结果表明,暴雨落区与诸多物理量场的配置紧密相关;暴雨区出现在低层水汽辐合中心移动路径上,位于与水汽通量散度强辐合中心和强上升运动中心接近处;暴雨区移动方向与水汽通量大值中心、△θse(500-850)负值中心长轴方向一致,水汽通量散度低层辐合、高层辐散两者均满足时有利于强降水发生;200 hPa高空辐散的抽吸作用远比仅有低层辐合更有利于上升运动发展;地面强降水区出现在200 hPa强辐散中心所在处.     

2009年7月辽宁3次局地短时暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、自动气象站降水资料和NCEP1°×1°资料,对2009年7月辽宁省3次局地短时暴雨的500 hPa位势高度场、垂直速度场、θse场和水汽通量场进行对比分析。结果表明：3次局地暴雨过程中,辽宁西部和北部的暴雨落区与上升速度中心对应,而辽宁东南部暴雨落区位于上升区边缘;露点锋、中α尺度低压和暖式切变线对三次短时暴雨过程起到触发作用;当T639降水产品预报降水时段内有大范围的小雨天气,说明将有弱的天气尺度强迫出现,此时应重点分析水汽辐合、高能舌和上升速度大值中心叠加的区域;如果该区域存在中尺度系统触发机制,则该区域可能是局地暴雨的落区。     

一次陕北区域性暴雨过程的诊断分析

利用常规观测资料和NCEP1°×1°6h再分析资料,对2014年7月8—9日陕北一次区域性暴雨过程进行了分析,结果表明:暴雨过程在河套北部冷空气和高原槽前的偏南暖湿气流共同作用下形成,高原槽、低涡切变是主要高空影响系统,西北路冷锋是地面的主要影响系统,降水主要发生在冷锋附近到其后部低层冷空气与高空暖湿气流交汇区域。雷达回波分析表明,暴雨过程有两个不同的降水时段,8日14—20时主要为对流性降水,回波强度大于55dBz的带状回波,造成陕北东部出现了20~50mm的降水;9日02—08时为冷锋后的层状云降水,回波以均匀的层云降水回波为主;速度图在2.4km高度上有18m/s左右的偏南急流,是降水持续的主要原因。物理量分析表明,暴雨落区与700hPa的水汽通量散度大值区对应很好;暴雨区上升运动层深厚,最大上升运动区在600hPa附近;在暴雨区北侧为冷锋后部的东北风下沉气流,同时暴雨区上空有西南风上升气流,这股气流沿着暴雨区北侧低层冷空气爬升,冷暖气流交汇,产生强降水;暴雨发生在能量锋区附近,陕北地区对流层中低层有显著锋生,有利于上升运动的加强,形成强降水。     

濮阳市一次大暴雨过程成因分析

应用常规天气图资料、郑州站探空层结资料、FY-2E红外云图和濮阳站降水实况等资料,对2016年7月14—15日发生在濮阳市的区域性暴雨、大暴雨天气过程进行综合分析。结果表明:(1)此次大暴雨过程是由500hPa和700hPa的低涡及其分裂东移的低槽、700hPa和850hPa的切变线、地面辐合线及南下的冷空气共同影响造成的。(2)500hPa槽前西南气流与584dagpm线外围的西南气流叠加加强了西南暖湿气流的输送,为降水提供了水汽来源;地面辐合线的存在加强了动力抬升作用。(3)涡度场和散度场同时表现出的低层辐合、高层辐散的配置,为暴雨的产生提供了有利的动力条件。(4)FY-2E红外云图上,对流云团的持续影响,使降水较长时间维持,造成濮阳市出现区域性的暴雨、大暴雨天气。     

华北两次副高边缘暴雨过程卫星云图释用

利用实况探空资料与FY 2C、2E卫星探测资料,对2005年8月16日、2010年8月20—21日两次西太副高与西风槽共同作用下出现的华北暴雨过程进行分析,将两次过程卫星云图与各种物理要素场的配置进行对比,得到以下结果。两次过程云系均表现为典型的锋面云系特征,靠近冷空气一侧云带边界光滑整齐。从结构上看,锋面云带主要由多层云系组成。整个云系位于高空槽前580 dagpm线与副高外围588 dagpm线之间;降水云带由对流云团、稳定性降水云带及混合性降水云带3部分组成,对流云团集中发展在云带靠近副高边缘晴空区一侧,通常位于在584 dagpm线与588 dagpm线之间靠近副高一侧;稳定性降水集中高空槽前,即云带后部,580 dagpm线与584 dagpm线之间;混合性降水位于两个云系之间,多产生于584 dagpm线附近。云系的分布与各层的垂直速度场、涡度场、散度场,以及中高层的涡度平流场有很好的对应关系。比湿通量、比湿通量散度与假相当位温等温湿参量的分布特征,清楚的解释了锋面云带的移动、发展和分布特征。     

2012年6月25—26日贵州省大暴雨天气诊断分析

利用Micaps常规气象资料、贵州省自动站资料、NCEP/NCAR资料和FY-2E卫星TBB资料对2012年6月25—26日贵州地区的暴雨过程进行了分析。结果表明:此次暴雨是受到500 hPa西风槽,700 hPa西南低涡和高低空急流的影响,暴雨落区主要位于500 hPa西风槽附近的上升区,西南低涡中心的东南侧,低空急流的北边和高空急流南边。暴雨发生所需的丰富水汽主要来源于南海,其次东海和孟加拉湾也有贡献,水汽辐合中心与强对流云团有很好的对应。垂直螺旋度的分析表明其与雨强中心有很好的对应关系,雨强中心位于中低层的垂直螺旋度正值中心的附近以及其东北侧。而湿位涡的分析表明本次暴雨的发生与暴雨落区北侧中高层"干入侵"有关,暴雨区低层存在着对流不稳定。     

河北省副热带高压外围降水的特征与预报

应用高空、地面等常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、京津冀降水量资料,对2000—2013年河北省69次副热带高压(以下简称副高)外围降水个例进行了综合分析,结果表明:(1)69个副高外围降水个例雨量统计表明,暴雨和大暴雨发生频次自西北向东南明显增加,有三个区域较易出现暴雨和大暴雨:燕山南麓的唐山和秦皇岛、太行山东麓的邢台、河北平原东部的沧州和衡水。河北北部的坝上高原和保定西北部山区出现暴雨的概率较低。(2)按照副高型态,将69个副高外围暴雨过程分为三类,分别给出了每类的代表环流型和降水分布特征,并对这三种类型的环流背景场和物理量场进行了合成分析,给出了不同类型的环流特征和物理量特征。(3)统计了多个物理量及气象要素的平均值和极端值,统计结果可作为该类暴雨过程的量级、强度及极端性预报的重要参考指标。(4)在预报副高外围降水过程时,除了关注高空槽和副高的位置、强度、型态外,更要关注中低层及地面辐合系统。强降水多发生在584或586 dagpm等高线外围、低层700和850 hPa的低涡和切变线及地面倒槽或低压附近。     

前期高度场和海温场变化对我国汛期降水的影响

利用1952～2001年我国160个测站汛期降水和前期500 hPa高度场和太平洋海温场资料以及三因子最佳子集回归求最大复相关系数的方法,把前期不同时间步长、不同时段的高度场和海温场同时作为预报因子与汛期降水求相关.结果发现:前期两个场共同作为预报因子比把其中某场单独作为预报因子的相关要好.并且存在着较好的"隔多季度相关"现象.预报因子具有实际预报意义的最佳时段为上一年的6～9月.影响我国汛期降水的最佳预报因子主要集中于高度场和海温场具有重要天气气候意义的关键区域.汛期降水可预报性在北方和长江以南均较好.     

影响夏季青藏高原横切变线演变的动力和热力作用分析

青藏高原横切变线（简称切变线）是引发青藏高原夏季暴雨的主要天气系统之一。本文基于欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,简称ECMWF）提供的ERA-5再分析资料,选取14个生成于6~8月、生命史为38小时且引发高原暴雨的切变线个例进行合成分析,探究动力和热力作用对夏季切变线生成和强度演变的影响。结果表明:（1）500 hPa切变线生成于伊朗高压和西太平洋副热带高压两高之间的鞍形场中,处于580 dagpm闭合低值中心和272 K高温中心内,比湿大值区的北侧;200 hPa南亚高压北部边缘、西风急流入口区南侧。（2）切变线强度表现出明显的日变化特征,在当地时间（LT=UTC+6h）23时最强,13时最弱。（3）涡度收支诊断表明,青藏高原上空高低层散度变化对切变线强度变化具有指示意义,500 hPa涡度最大值（最小值）出现时间滞后于辐合作用最大值（最小值）3小时。（4）切变线演变过程中,切变线发展时位涡随之增大。位涡收支诊断表明,青藏高原上空的水汽和非绝热加热对切变线的生成和发展演变起到重要作用。当边界层感热加热增强时,低层辐合增强,上升运动增强,在充足的水汽配合下,凝结潜热释放使非绝热加热中心抬高至大气中层,从而有利于切变线生成及发展。     

深圳市前汛期西风带大暴雨天气形势特征

对1978～2008年深圳市前汛期西风带大暴雨期间的500、850 hPa和地面环流形势进行统计分析,发现深圳市前汛期大暴雨过程多由西风带系统引起,占总数的77%。4～6月均可出现大暴雨,6月份最多,4月份次多,5月份最少。深圳前汛期西风带系统大暴雨过程按天气形势特征分为锋面低槽和暖区两类,其中锋面低槽类又分东北低涡(低槽)型和西南低涡型。     

阿克苏北部绿洲强对流暴雨与冰雹对比分析

阿克苏北部绿洲是强对流天气的高发区,虽然强对流暴雨和冰雹均为强对流天气,研究表明它们均发生在副热带锋区上,而影响系统、物理量特征均有显著不同:(1)暴雨的影响系统主要以西方路径的锋区小槽和中亚低槽为多,北支槽最少,冷空气弱且湿;冰雹以锋区小槽和北支槽为主,中亚低槽为少,冷空气相对强且干;(2)强对流暴雨的高空急流比冰雹弱,且存在一支低空偏东急流,冰雹不存在;(3)均位于湿舌区,但暴雨区湿度从低层到中层比雹区大,暴雨区850～500hPa均有明显的水汽输送,尤其低空急流输送充沛的水汽。雹区水汽输送较弱,且以天山山区向雹区的局地水汽输送为主。二者均有强的水汽辐合,暴雨区的水汽辐合比雹区强;(4)均有强的上升运动,冰雹850hPa的上升运动比暴雨强,700hPa二者相当,500hPa暴雨比冰雹略强。(5)均有强的不稳定性,暴雨的不稳定性强于冰雹。     

月尺度西太平洋副热带高压指数的重建与应用

针对目前国家气候中心业务监测中使用的月时间尺度西太平洋副热带高压指数存在的问题,利用NCEP/NCAR月平均再分析资料,对西太平洋副热带高压面积指数、强度指数、脊线指数和西伸脊点4种指数重新进行定义和计算,重建了1951—2010年逐月历史时间序列。面积指数、强度指数采用真实的面积和体积进行定义和计算,脊线指数则同时利用500 hPa高度场和纬向风切变线进行定义,且不仅仅局限于588 dagpm等值线,充分考虑了西太平洋副热带地区高压系统对我国夏季降水的影响作用。选取其中两个相对独立的指数——脊线指数与西伸脊点,通过对这两个指数的9种组合类型的构建,最大程度上涵盖了我国东部夏季降水各种雨型的分布特征。     

2013年4月29—30日景德镇地区锋面暴雨过程分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°格点数据以及FY-2E相当黑体亮温（TBB）资料,对2013年4月29—30日景德镇地区锋面暴雨产生的原因进行了初步分析。结果表明,500 hPa槽前负变高大值区诱使低层低值系统发展,850 hPa低涡沿切变线快速东移,配合西南急流的发展北伸,为暴雨区水汽辐合抬升提供了有利条件。伴随着冷锋南下,近地面层冷平流的侵入使得暖湿空气抬升,对流不稳定性增加,上升运动加强,是造成此次强降水的触发机制。景德镇上空不断有对流单体经过、东移,是造成景德镇地区出现暴雨的直接原因,强降水大多出现在TBB低值附近或其梯度区。此次暴雨过程水汽主要来自超低空急流输送,925 hPa水汽通量散度与暴雨落区、强度对应关系较好。     

西北区东部“1998年8月19~20日”暴雨诊断分析

１９９８年８月１９～２０日,在西太平洋副热带高压东退退北跳的背景下,受５００ｈＰａ青藏高原中尺度低涡和７００ｈＰａ东西向切变线影响,甘肃、平西两省南部出现区域性暴雨,物理量诊断分析结果表明,暴雨区７００～１００ｈＰａ是一致上升运动,最大中心在７００ｈＰａ,７００～３００ｈＰａ为正涡度,正Ｑ矢量涡度中心在５００ｈＰａ,Ｑ矢量散度自地面到２００ｈＰａ为副合上升区,中心在５００ｈＰａ,水汽通量散度的辐合区来自两个地方,主要部分位于青藏高原,其次是来自东侧８５０～７００ｈＰａ。     

冬季北太平洋南北海温异常对我国汛期雨带类型的影响研究

使用1951—2002年前期（1—5月）北太平洋海温场月平均资料，运用合成分析、多因变量方差分析、判别分析及相关分析方法，探讨我国汛期雨带类型与前期北太平洋海温的时空分布关系。分析表明:尽管汛期各雨带类型对应着前期不同的海温距平场，但它们之间只有部分海域存在显著性差异，且在1月表现最显著。各雨带类型对应海温距平场显著差异关键区主要位于北太平洋的南北海域，即北部中高纬亲潮附近（40°~50°N, 160°E~180°），北太平洋西风漂流区（30°~40°N，175°~145°W）及南部近赤道太平洋中部（10°S~0°, 175°~145°W），且南北海温呈反相关关系。将海温关键区作为判别因子，对雨带类型进行判别分析表明:用多个海温关键区作为判别因子建立的判别方程，其判别准确率比仅用某一海温关键区或海温区之间的和差简单定义的指数作为判别因子建立的判别方程判别准确率高，说明我国东部汛期降水型的分布与多个海温关键区的综合作用是密切相关的。进一步分析判别方程定义的1月海温判别指数与前期高度场和夏季副热带高压各特征量的相关关系表明，该指数对我国汛期雨带类型影响的可能途径是:一是造成大气环流异常，特别是北太平洋涛动的异常，并形成PNA大气遥相关型，从而引起我国汛期降水异常；二是造成西太平洋副热带高压的异常，主要是面积、强度和西伸脊点位置的异常，从而引起我国汛期降水异常。可见，冬季北太平洋海温南北异常与我国汛期雨带类型关系密切，且具有重要的天气气候学意义。