“7·11”陕西区域性暴雨诊断分析及预报着眼点

利用常规气象观测资料、陕西区域自动站观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和卫星探测资料,对2018年7月10—11日陕西一次区域性暴雨过程(简称“7·11”暴雨)进行了诊断分析、总结预报着眼点,结果表明:本次暴雨属于西风槽、副热带高压、远距离台风共同影响型;低层东路弱冷空气及高空槽携带西北路冷空气先后入侵暴雨区,共同起到了冷垫作用;西北路冷空气是暴雨的触发机制,而东路弱冷空气对暴雨雨带东移有阻挡作用;偏南气流突然加强对暴雨有先兆作用,大气整层水汽通量大值区、850hPa的θse低能干冷空气夹击能量舌的位置,均可判断强降水落区位置;地面辐合线的形成时间、移动速度及移动方向是此类暴雨起始时间和落区预报的着眼点。     

地形重力波拖曳参数化方案在一次陕西极端性暴雨天气过程中的应用

利用中尺度WRF模式进行敏感性试验,分析探讨加入地形重力波拖曳参数化方案(GWDO)后对2013年陕西入夏以来最强的一次暴雨过程的模拟能力和地形影响下强降水的形成机制。本次过程是在高空槽和低涡配合的有利形势下形成的,秦巴山区的地形作用对本次暴雨过程有着重要影响。在引入地形重力波参数化方案后,模式对关中大暴雨中心的模拟能力有所提高,强降水落区及量级与实况更为接近,较为有效地改善了环流形势及主要影响系统的模拟。在引入地形重力波参数化方案后,这一地区环流进行调整,有利的水汽条件和对流不稳定配合强烈的上升运动,是影响关中地区强降水的重要因素。该参数化方案对陕西暴雨预报具有一定的适用性,但是对陕南的暴雨区模拟还具有较大的误差,需要进一步改进。     

“8·21”陕西中北部暴雨成因对比及预报偏差分析

运用常规高空观测资料、地面加密观测资料、EC-interim高分辨率(0.25°×0.25°)再分析资料对2018年8月21—22日(简称"8·21")陕西中北部暴雨过程进行综合分析,对模式的降水量预报进行检验,重点对比陕北和关中西部环流条件、水汽条件、能量条件、强降雨的不稳定机制等方面。结果表明:在陕西中部地区交汇的由高原槽带来的冷空气和副热带高压(简称"副高")外围的暖空气,为暴雨提供了有利的环流背景,700 hPa切变线为降雨提供了动力抬升条件,受河西地区西北路冷锋南压,陕北以冷锋后部的稳定性降水为主,而关中为冷锋触发的对流降水。暴雨过程中水汽输送弱,本地水汽含量大,关中西部比湿垂直梯度大,有利于对流增强、雨强增大。暴雨发生前,关中西部中低层存在显著的对流不稳定,对流有效位能(CAPE)较大,弱冷空气触发关中不稳定能量释放,产生对流暴雨,而陕北为中性层结,不稳定能量弱,中低层有条件对称不稳定,其造成较强的斜升气流,产生大到暴雨。冷暖空气交汇在关中产生锋生,是该地区产生对流暴雨的触发机制。模式对于大尺度降水预报偏强,而对于对流降水预报偏弱。     

华南前汛期强降水个例模式降水预报误差成因初探

2015年5月19—20日,华南出现一次暴雨过程。检验表明欧洲中期天气预报中心全球确定性预报模式(以下简称EC模式)预报的20日强降水落区在广东境内较实况明显偏北,高估了天气尺度系统附近的降水强度,漏报了其南侧暖区内中尺度对流系统(mesoscale convective system,MCS)造成的降水,华东中尺度模式预报明显优于EC模式。利用高分辨率中尺度天气研究预报模式(以下简称WRF模式)对该暴雨过程进行了模拟,对比EC模式降水物理过程,初步探索了EC模式降水预报误差的成因,结果表明:20日位于广东暖区内的对流组织发展成MCS,并造成明显的低层冷池出流和中高层潜热加热,二者共同作用使得中低层气旋式环流在广东中东部发展,配合其南侧的强西南风水汽输送,在气旋式切变附近不断触发新的对流并南移使得广东中南部暖区内出现强降水,WRF模式能较好地模拟出该过程,而EC模式未能预报出暖区对流及其反馈,从而导致其漏报了广东中南部的强降水;EC模式预报的降水与天气尺度环流之间的正反馈进一步加大了降水的预报偏差。EC模式预报的20日白天的强降水主要位于华南北部切变线附近,且以层状云降水为主,降水产生的潜热使得对流层低层切变线附近减压更明显,预报的切变线辐合较分析场明显偏强,使得其预报的切变线附近降水较实况偏强。     

2011年梅雨期长江中下游地区两次暴雨过程数值模拟对比分析

基于WRF数值预报模式,对2011年梅雨期6月9—10日和14—15日长江中下游地区两次暴雨过程（分别简称“6·10”过程和“6·14”过程）进行数值模拟,重点对比分析了暴雨期间西南涡的活动与高低空急流耦合配置之间的关系。结果表明：1） 西南涡的活动和高低空急流耦合配置与暴雨活动关系密切,是造成两次暴雨过程范围和强度差异的重要因素。2）“6·10”过程中,一个浅薄的西南涡系统受青藏高原浅槽东移北缩减弱影响,向东北方向移动,同时西南低空急流位置偏北,导致暴雨区位置偏北;“6·14”过程中,一个深厚的西南涡系统受高空浅槽东移发展加深影响,沿长江缓慢东移,伴随西南低空急流位置偏南,降水缓慢向东移动,导致暴雨区位置偏南。3） 两次过程的强降水中心均位于高低空急流耦合区,“6·10”过程中,在长江中下游地区形成的高低空急流耦合区范围偏小且强度偏弱,因此辐合上升运动偏弱,不利于形成大范围的强降水;“6·14”过程中,在长江下游地区形成大范围高低空急流耦合的环流形势,强烈的辐合上升运动配合充足的水汽供应,最终形成大范围强降水。     

2005—2018年陕西短时强降水时空分布特征

利用陕西省99个国家级气象站逐小时降水量资料,分析了2005—2018年5—10月陕西短时强降水时空分布特征,结果表明：（1）2005—2018年陕西极值雨强呈振荡减小趋势,7月出现的强降水累计频次最多,而8月极值雨强最大;短时强降水主要发生在午后到夜间,日变化呈单峰分布,强降水频次峰值出现在17—00时,但极值雨强易出现在22—00时。（2）陕南为陕西短时强降水高发区,极值雨强可达40～80 mm/h,镇巴、平利雨强可达90 mm/h;榆林北部特别是西北部短时强降水日数少,极值雨强小,最大不超过50 mm/h;关中平原地区短时强降水日数少,但极值强,最大可达1015 mm/h。5—10月陕西各地区短时强降水日、极值雨强有明显月际差异,7—8月短时强降水出现的范围广,日数多,强度大;5、6和9月范围、日数及强度均较小。（3）陕西各区域短时强降水日变化差异明显,陕北西部、关中西部呈单峰型,陕北东部、关中东部双峰明显,陕南日变化相对较小。陕西极值雨强主要出现在17—23时,关中东部、安康极值雨强多出现在19时,商洛极值雨强多出现在18时。     

广东“18.8”季风槽极端降水事件对流尺度集合预报分析

受季风槽影响,2018年8月30—31日华南地区出现一次极端暴雨过程,单日站点累计降水量达1?056.7 mm,刷新了广东有历史纪录以来新的极值。对于此次极端降水事件,常用的业务模式包括欧洲中期天气预报中心全球模式（ECMWF）、日本气象厅谱模式（JMA）和中国气象局广东快速更新同化数值预报系统（CMA-GD）,都低估了降水强度。利用深圳市气象局业务对流尺度集合预报系统分析了此次特大暴雨过程,结果表明：对流尺度集合预报系统对本次特大暴雨过程具有比较好的预报能力,概率匹配平均最大雨量达348.7 mm·(24 h)-1,集合平均的强降水中心和观测基本一致,观测极值附近区域发生大暴雨（≥150 mm）概率最大值达到80%。选取了较“好”和较“差”集合成员预报进行对比分析,发现较“好”成员预报的强降水中心位置和观测基本一致,而较“差”成员预报的降水中心位置则偏向福建地区。较 “好”成员预报出莲花山南侧地面中尺度辐合线较长时间的维持和缓慢移动,导致强降水雨团在莲花山脉附近不断地触发和维持,同时地形的阻挡作用使得对流系统在地形附近区域持续维持,造成了罕见的特大暴雨;而较“差”成员辐合区位于莲花山以北,对流形成后向东、向北移动,最终导致强降水预报位置偏向福建地区。     

巴彦淖尔市8.17大暴雨漏报的诊断分析

2016年8月16-18日巴彦淖尔市出现一次致灾大暴雨天气过程,降水强度大,持续时间短,局地性强。本文利用常规资料和自动站、卫星、雷达资料及ECMWF和T639数值预报产品对大暴雨天气过程的成因及漏报原因进行了分析,结果表明:(1)东移的短波槽叠加在暖区上空造成大气层结不稳定是此次暴雨过程的触发机制。副热带高压移动缓慢,西南暖湿水汽输送加强,地面低压稳定少动,是本次暴雨产生和维持的条件;(2)高低空急流、切变线和地面辐合线为此次暴雨过程的发展提供了水汽条件和动力条件;(3)利用卫星云图、雷达资料的演变来确定中小尺度系统的位置、强度和发展趋势,以提前开展强降水等强天气的预报和预警工作;(4)ECMWF预报场未报出短波槽东移,T639预报的短波槽位置偏南,预报员过度依赖数值预报产品是导致本次过程暴雨漏报的主要原因。ECMWF预报场偏弱,T639预报场偏离实况较大,间接导致了暴雨的漏报。     

关中一次大暴雨天气过程成因分析及陕西智能网格预报检验

利用常规气象观测资料、西安多普勒雷达资料和NCEP/NCAR1°×1°再分析资料,对2018年8月21—22日陕西关中地区发生的暴雨天气过程进行综合分析,并就陕西智能网格对该次暴雨过程的降雨量预报进行了检验。结果表明:(1)关中地区位于冷涡底部冷空气和副高外围暖湿空气交汇区,低层"人"字型切变、西南暖湿气流、东北急流、低涡辐合和地面冷锋是该次暴雨过程的主要影响系统。(2)关中地区上空低层辐合、高层辐散为暴雨形成提供了动力条件,暴雨发生区上空的水汽辐合为暴雨的形成提供了水汽条件。(3)暴雨发生时,雷达图上出现大于60 dBz反射率因子,回波顶高达9～12 km,风向辐合等有利于短时强降水发生的特征;VIL大值区与强回波区、强降水中心区相对应。(4)陕西智能网格预报对系统性降水预报偏强,结果与实况基本一致;而对流性降水预报偏弱。     

基于ECMWF和华东区域中尺度模式的暴雨预报特征研究北大核心

为探讨ECMWF、华东区域中尺度模式(简称为CMA-SH9模式)多个时效对夏季(2019年6—8月)暴雨预报特征,采用目标对象检验方法对不同类型影响系统下模式预报的强降水落区面积、位置、形状等进行评价,并对预报难度较大的受西风槽和西太平洋副热带高压(以下简称副高)边缘切变线影响的高空要素场及环流形势场进行了研究。结果表明:ECMWF和CMA-SH9模式对夏季暴雨预报偏小3个量级次数最多,CMA-SH9模式各时效对暴雨及以上降水预报的准确率大多高于ECMWF;ECMWF和CMA-SH9模式对热带气旋与中纬度系统相互作用的暴雨预报最好,其次是冷涡影响,预报较差的是受西风槽及副高边缘切变线影响的暴雨过程;西风槽及副高边缘切变线影响时ECMWF的位势高度场预报略好于CMA-SH9模式,温度的预报500 hPa以上CMA-SH9模式略好于ECMWF,500 hPa以下二者相差不大,相对湿度的预报CMA-SH9模式误差小于ECMWF,且CMA-SH9模式850 hPa的36 h和60 h时效预报误差最小;受西风槽及副高边缘切变线影响的一次暴雨过程中,相对湿度90%及以上落区的预报ECMWF与实况10 mm·h^(-1)降水落区几乎无交集,CMA-SH9模式的预报包含了10 mm降水落区。     

2015年陕西一次春季暴雨过程分析

利用MICAPS资料、FY-2E卫星云图资料、雷达资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2015年3月31日—4月1日发生在陕西关中西部、陕南西部的大到暴雨、局部大暴雨天气过程进行分析。结果表明：此次强降水过程是在东高西低的有利环流背景下产生的,500 hPa低槽、700 hPa低空急流是造成此次强降水的主要影响系统,700 hPa西路冷空气与850 hPa东路冷空气是强降水的触发机制;暖湿切变线及水汽辐合区的位置对强降水的落区有一定指示作用;强降水发生时段与能量锋区进入陕西的时间基本一致;MCC是造成暴雨的直接原因,强降水区域主要出现在tBB等值线梯度密集区及冷云覆盖区。

     

江门一次降水过程预报失误的分析

通过分析前期数值预报产品和常规资料,显示2009年4月19~20日高空有大槽东移,中低层有切变线南压,地面有弱冷空气南下影响,而江门本地17到18日实况资料显示水汽条件充沛,前期积蓄了充足的热量,所有因素都对产生强降水十分有利,因而预报江门地区4月19到20日有一次大范围强降水过程,达到暴雨量级,但事实预报结论与实况相差甚大。通过分析原因,结果发现,500 hPa高空槽偏北、偏东;850 hPa南北向的切变线并没有南压,而是擦过粤北;西南低涡在发展成江淮气旋过程中,其移动路径一直在我省偏北、偏西,这些都是不利于造成广东大范围暴雨。数值预报必须充分考虑数值预报所预报的天气系统的影响程度,这对提出数值预报的释用更高的要求。     

2011年梅雨期长江中下游地区两次暴雨过程数值模拟对比分析

基于WRF数值预报模式,对2011年梅雨期6月9—10日和14—15日长江中下游地区两次暴雨过程(分别简称"6·10"过程和"6·14"过程)进行数值模拟,重点对比分析了暴雨期间西南涡的活动与高低空急流耦合配置之间的关系。结果表明:1)西南涡的活动和高低空急流耦合配置与暴雨活动关系密切,是造成两次暴雨过程范围和强度差异的重要因素。2)"6·10"过程中,一个浅薄的西南涡系统受青藏高原浅槽东移北缩减弱影响,向东北方向移动,同时西南低空急流位置偏北,导致暴雨区位置偏北;"6·14"过程中,一个深厚的西南涡系统受高空浅槽东移发展加深影响,沿长江缓慢东移,伴随西南低空急流位置偏南,降水缓慢向东移动,导致暴雨区位置偏南。3)两次过程的强降水中心均位于高低空急流耦合区,"6·10"过程中,在长江中下游地区形成的高低空急流耦合区范围偏小且强度偏弱,因此辐合上升运动偏弱,不利于形成大范围的强降水;"6·14"过程中,在长江下游地区形成大范围高低空急流耦合的环流形势,强烈的辐合上升运动配合充足的水汽供应,最终形成大范围强降水。     

陕西夏季不同等级降水时空变化特征分析

利用1961—2015年中国地面降水日值05°×05°格点数据集（V20）（下称V20格点资料）及同期陕西省内55站逐日降水资料,评估了V20格点资料在陕西地区的适用性,并分析了近年来不同等级降水事件在陕西地区的时空变化特征。结果表明：V20格点降水资料在陕北地区的误差较小,在关中大部较实况降水偏大,在陕南地区较实况偏小;各等级降水在全省呈现出南多北少的分布特征,V20中雨和大雨等级降水空间分布与实况较为一致,V20小雨雨量及雨日大于实况,V20暴雨事件较实况显著偏少;观察不同等级降水的时空变化特征发现,小雨在全省大部呈下降趋势,中雨在陕北北部、关中大部及陕南东部呈增加趋势,在陕北南部及陕南西部等地减少,大雨和暴雨在全省大部增加,V20各等级降水变化幅度小于实况变幅,暴雨事件变化趋势差异最大。     

WRF模式2005年汛期在陕西应用与分析

对W RF模式在陕西2005年汛期试运行情况进行分析,发现模式对暴雨落区及降水强度和不同类型的降水预报结果比较理想,5 km模拟的降水落区和强度更接近实况,但预报时效相对较短;15 km模拟结果具有较长的预报时效,对强降水过程预报结果较好,一般可达36~48 h。利用每6 h模拟降水输出结果,可判断出强降水发生时段。模式可作为未来客观预报陕西转折性天气和暴雨天气的一种新技术工具。     

一次暴雨过程的初步分析

1983年7月30日,我省关中陕南,大部分地区降了一场暴雨。暴雨中心在陕南的安康地区,地处关中西部的武功县,7月30日降雨量达53.3毫米。降水量大、降水面积大、持续时间长是这次暴雨过程的主要特点。我们利用本站所能获得的资料,对这次暴雨过程的大尺度环流形势的演变特点及暴雨发生的天气条件进行了一些初步分析,以便能够提供暴雨预报的线索。     

金华市一次暴雨过程成因及EC预报误差分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密资料、欧洲数值模式(ECMWF,简称"EC")资料对2018年5月7日08时至8日08时出现在金华市的一次暴雨过程进行成因分析,并将EC预报的环流形势、物理量场与实况进行对比分析,找出预报误差产生原因,提出春夏交替季节暴雨落区预报的订正着眼点。分析结果表明,此次暴雨落区沿850 hPa切变线呈带状分布,高低空系统呈后倾槽结构,强降水主要位于850 hPa切变线附近,地面倒槽顶后部;降水前期低空急流的建立为暴雨区输送了充分的水汽,与高空急流的耦合作用加强了上升运动;低层冷空气入侵为斜升不稳定提供了动力条件,江南倒槽及地面中尺度辐合中心的抬升触发作用加强了此次降水。而EC的暴雨落区预报偏东偏南,金华市暴雨漏报,浙南和东南沿海的暴雨空报,其主要原因:一是形势场和物理量场预报与实况有偏差;二是没有考虑到高低空系统呈后倾槽配置,暴雨倾向于出现在倒槽后部。低层弱冷空气迫使暖湿气流爬坡斜升,使暴雨落区偏北;三是没有结合中尺度模式来调整中尺度辐合中心的位置;四是没有根据特殊地形的抬升作用来调整暴雨落区。以上4点也是对此次数值预报暴雨落区进行订正的着眼点。     

一次陕西初夏暴雨过程的数值模拟及诊断分析

利用常规观测资料、陕西地面加密观测资料和NCEP再分析资料对2006年6月2日00:00(协调世界时,下同)至3日12:00陕西中部初夏的一次区域突发性暴雨进行了数值模拟和综合分析.结果表明受500 hPa冷涡底部短波槽、700 hPa切变线和地面偏东风气流的共同作用造成这次突发区域性暴雨.模式结果与实况降水情况基本一致,24 h降水模拟能够很好地体现暴雨过程的中心位置,暴雨区域的主要范围和暴雨形势的走向.垂直运动场和降水区对应较好.通过对位涡的分析可得到,此次暴雨过程中有一股很强的干冷空气从对流层顶向下传播,这种强干侵入的形式有利于强降水的生成.广义位温和对流涡度矢量异常的分布和垂直变化很好地反映了陕西这次暴雨过程的落区及其演变,并且对本次暴雨的预报有较好的预报指示意义.     

2011年7月两次区域性暴雨天气过程对比分析

2011年7月5—6日和28—29日陕西出现两次区域性暴雨天气过程,陕西省气象台对两次区域性暴雨的预报均比实况推迟12 h左右,利用常规气象观测资料和T639物理量,分析两次过程的高低空形势、物理量、卫星云图等。结果表明:7.5暴雨是在西太平洋副热带高压东退、西风槽东移加深时产生的,7.28暴雨是副高明显北抬,与东移分裂西风槽共同影响,并且南海有热带系统生成时产生的;两次暴雨低空均有辐合切变存在,地面有弱冷空气补充南下;卫星云图上,7.5暴雨为不同尺度的对流单体,7.28为明显高空槽云系;两次暴雨期间均有强烈的上升运动和水汽辐合。在暴雨落区预报方面,当暴雨区在副高边缘且高压稳定时,暴雨区稳定或沿副高外围向北发展;当副高东退时,在西风带系统影响下,暴雨落区向东移动。     

集合预报对台风天鹅(2015)远距离暴雨的不确定性研究

2015年8月23—24日期间台风天鹅引发华东中部沿海地区出现暴雨或大暴雨天气。基于欧洲中期天气预报中心的集合预报分析导致此次远距离暴雨预报不确定的关键原因,并利用集合敏感性分析方法研究影响此次暴雨过程的主要天气系统的敏感区域,此外对暴雨发生发展的热动力机制展开探讨,主要结论包括:集合预报对此次台风天鹅引起的远距离暴雨的可预报性明显偏低,仅在暴雨发生前24 h才做出较大调整。在不同起报时次下,当台风路径的系统性偏差最小时,台风降水集合预报也最接近实况,但是进一步的分析表明,台风路径误差与降水量级之间的对应关系并不确定。不同雨量成员组间中低层环流场的对比分析表明:高空槽的预报差异是集合预报不确定的主要原因,高空槽东移加深有利于增加暴雨区的斜压不稳定,也有利于增强对流层低层的水汽输送急流带。500 hPa高度场的敏感性分析表明无论是初始场还是预报场,暴雨区平均降雨量均与高空槽的东移和加深显著相关,且随着预报时次的临近,显著相关区域向低槽下游明显扩大。此外还发现高空槽的东移有利于增强(减弱)暴雨区左(右)侧低层冷空气的强度,使得台风右侧更多暖湿气流向暴雨区输送。