广西超大范围锋面暴雨发生特征及预报方法研究

利用常规气象资料、EC资料及广西气象台降水资料,采用统计、诊断方法,分析了广西1960年以来日暴雨30站以上的锋面暴雨过程,了解该类暴雨的发生特征。表明:(1)该类暴雨年平均出现0.8次,1990年以后呈增多趋势,月分布最多出现在5月;(2)有7次过程引发主要江河超警戒洪水,主要出现在汛期5～7月;(3)暴雨落区频数分析显示,最大频数位于桂北;(4)持续2d超大范围锋面暴雨过程出现2次,主要出现在2008年以后;(5)暴雨预报关键区南风指数≥45m.s-1,同时北风指数≤0m.s-1,是该类暴雨预报的关键指标,过程比例为72.2%,处于合理预报指标范围,可以作为该类暴雨预报指标。     

北方暴雨科研成果在短期预报业务中的应用

“75·8”河南特大暴雨之后,北方暴雨科研工作发展较快,取得一些可喜的科研成果,并根据暴雨预报业务工作的需要,提出了预报北方大暴雨的一些新观点和新思路,设计出一些行之有效的暴雨短期预报方法。科研和业务紧密结合,对于提高暴雨短期预报业务水平,起了重要的作用。本文主要讨论北方暴雨科研成果在我台1982年暴雨短期预报中的应用。     

《北方暴雨预报方法》研究课题取得初步成果

《北方暴雨预报方法》研究课题阶段成果交流会,于5月8—12月在郑州市召开。会议共收到论文80篇,大会交流了36篇。 这次大会交流论文的主要内容是:北方暴雨天气气候特征,短期预报方法;短时预报方法和暴雨系统的诊断分析与数值试验等四个方面。在暴雨的天气气候方面,主要分析了北方暴雨和短时强降水的时空分布、演变过程、环流背景、天气系统和地形的作用,为建立暴雨短期和短时预报思路及方法做了必要的基础分析工作。研究表明,与我国南方强降水相比,北方强降水具有历时短、强度大、时间     

集合预报方法在山西暴雨预报中的应用试验

利用ECMWF高分辨率确定性预报和大气模式集合预报产品,采用本地统计量融合方法和联合概率方法,对2014年山西省9次暴雨天气过程的降水预报进行检验分析。结果表明:(1)2014年山西省9次暴雨过程影响系统差异较大,强降水多集中在山西中南部地区,暴雨落区表现为区域性、局地性或大范围分散性特征;(2)本地统计量融合方法对于大雨落区的预报与实况较为接近,而联合概率预报方法的大概率范围对于暴雨落区预报具有较好的指示意义;(3)TS评分检验表明,对于区域性或局地性暴雨天气过程,可更多参考本地统计量融合方法,而对于大范围分散性的暴雨天气过程,本地统计量融合方法空报较多,ECMWF确定性预报更具参考价值。     

北方暴雨预报的程序

在目前数值预报还不能做出完全客观和定量的暴雨预报的情况下,把主观预报经验和暴雨研究的成果结合起来,建立一套比较系统的暴雨预报程序,是目前提高暴雨预报水平的实际可行的途径,也是把大量暴雨研究成果应用于日常经验预报,使科学研究转化为生产力的途径。从1977年,北京大学地球物理系天气实习台为水利部提供春季我国北方暴雨预报制作了一套暴雨中期趋势和短期暴雨预报的程序。在以后的六年中,根据暴雨研究中发现的新事实及预报实践的经验,对预报程序进行了补充和修改。下面对我们目前使用的北方暴雨预报程序作一简单介绍。     

集合预报方法在暴雨研究和预报中的应用

机理了解不够和可预报性问题的忽略是暴雨预报不尽人意的两大原因。主要讨论第二方面,即如何面对和处理可预报性问题,这对如何提高现有数值预报的价值、做好气象服务尤其重要。根据作者多年的研究和实践经验以及直接接触的一些研究和方法,简要地总结了数值集合预报方法在暴雨研究和预报中的应用,具体包括以下四个方面:(1)暴雨集合预报系统的建立:初值和物理扰动、成员数、模式分辨率、资料同化和"虚拟"集合预报;(2)预报方法:集合异常预报法、再预报相似集合法和台风路径聚类法;(3)在预报后处理与订正中的应用:平均、成员排序与最佳成员法、加权平均、概率匹配平均法和集合动力因子法;(4)对暴雨天气系统的机理分析与模式初值的改进:初值扰动差异分析和集合敏感性法、目标观测。希望国内气象业务部门能在日常业务中借鉴以上方法以提高暴雨预报和服务水平,为今后的研究工作提供一个新的起点、方向和方法,这包括指导现有的一些业务集合预报系统今后的进一步完善。     

北方暴雨预报科研的进展

四年来,北方暴雨预报科研工作取得的进展主要有五个方面: 1.建立了各省市的暴雨预报流程和北方暴雨预报流程。实现了天气-统计-动力方法相结合,使暴雨预报研究成果向综合运用和业务化迈进一步。 2.各省市普遍建立了本地区的暴雨预报专家系统,在业务使用中初见成效。 3.大多数省市开展了暴雨短时预报业务,同时取得一批科研成果,为这项业务工作深入开展提供了技术方法。 4.在业务中应用了中尺度滤波等诊断分析方法;充实了北方暴雨形成的物理图象和概念模式;用细网格模式对暴雨个例的试报也取得了成效。 5.最近四年区域性暴雨预报准确率明显提高。1980—1982年平均为41％,1983—1986年平均为59%,预报服务比较成功,起到抗旱防洪的保证作用。     

中国暴雨理论的发展历程与重要进展

中国东部位于东亚季风区,随着东亚夏季风的爆发、盛行和向北推进,东亚夏季风主雨带明显自南向北移动,在中国东部地区依次形成华南前汛期雨期、江淮梅雨季和北方雨季。这三个雨季和地区也是暴雨多发期和地区。因而中国地区的暴雨既不同于印度季风区的热带类型暴雨,也不同于北美与欧洲地区中纬度型的暴雨,它是由热带季风气流与来自中高纬的冷空气强烈相互作用下发生的,不但强度大,而且持续时间长和范围广。早在20世纪初期,中国科学家就开始研究中国暴雨,经过长期的努力,在暴雨理论、暴雨分析和预报方面,获得了重大的进展。本文将对中国暴雨的理论与重要进展作一综述和评论,共包括四个方面:(1)中国暴雨的主要气候特点;(2)中国暴雨理论研究的发展历程;(3)中国暴雨发生机理研究的主要成果;(4)未来中国对流尺度暴雨理论研究的挑战。     

配料法在宁夏暴雨预报中的应用

选取2000—2015年发生在宁夏23次由深厚湿对流引起的区域性暴雨天气过程为研究对象,研究确定暴雨预报的配料方案,采用2016年6—8月宁夏25个常规站和947个自动站逐小时降水量、ECMWF 72 h内模式资料,从统计分析和个例剖析两方面探讨配料法暴雨预报效果,结果表明:(1)通过对比2016年6—8月ECMWF暴雨预报与配料法暴雨预报发现,不同预报时段,配料法暴雨预报均优于ECMWF暴雨预报;(2)配料法能准确预报所选两次暴雨个例降水的中心强度、落区及变化趋势,但强度和落区较实况偏强、偏大;(3)配料法对六盘山区暴雨过程弱降水预报效果较差,对贺兰山沿山暴雨过程存在降水空报。     

诊断分析业务应用的进展

1975年8月河南台风暴雨受灾之后,在北京大学等单位带动下,各省、市气象台先后开展了业务性诊断分析工作。1983至1986年间,参加“北方暴雨预报方法”课题的各单位,在诊断分析用于暴雨预报方面做了不少有益的探索。本文归纳这段时间北方各省、市开展诊断分析的经验,结合近几年情况,讨论诊断分析业务应用的趋向。     

“北方暴雨短期临近业务预报方法”通过成果鉴定

“北方暴雨短期临近业务预报方法研究”(原“北方暴雨预报方法研究”)课题总结鉴定会,于1987年3月10日至15日在河北省石家庄市召开。会议收到论文110篇,大会交流27篇,有关专家在会上作了专题报告。 会议交流按北方强降水的气候特征、环流分型     

我国北方50次区域性特大暴雨的环流分析

对30年(1954—1983)中国北方10省(市、区)50次区域性特大暴雨的天气尺度环流特征进行了分析。根据西北太平洋副热带高压的活动,结合直接发生暴雨的低值系统,将这些暴雨天气过程分为4类。可供暴雨天气分析预报业务和科研工作参考。     

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。     

“20070814”台州市特大暴雨过程诊断分析

通过对2007年8月14日台州市沿海特大暴雨的诊断分析,结果表明:(1)特大暴雨发生是高空西风槽、低层暖切和地面倒槽共同作用的结果;(2)东海上中β对流云团发展,并移至台州上空,是强降水发展和维持的重要原因;(3)局地的风场辐合是此次特大暴雨主要集中在台州沿海地区的关键原因;(4)暴雨过程中的物理量场变化对暴雨区有一定的指示作用。最后对3次相似过程做了对比分析,发现一些共性,对于提高暴雨预报准确率有一定的指导意义。     

集合敏感性方法在高原涡和西南涡引发暴雨过程中的应用

基于欧洲中期天气预报中心ECMWF的集合预报和美国国家环境预报中心NCEP再分析等资料对2013年6月30日一次高原涡和西南涡作用下的四川盆地暴雨过程进行了分析。结果表明:(1)高原涡东移并和西南涡耦合加强导致了持续性暴雨的形成,集合预报的高原涡和西南涡之间的动力特征量(位势高度和涡度)的相关系数随时间逐步增大,表明两个低涡呈现出逐步耦合加强的特征;(2)集合敏感性分析可以用来揭示降水预报对于天气系统的敏感性,结合高度场和风场反映出低涡对暴雨的影响,此次过程暴雨对高原涡比西南涡更加敏感,在集合预报对西南涡预报不确定性较小的情况下,集合成员对高原涡的预报是影响降水强度和落区预报的关键因子,与实况更加接近的最优集合成员与控制预报相比,预报的高原涡强度更强,位置偏东;(3)30日,夜间降水量对低涡的动力特征量较白天更为敏感,主要是因为夜间暴雨是由高原涡和西南涡垂直耦合加强引发的,动力作用较明显,而白天的暴雨热力作用更加显著。     

地气要素结合的廊坊地区暴雨落区预报方法

从地气耦合的观点出发,利用1980-2009年冀中廊坊地区暴雨资料、MICAPS资料、地面0 cm、地下10 cm和20 cm地温资料,以及气温、水汽压和气压等地面气象要素资料,详细分析了廊坊地区暴雨天气过程的地气要素分布、变化特征、配置关系以及暴雨落点预报等问题。结果表明:(1)廊坊地区暴雨主要出现在4-10月,单点暴雨、局部暴雨是该地区暴雨最突出的特征之一;(2)每一次暴雨过程都是一个非常复杂的地气耦合相互作用过程,大范围强暴雨通常还有在热带海洋上生成,携带大量水汽登陆北上的热带气旋等含有水圈贡献的参与影响;(3)地面0 cm、地下10 cm和20 cm日平均温度分别在25,24和23℃以上的时段与暴雨的发生时段有较好的一致性;(4)地气要素的分布、变化与配置对暴雨预报有较好的参考价值,而地气要素高点对暴雨落点有重要的预报指示意义;(5)在识别暴雨天气影响系统的基础上,从地气耦合的观点出发,充分考虑地气要素的分布与配置特征,叠加互补各地气要素高点对暴雨落点预报是一个有效的途径。     

暴雨中短期预报的观点和思路

暴雨预报在实际上和理论上有其特殊的意义和重要性,它的中期预报也是当前注意的课题。1975-1977年我们组对我国北方盛夏期间的主要暴雨过程,进行了一系列分析工作。1977-1978年的7-8月在中央防汛办公室进行了暴雨预报实践,所提出的观点和方法经受了初步的考验,给进一步解决暴雨预报问题,启示了一条可能的有效途径。     

2005年7月清江流域一次连续暴雨的中尺度分析

利用气象卫星、多普勒雷达及常规气象资料,对2005年7月8～10日清江流域连续暴雨过程进行综合分析。结果表明:(1)高低空急流的优势配置、高空急流右侧强辐散场的存在,副热带高压稳定于我国东南沿海,为此次暴雨提供了有利的大尺度环境背景;(2)雨团滞留和经过区域正是暴雨发生区域;(3)低层垂直风切变可使回波加强而产生强降水;(4)雷达回波中“逆风区”对于暴雨识别及暴雨落区预报具有很好的指示性。     

ECMWF、日本高分辨率模式降水预报能力的对比分析

利用2012年4月1日至2013年3月31日ECMWF、日本高分辨率模式降水预报资料,全国2419个台站逐6 h降水量观测、CMORPH(NOAA Climate Prediction Center Morphing Method)卫星与全国3万余个自动站逐小时降水融合资料,基于列联表预报评分、泰勒图等统计方法,客观对比分析ECMWF、日本高分辨率模式对中国逐6、12和24 h分段降水的预报能力,主要结论如下:(1)整体来说,ECMWF对降水的预报优于日本模式,日本模式预报离散度偏大,而ECMWF预报相对平稳,与观测更加一致;(2)两个模式晴雨预报中降水发生频率较实际偏高,暴雨预报频率较实际偏低,随着分段间隔的增加,这一情况有所改善;(3)ECMWF模式6 h分段降水晴雨预报评分低于日本模式,暴雨预报评分整体高于日本模式,12和24 h分段ECMWF模式晴雨、暴雨预报评分一致高于日本模式;(4)通过调整阈值改变预报偏差能够在一定程度上提高预报技巧;(5)就空间分布来看,模式在东南地区Bias、CSI技巧评分整体优于西北地区。     

台风“浪卡”（2016）暴雨成因及数值预报模式偏差分析

利用常规气象资料及NCEP再分析资料,采用天气学分析和检验方法,对2020年第16号台风"浪卡"造成广西暴雨的成因及数值模式预报偏差原因进行分析。结果表明:(1)南亚高压快速西移使高层辐散加强,500 hPa台风倒槽加强,低层东南急流形成的水汽强辐合,地面冷空气侵入的触发抬升是造成此次台风暴雨的主要原因;(2)副热带高压加强西伸使台风与高压之间气压梯度增大,高原东侧低压槽与台风倒槽的结合是造成500hPa台风倒槽发展加强的重要原因;(3)登陆越南后路径预报偏南、登陆后副高强度预报偏强、低空偏东风急流漏报以及地面冷空气预报偏强是EC数值模式暴雨落区预报偏差的原因。