气旋类山东暴雨过程天气学特征研究

利用天气观测资料、NECP/NCAR再分析资料对1999-2009年发生的24例气旋导致的山东大范围的暴雨过程进行了研究。参照教科书分类标准将气旋分为黄河气旋型、黄淮气旋型与江淮气旋型,在丰富前人气候统计特征的基础上,提炼出概念模型。针对每类气旋重点分析气旋发展的动力机制、水汽特征,确定暴雨落区与各物理量场的配置关系。结论如下：(1)黄河气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,暖锋附近,天气尺度强迫有利于暴雨产生,水汽来源于西南气流输送或气旋本身。(2)黄淮气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,属暖区降水,高低空急流的垂直耦合诱发深对流,促使暴雨产生。(3)江淮气旋型暴雨落区在气旋中心北侧,属冷区降水,其环流形势经向度较大,诱使低层低涡切变线北移,为系统性暴雨的产生提供水汽条件和动力条件。(4)三类气旋暴雨过程中,对流层高层多为辐散场或高空急流入口区的右侧,低层多有低涡配合;当有低空偏南风急流出现时,降水量大,反之,则小;暴雨中心均与850hPa水汽通量散度辐合区、高比湿区及高能舌区三者相叠置的位置相吻合。     

气旋类山东暴雨过程天气学特征分析

利用天气观测资料、NECP/NCAR再分析资料对2001年1月—2015年8月发生在山东的32例气旋导致的大范围的暴雨过程进行了分析。将气旋分为黄河气旋型、黄淮气旋型与江淮气旋型,针对每类气旋重点分析其暴雨发生的动力机制、水汽特征,暴雨落区等,并建立了概念模型。结论如下:(1)黄河气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,暖锋附近,天气尺度强迫有利于暴雨产生,水汽来源于西南气流输送或气旋本身。(2)黄淮气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,属暖区降水,高低空急流垂直耦合诱发深对流,促使暴雨产生。(3)江淮气旋型暴雨落区在气旋中心北侧,属冷区降水,其环流形势经向度较大,诱使低层低涡切变线北移,为系统性暴雨的产生提供水汽条件和动力条件。(4)三类气旋暴雨过程中,对流层高层多为辐散场或高空急流入口区右侧,低层多有低涡配合;当有低空偏南风急流出现时,降水量大,反之,则小;暴雨中心均与850 h Pa水汽通量散度辐合区、高比湿区及高能舌区三者相叠置的位置相吻合。     

副高断裂前后四川盆地一次暴雨过程的比较分析

利用NCEP1°×1°6 h再分析资料,对副热带高压与西风槽典型环流形势配合下发生的一次四川区域性暴雨过程的不同阶段进行对比分析。结果表明,前期暴雨天气过程,其动力条件占到了主导地位,具有明显的经向垂直环流圈和垂直上升运动支,而在副高断裂后较强冷空气作用下,在副高边缘发生的区域性暴雨过程受西风带槽前的能量锋区影响,动力强迫作用和热力强迫作用激发的次级环流,进一步加强了四川盆地垂直运动的发展;冷空气作用前期的暴雨过程和冷空气进入后副高边缘发生的区域性暴雨过程中暴雨区域内的假相当位温均强于高层,大气处于对流性不稳定层结状态,对四川盆地暴雨的增强也起了不可忽视的作用,但由副高控制到副高逐渐断裂,湿位涡的斜压扰动是逐渐增强的过程,导致倾斜垂直涡度发展,激发更为强烈的上升运动;副高与西风槽环流形势相配合的暖区暴雨过程水汽主要来自中低层孟加拉湾;而副高断裂后发生在副高边缘的区域性暴雨过程,水汽主要来自850hPa层南海和孟加拉湾,从对流层中到低层,四川盆地东部恰恰是冷暖气流的交汇处,偏南气流将海上充沛的水汽输送到盆地东部,为暴雨的发生提供充足的水汽条件,并与对流层低层秦岭附近的东北冷气流交汇。     

副高断裂前后四川盆地一次暴雨过程的比较分析

利用NCEP1°×1°6 h再分析资料,对副热带高压与西风槽典型环流形势配合下发生的一次四川区域性暴雨过程的不同阶段进行对比分析。结果表明,前期暴雨天气过程,其动力条件占到了主导地位,具有明显的经向垂直环流圈和垂直上升运动支,而在副高断裂后较强冷空气作用下,在副高边缘发生的区域性暴雨过程受西风带槽前的能量锋区影响,动力强迫作用和热力强迫作用激发的次级环流,进一步加强了四川盆地垂直运动的发展;冷空气作用前期的暴雨过程和冷空气进入后副高边缘发生的区域性暴雨过程中暴雨区域内的假相当位温均强于高层,大气处于对流性不稳定层结状态,对四川盆地暴雨的增强也起了不可忽视的作用,但由副高控制到副高逐渐断裂,湿位涡的斜压扰动是逐渐增强的过程,导致倾斜垂直涡度发展,激发更为强烈的上升运动;副高与西风槽环流形势相配合的暖区暴雨过程水汽主要来自中低层孟加拉湾;而副高断裂后发生在副高边缘的区域性暴雨过程,水汽主要来自850hPa层南海和孟加拉湾,从对流层中到低层,四川盆地东部恰恰是冷暖气流的交汇处,偏南气流将海上充沛的水汽输送到盆地东部,为暴雨的发生提供充足的水汽条件,并与对流层低层秦岭附近的东北冷气流交汇。      

高空偏西气流下的连续性暴雨过程分析

2006年6月3-7日浙南闽北出现了较为罕见的连续性暴雨过程,该过程是在高空500 hPa维持偏西(或西北偏西)气流下发生的高空形势特殊,容易出现漏报。通过分析发现,高纬度阻高形势和副高脊线位置的稳定为暴雨的持续提供了稳定的背景场;低层持续的水汽输送和水汽辐合为暴雨提供了充足的水汽;高低空急流、涡度场、散度场的配置导致南北向垂直环流圈的形成,为暴雨区持续而深厚的垂直上升运动提供持续的动力结构;暴雨落区在能量锋区梯度最大处的南侧。     

山东省远距离热带气旋暴雨研究

应用1971-2003年的山东降水资料、常规天气图资料、台风年签和NCEP资料,对在华南沿海登陆和活动的热带气旋在山东造成远距离暴雨的气候特征进行统计分析,对环流形势场进行合成分析.建立了山东省远距离热带气旋暴雨的天气学模型.分别计算分析了山东有和无远距离热带气旋暴雨合成的水汽和温湿能的收支.结果表明:在华南沿海登陆和活动的热带气旋与西风带环流系统和副热带高压相互作用在山东造成的远距离热带气旋暴雨年均2.5次.暴雨的范围广、强度大.出现暴雨的时间比热带气旋登陆时间滞后.在山东造成远距离暴雨的热带气旋在华南沿海登陆时,中心东部有一股东南风或偏南风低空急流指向内陆.中高纬度中低层西风带环流弱,位置偏北.500 hPa西风带中的偏北气流与副高边缘的偏南气流在山东境内汇合.低层850-700 hPa伴有低值系统影响,山东为气旋性环流控制.热带气旋登陆后其中心附近的中低层偏南风急流向北伸展,绕过副高脊线直达山东.在台风中心附近至山东之间建立起水汽和温湿能的输送通道,把高温高湿的暖湿空气源源不断地向山东输送.在台风登陆后12-48小时内,山东暴雨区上空有大量的水汽和温湿能的净流入.暖湿气流与西风带气流相汇合,产生辐合上升,造成暴雨.     

豫中南一次秋季区域性暴雨成因分析

利用常规观测资料、加密自动站资料、NCEP 1°×1°分析资料、FY-2E卫星及雷达资料等,采用诊断分析和对比分析方法,分析了2014年9月27—28日豫中南区域性暴雨的环流形势、强降水成因、中尺度特征及该过程与夏季暴雨的异同。结果表明:本次秋季暴雨过程是高空低槽、副高、中低层切变线、高低空急流、地面倒槽等系统共同作用的结果。持续的水汽辐合为暴雨提供了充沛的水汽条件,水汽通量大值区与水汽辐合中心分布及暴雨落区吻合;低层涡度的发展和水平风的切变导致垂直涡度发展,动力条件较好;K指数高值区对预报暴雨尤其强降水落区有较好指示意义,暴雨中心上空θse值随高度递减,高层低能舌叠加在低层高能区之上,强降水落区位于二者交汇的区域。低层偏东气流与高空槽前西南气流配合产生经向次级环流,上升运动增强;200 h Pa西风急流稳定维持,导致高层抽吸作用明显,有利于区域性暴雨发展。降水云团tbb一般在-32℃左右,发展高度明显低于夏季暴雨云团;降水前期回波为层云回波,后期转变为混合性回波,强降水主要由混合降水回波中的强对流云团导致的。中高层没有明显强冷空气,低层冷空气作用较大,东路冷空气一方面形成冷垫造成动力抬升,另一方面在低层与暖湿气流形成强水汽辐合,是本次秋季区域性暴雨的形成机制,也是不同于夏季暴雨的主要特征。     

2001年8月辽宁一次区域性暴雨分析

针对 2001年8月初辽宁出现的一次区域性暴雨天气 ,从大尺度环流背景、水汽条件、急流、气旋云系等进行了综合分析 ,并对整层大气饱和程度进行计算。结果表明 ,暴雨的产生与 500hPa副高位置、高低空急流及中尺度系统的演变、发展密切相关暴雨过程分析;天气形势;水汽条件;高低空急流;综合性分析     

一次辽宁秋季暴雨天气的诊断分析

使用1.0°×1.0°NCEP再分析资料,对2006年10月21—22日深秋暴雨在天气形势分析的基础上,进行物理量诊断。结果表明:在有利的环境背景形势下,高位涡从对流层高层向低层伸展并形成湿位涡柱,引起气旋性环流与低涡环流叠加。对流层低层的湿斜压性增强,引起低层的锋区加强及垂直涡度发展,高空入侵干冷空气锲入底层,低层暖湿空气强迫抬升,使地面发展为气旋;高低空急流耦合产生上升气流,同时较强的补偿下沉运动激发上升运动加强,使次级环流加强,触发不稳定能量的释放;低空急流和超低空急流向辽宁输送暖湿空气及能量,对流层中低层形成湿柱并积聚高不稳定能量;中尺度气旋、高低空急流、湿位涡柱、次级环流上升支、地面高水汽含量湿区、高假相当位温出现的时间、强度、位置和结构决定了暴雨的时间和落区。     

阳江市暖区暴雨的天气学分型

采用常规气象资料、区域自动站资料、NCEP/NCAR再分析资料和OLR日平均资料,对2003—2012年阳江市29次暖区暴雨过程按切变线型、低涡型和分别出现在南海夏季风爆发前后的南风型进行分型,并对4类暖区暴雨的平均环流场和个例进行分析,结果表明:(1)阳江暖区暴雨多为南风型,主要发生在南海夏季风爆发之后;(2)各类暖区暴雨环流相同点:高层受南亚高压影响,有较强辐散;低层南支槽影响明显,有低空急流向暴雨落区上空输送充沛的暖空气及不稳定能量,使中尺度对流云团生成或输入;(3)切变线型、低涡型和南海季风爆发后的南风型暖区暴雨中,暴雨发生时副高位置偏东、强度偏弱,并略有西伸或东退,处于南海季风槽活跃时期;(4)在南海季风爆发前的南风型中,副高位置较西,强度较强,强盛的西南风与副高位置偏西有关。     

华东登陆热带气旋降水不同分布的对比分析

利用CMORPH降水资料，将热带气旋（TC）登陆后的降水分为路径左侧降水（L型）和右侧降水（R型）两类，并针对登陆华东地区TC的 L型和R型降水的大气环流场、环境水平风垂直切变以及台风环流内的动热力条件进行对比分析，结果表明:2005～2014年间登陆华东地区的20例TC中包括12例L型和8例R型。总体来看，大气环流因子对于登陆华东TC降水分布起主要作用。L型降水TC高层南亚高压主要呈纬向带状分布，在登陆过程中路径左侧维持偏东风高空辐散气流，中层西风槽偏东，西太平洋副热带高压（简称副高）偏南，环境水平风垂直切变指向西南。R型降水TC高层南亚高压断裂，呈经向分布。TC路径左侧风场较均匀，右侧东南风高空辐散气流明显。副高的位置偏北呈块状，同时环境水平风垂直切变指向东北，有利于路径右侧降水。台风环流内，低层冷暖平流输送以及水汽辐合与降水落区也有较好对应关系。L型TC低层暖平流的输送使TC西南象限低层增暖，大气稳定度降低。同时水汽辐合区也主要位于西南象限，有利于TC路径左侧降水。而R型TC副高位置偏北可将南侧的东南暖湿气流向台风环流更西部输送，东北象限维持暖平流，有利于路径右侧降水发生。     

秋季台风“纳沙”大范围暴雨的机制研究

利用T213、ECMWF数值预报资料和热带气旋历史资料,对1117号强台风“纳沙”造成广西持续大范围暴雨的成因进行分析,造成广西大范围暴雨的主要原因是:“纳沙”登陆后,副热带高压强大,台风环流与副热带高压之间气压梯度增大,其右侧辐合加强,深厚偏东气流给台风输送了大量的水汽和能量,西南风急流与副高西侧强东南气流形成辐合,北方冷空气从低层南下,东北风与台风后部的东南风形成切变产生对流降水;加上台风自身带来的降水、急流降水以及冷空气入侵降水三部分相接,组成了“纳沙”影响期间的持续性强降水过程.     

海南岛冷空气降水天气形势差异分析

利用2000—2017年海口常规探空资料、海南岛18个国家气象站的日降水量和欧洲中期数值预报中心再分析资料（ECMWF-Interim）,采用REOF和k-means聚类相结合的方法,对冷空气低空偏东急流（LLEJ）背景下海南岛暴雨和少雨两类天气的环流形势分别进行分类。结果表明：导致海南岛暴雨和少雨的主要环流形势分别有两种。总体上,暴雨型中的海南岛水汽输送条件以及抬升触发条件较好,而无雨型中海南岛受下沉运动控制,水汽输送条件一般。其中,暴雨Ⅰ型中海南岛低层至中高层深厚的偏东气流输送水汽和暖湿不稳定能量,较强锋面的抬升作用使不稳定能量释放导致强降水;暴雨Ⅱ型中海南岛低层（850 hPa以下）偏东气流输送水汽,南支槽和较弱锋面的抬升作用触发较强降水的发生;少雨Ⅰ型中海南岛受较强干冷空气影响,500 hPa为偏西风影响,700 hPa为反气旋环流控制,低层水汽条件差;少雨Ⅱ型中海南岛受西太平洋副热带高压环流影响为主,700—500 hPa皆位于反气旋环流中心附近,以下沉运动为主。     

长江中下游地区夏季强降水前期的三维环流结构特征分析

利用1959～2013年台站逐日降水观测资料和JRA-55逐6小时再分析资料,分析了长江中下游地区夏季强降水对应的前期三维环流结构。通过对长江中下游地区373个强降水样本的大气环流场合成分析发现,在长江中下游地区对流层中上层存在暖异常,暖中心位于300 hPa。在静力平衡和准地转平衡的作用下,高层暖异常上层存在反气旋式环流,下层存在气旋式环流。一方面,暖异常通过高层的反气旋式环流异常,使得其北侧的200 hPa西风增强,并促使高层急流东伸、南移到长江中下游地区北侧附近,增强了长江中下游地区高空辐散;另一方面,暖异常通过低层的气旋式环流异常,加强了吹向长江中下游地区的西南风,使低层水汽输送及辐合增强。暖异常所引起的高低空环流异常的有利配置,对长江中下游地区夏季强降水形成有重要作用。300 hPa 暖异常在降水前48小时已经存在于青藏高原东部的400～300 hPa 高空,700 hPa 气旋式环流提前24小时出现在四川盆地中低层。高低层的环流要素相互配合并随时间东移,暖异常率先到达长江中下游地区,并配合低层气旋式环流和水汽辐合区,导致了长江中下游地区的强降水。     

2001年8月辽宁一次区域性暴雨分析

针对2001年8月初辽宁出现的一次区域性暴雨天气，从大尺度环流背景、水汽条件、急流、气旋云系等进行了综合分析，并时整层大气饱和程度进行计算。结果表明，暴雨的产生与500hPa副高位置、高低空急流及中尺度系统的演变、发展密切相关。     

秋季台风“彩虹”引发的清远暴雨过程分析

为研究1522号台风"彩虹"影响过程中清远地区的暴雨产生机制,利用高空常规气象资料、FY2E红外云图、区域加密自动气象站等资料,应用天气动力学诊断分析方法,对台风"彩虹"的移动路径、环流形势、物理量场和卫星云图特征进行分析。结果表明:该次暴雨过程,副高和低空急流的作用十分显著。低空急流生成于热带气旋右侧,不断将低层高能暖湿空气向暴雨区输送,是暴雨区低空不稳定层结的建立者和维持者,再加上多支低层气流辐合,为暴雨的产生提供了充足的水汽条件和不稳定条件。另外,台风牵引西南季风北上,螺旋云系源源不断北上影响同一区域是暴雨产生的重要原因。     

湖北省西南气流型暖区暴雨相关特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和其他常规观测资料,对湖北省西南气流型暖区暴雨相关特征进行分析,结果表明:该类暖区暴雨主要发生在鄂东南地区,容易形成极端暴雨;低空急流是最主要的一个影响系统,低层强烈暖平流配合中层小股弱干冷空气,形成上干冷下暖湿层结,是本类暖区暴雨主要的不稳定建立机制;主要水汽输送通道有3条,水汽输送高度主要位于850 hPa附近,水汽辐合高度则位于850 hPa以下;暴雨发生过程中,0～1 km和0～3 km垂直风切变增长明显,其中0～3 km垂直风切变平均值可达11.6 m/s以上,对暴雨区的指示作用更显著;主要动力启动机制是低层风速辐合,而动力加强机制则来自于高低空急流耦合,在这个过程中,高空辐散加强,次级环流形成,从而形成强烈上升运动。     

四川盆地一次春季暴雨的特征分析和数值模拟

利用地面自动站、高探空资料和NCEP再分析数据以及WRF模式,对发生在四川盆地的一次春季暴雨过程进行了基本特征分析和数值模拟研究。结果表明,暴雨发生在伴随高空急流波动的中低层短波槽和中小尺度系统十分活跃、低纬度环流系统稳定的形势背景下,暴雨存在多个落区,其影响系统和触发机制各不相同。暖区暴雨的触发系统初始扰动主要是与江南切变线活动有关的东风倒槽,对流不稳定区地形对加强的偏东气流强迫是盆地西部沿山暴雨形成的主要原因,南支高空急流与东南风低空急流的垂直耦合为暴雨系统的发生发展提供了有利条件, 暖平流引起的低层高能高湿和对流不稳定与弱垂直风切变是暴雨系统发生发展的主要环境条件。数值模拟表明,尽管WRF模式系统对暴雨发生的低层热力和水汽输送以及沿短波槽分布的短时强降水落区、强度模拟基本正确,但过度估计了锋面降水的强度,对无或弱斜压强迫的暖区暴雨造成漏报。主要原因是较大尺度锋面降水影响系统能够被模式所分辨,而对暖区暴雨不稳定能量触发系统初始扰动发展的模拟能力有限。      

台风移向与华西暴雨

近１０年的资料统计表明，华西暴雨常常发生在台风西进登陆期间，占登陆台风总数１／４，台网移向对暴雨落区，强度有密切关系，其原因在于西行台风引起副高西伸，其西部西南气流或偏东气流加强，并在低层形成东风水汽通道，被加强了的西南气流再与高原东侧西风扰动相互作用引发华西暴雨。与经典华西暴雨水汽来源不同之处是，台风西行期间，印度热带季风与副热带季风断裂，孟加拉湾水气通道被切断。水汽由台风外围东风气流输送。     

北疆北部一次暖区暴雪天气过程的综合分析

利用地面观测、高空探测常规资料、NCEP 1°×1°再分析以及FY-2G红外云图,综合分析2016年11月10—13日北疆北部的暖区暴雪过程成因,结果表明:此次暴雪天气是在"单阻型"经向环流和有利的高低空天气系统配置下发生的,主要表现为500 hPa东欧阻塞高压脊稳定,西西伯利亚低涡和冷槽东南下至北疆境外的中亚地区,200～500 hPa低涡和冷槽系统深厚且呈前倾结构,低涡底部极锋锋区加强并压至北疆上空,700～850 hPa北疆北部有暖平流和暖脊发展,地面气压场呈"两高夹一低"形势,北疆在地面冷锋前部和暖锋后部的暖区内。中高层西北急流、低层偏西气流和偏东气流3支气流在暴雪区上空汇合,暴雪区位于高空低涡底部西北急流、低层暖平流和切变线、地面暖低压南部的高低空重叠区域内。500 hPa以下仅有一条西方水汽输送路径,最强水汽输送在600～700 hPa,最强水汽辐合位于850 hPa附近,最大暴雪中心(裕民)的水汽输送强度更强、厚度更厚、时间更长,其平均云顶黑体亮温TBB值较富蕴偏高10℃左右。