昆仑山北麓两次极端暴雨水汽特征对比分析

使用高空、地面观测资料、地面自动站雨量资料和美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料,通过水汽通量诊断分析、后向轨迹模型等方法,分析了昆仑山北麓和田地区2020年5月5-7日（简称“05·06”过程）和2021年6月14-17日（简称“06·15”过程）两次极端暴雨过程的环流形势、中尺度系统、水汽输送和收支特征。结果表明：（1） 两次暴雨过程有共同的特点：影响系统都为中亚低涡,均有来自里海、咸海一带的水汽输送;对流层低层偏东急流作用显著,最强水汽辐合集中在700~850 hPa。（2） 两次暴雨过程也有明显差异：“05·06”过程的南亚高压为带状分布,水汽输送路径为西方和偏东路径,其中西方路径水汽输送最明显,西边界水汽输入贡献占88%;“06·15”过程的南亚高压为双体型,水汽输送路径为北方和偏南路径,水汽来自阿拉伯海和孟加拉湾的偏南气流向北输送,南方路径输送量远远大于其他路径,南边界水汽输入贡献占78%。（3） 和田大气可降水量（PW）增大尤其是超过平均状态时,对强降水出现有指示意义,当PW≥20 mm以上时,可能会出现暴雨或极端暴雨天气。     

2008年6月广西锋前暖区暴雨过程分析

利用常规观测资料、卫星TBB和NCEP再分析资料,对2008年6月8-13日持续性暖区暴雨的环流特征、影响系统及物理量变化进行了诊断分析,结果表明:本次暴雨过程是在高层200hPa出现环流型调整、500hPa贝加尔湖至新疆地区为弱阻高形势和地面锋面低槽的环境下产生的,主要影响系统有低层切变线和低涡;低空急流迅速建立、北抬,使低层风速辐合加强是产生锋前暖区暴雨的有利因素;广西的中尺度环境存在南北明显差异,可能是形成双雨带的主要原因;在切变线和低涡切变锋区上垂直运动结构有明显差异,低涡切变上低层辐合高层强辐散,上升运动更强烈;暴雨前相对湿度明显增大,湿层深厚,中高层相对湿度在降水减弱时率先出现下降趋势;水汽通量中心的出现与暴雨发生时段和暴雨落区较为对应;夏季风向北推进,华南地区发生经向风扰动,出现了季风涌,使南海的水汽和能量源源不断地传送到华南地区,为这次持续性暴雨提供有利条件。     

2010年“7·25”云南强降雨物理量特征分析

2010年7月25日,云南省产生了一次大雨、暴雨天气过程,通过对天气影响系统以及动力、热力、水汽条件等物理量特征分析表明,热带低压倒槽引导700 hPa上的辐合切变西移,加上低涡的配合,是此次强降雨过程的关键影响系统,加之高层到低层的负速度中心向左倾斜的趋势与中低层的热带低压倒槽、辐合切变走向一致,低层正涡度并有较强的水汽辐合,高层负涡度,并有较强的水汽辐散,从北部湾至云南省存在较丰富的水汽输送,强降水开始前,k指数在不断增大,垂直上升运动强烈,有较强的不稳定能量堆积,有利于对流活动的发生和发展,极易产生大雨、暴雨天气。     

2012年7月下旬河套地区4次切变暴雨的对比分析

应用日常预报业务中可以方便使用的常规观测资料、数值预报产品、卫星云图、加密自动站观测资料以及雷达资料等,从环流背景、流型配置、物理机制等方面对比分析了河套地区4次暴雨过程,旨在提高对暴雨的短期预报预测能力及短时强降水的临近预警能力。分析发现：（1）副热带高压西侧的偏南气流以及来自孟加拉湾的暖湿偏南气流在35°—40°N与来自高纬度的干冷的偏北气流多次交汇,水汽在该带中明显辐合,为河套地区持续性暴雨发生发展提供源源不断的水汽,提供水汽辐合上升动力条件;（2）暴雨落区与低层的显著流线出口区或急流出口区的位置、切变线的位置密切相关,暴雨一般落在高空急流的右侧、低空急流的左侧;（3）暴雨天气出现前一般会出现500 hPa以下θ随高度的增加而减少的特征;（4）暴雨天气出现前一般都会出现风随高度顺转的特征;（5）暴雨过程中地面辐合线起到动力抬升作用,触发中小尺度系统的生成和发展;（6）抬升凝结高度和自由对流高度都比较低,利于水汽凝结,而平衡高度较高,利于能量的积累,对于对流天气的预报有较好的指示意义。     

干旱区一次锋面过境短时暴雨中尺度系统分析

利用加密自动站、卫星云图及雷达图像等资料,对2010年6月7日白天到夜间宁夏中北部地区出现的短时暴雨天气成因及中尺度系统演变进行分析。结果表明,此次短时暴雨是在“东高西低”稳定的环流形势和锋面过境背景下,500 hPa西风槽,700 hPa切变线、低涡、低空急流,850 hPa切变线,地面冷锋等主要影响系统相互配合、共同作用下发生的;大降水落区位于低空急流左侧与切变线尾部的辐合区,这可作为宁夏中尺度暴雨天气系统的一种典型特征;逆风区的出现和S型风场、锋面过境雷达图像特征是此次强降水典型的雷达回波特征,逆风区分布与中尺度系统走向基本一致。     

台风"派比安"降雨的特征分析

通过分析中高纬度的大气环流,发现台风"派比安" 的路径变化与西风带低槽和副热带高压的强弱及它们的相互配置有着密切关系;对"派比安"所影响地区带来强降水过程进行物理量的诊断分析.结果表明,强大深厚的台风低压系统是降雨的前提条件,中低层辐合、高层辐散的散度场有利于台风势力的维持,对强降水持续起到重要作用;正涡度区域与降水范围一致,其中心对暴雨中心落区具有指示意义;高水汽通量区与强降水落区密切相关.     

河西走廊东部一次第Ⅱ型冷锋结构的对流性暴雨过程诊断分析

利用地面、探空常规观测资料,结合NCEP/NCAR全球资料同化系统再分析资料(1°×1°)、FY-2D卫星云图、区域站等资料,对2012年7月20~21日河西走廊东部一次对流性暴雨过程进行天气动力学诊断和中尺度分析。结果表明:暴雨过程发生在"北槽南涡"的环流形势下,柴达木低涡东移,为暴雨产生提供了有利的中尺度环流背景。这次暴雨过程具有第二型冷锋的特性,锋面附近的强烈抬升加低空切变线的辐合叠加,为暴雨发生提供了强劲的上升气流和不稳定层结。高低空急流耦合为暴雨的发生发展创造了良好的环境条件。暴雨出现时武威市低空存在明显湿舌和水汽通量散度辐合中心。风暴相对螺旋度中心位置和强度与暴雨落区、强度和起止时间有较好的对应关系。稳定度参数在暴雨发生前后有明显变化,∑Tσ、K指数极大值均超过了本地暴雨预报阈值,表明这次暴雨过程存在较好的能湿条件;CAPE值、SI指数均超过了本地短时强降水预报阈值,表明暴雨出现在强不稳定层结中,有利于强对流天气的发生。V-3θ图表明,中低层有顺滚流,有利用启动对流抬升机制。     

内蒙古额济纳旗一次局地大到暴雨的成因分析

 通过对2008年10月3日发生于内蒙古额济纳旗达来呼布镇一次局地大到暴雨的天气过程分析,结果发现:①短波槽东移在额济纳旗加深、加强,东高西低形势的建立,是强降水发生的背景条件。②高空冷槽、上升运动、低涡辐合区汇合并叠加为该地中小尺度系统生成和发展提供有利条件。③大到暴雨产生在深厚的水汽层结、水汽辐合及强烈的持续上升运动区在高层辐散、低层辐合的形成区,对流发展,强烈的低涡辐合触发不稳定能量释放,产生了大到暴雨天气。④700 hPa暖舌北伸与高空冷槽相叠置,形成大片雷暴区。     

乌鲁木齐典型暴雪天气机理及成因分析

利用常规地面、高空观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析和FY卫星资料,针对乌鲁木齐1990年以来的3场典型暴雪天气,从高低空环流和天气系统配置、不稳定条件、水汽、动力及黑体亮温（TBB）变化等方面综合对比分析暴雪成因。结果表明：（1） 3场暴雪均发生在欧洲高压脊东南衰退,推动西西伯利亚低槽东移南下,与中纬度短波槽结合的环流形势下,高低空系统呈“后倾槽”结构,乌鲁木齐处在925~600 hPa西北急流与600~200 hPa强西南急流叠置区,且天山山脉的地形强迫抬升有利于暴雪的维持和加强。（2） 暴雪前850~700 hPa均有东南风存在,微差平流作用有利于平流逆温生成和加强,使得能量不断积聚,后期冷空气进入,冷锋锋生,层结不稳定发展,为暴雪天气提供热力条件,东南风和平流逆温维持时间越长,储存能量越多,降雪越强。（3） 暴雪区存在西南和偏西2条水汽输送通道,中层水汽输送对乌鲁木齐暴雪至关重要,850~600 hPa存在较强的水汽辐合,且700 hPa最强。水汽输送、辐合强度及持续时间共同决定暴雪强度。（4） TBB与降雪强弱有一定的对应关系,TBB越低,云顶高度越高,中尺度云团发展越旺盛,降雪越强,降雪前TBB（云顶高度）的第一次迅速降低（升高）预示降雪开始,降雪过程中TBB降低对应降雪强度增强,且TBB降幅越大、低TBB值维持时间越长,降雪越强。     

滇西北高原一次暴雨过程诊断分析

利用常规资料、自动站降水资料和卫星云图资料分析了2014云南省丽江市首场区域性暴雨过程。结果表明此次过程是高空槽东移引导弱冷空气南下,同时受500 h Pa两高辐合区和700 h Pa切变线共同影响所致;孟加拉湾水汽为此次暴雨过程的主要水汽来源,同时强水汽辐合中心的存在和移动过程经过丽江是此次区域性暴雨形成的主要特征;强降水时段低层辐合高层辐散且有强烈的斜压上升运动;中尺度对流云团的合并及加强,TBB值小于220 K是此次强降水的一个特征。     

南疆西部暴雨过程的动力热力结构分析

利用常规气象观测资料和ECMWF提供的ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析资料,通过对2012年5月21~23日和2013年5月26~29日南疆西部两次暴雨过程中等熵面特征的对比分析,得到暴雨过程中的动力热力结构模型。结果表明：南疆西部暴雨过程是在中亚低涡系统影响下,高、中、低空急流耦合并叠加地形强迫的综合作用下形成的。中亚低涡前部中高层向东输送的冷空气翻山后下沉,与低层南疆盆地东部向西输送的冷空气汇合抬升,与中层暖空气交汇,同时上升运动加强促使水汽辐合凝结,是降水的重要原因,短时强降水时冷空气强度弱于暖空气,持续性降水时反之。中低层等熵面位涡与降水关系密切。     

西北地区东部夏季水汽输送特征及其与降水的关系

采用ERA Interim 再分析资料和160 站逐月站点降水资料,运用经验正交函数（EOF）分析、合成分析等方法揭示了西北东部3 个分区的水汽输送的区域气候特征、与降水EOF气候模态相对应的整层水汽输送特征以及降水偏多（少）年的水汽输送异常特征。结果表明：西北地区东部夏季经向水汽输送的大值区处于900 hPa~800 hPa 高度上;纬向水汽输送大值位于700 hPa~500 hPa 高度上。对西北东部降水做EOF 分析,第一模态为全区一致型,与降水相对应的西风影响区主要盛行西风水汽输送,季风边缘区的南部盛行西南风水汽输送;第二模态为东南-西北型,东风、东北风水汽输送流入西北东部地区;第三模态为东北－西南型,西风和西北风水汽输送将水汽带到西风影响区内。     

2011年大理州入汛后首场区域性大雨过程分析

分析2011年6月27～28日大理地区人汛来首场强降水天气过程的影响系统、物理量特征以及风廓线雷达资料,结果表明此次区域性强降水过程的主要影响系统是东移的中纬度槽和低层的切变线;区域性强降水开始前,大理上空是不稳定能量的密集区且大气处层结于不稳定状态;从水汽条件看,过程开始前低层湿度虽大,但没有水汽的强辐合;强降水出现时存在剧烈的上升运动释放不稳定能量,且低层正涡度高层负涡度,散度场上低层辐合高层辐散,但低层辐合并不强;信噪比和垂直速度在降水的持续时间和降水强度方面与降水对应关系非常密切,强降水出现时间及持续时间与40dbz高信噪比出现时间一致,垂直速度负值绝对值越大降水越强,厚度越厚持续时间越长;强降水出现时水平风随高度存在多层切变,强降水出现期间水平风矢量达到最高的位置,随着降水的减弱,测量到的水平风矢量高度明显降低。     

中国南方冬季异常低温和降水事件

This paper analyzed the anomalous low-temperature events and the anomalous rain-abundant events in January since 1951 and winter since 1880 for southern China.The anomalous events are defined using ±1σ thresholds.Twelve cold Januaries are identified where temperature anomaly below-1σ,and ten wet Januaries are identified where precipitation anomaly above +1σ.Among these events there are three patterns of cold-wet Januaries,namely 1969,1993 and 2008.The NCEP/NCAR reanalysis data are used to check the atmospheric circulation changes in association with the anomalous temperature and precipitation events.The results show that the strong Siberian High(SBH),East Asian trough(EAT) and East Asian jet stream(EAJS) are favorable conditions for low-temperature in southern China.While the anomalous southerly flow at 850 hPa,the weak EAT at 500 hPa,the strong Middle East jet stream(MEJS) and the weaker EAJS are found to accompany a wetter southern China.The cold-wet winters in southern China,such as...更多 January of 2008,are mainly related to a stronger SBH,and the circulation in the middle to upper troposphere is precipitation-favorable.In wet winters,the water vapor below 500 hPa is mainly transported by the anomalous southwesterly flow and the anomalous southern flow over the Indo-China Peninsula and the South China Sea area.The correlation coefficients of MEJS,EAMW(East Asian meridional wind) and EU(Eurasian pattern) to southern China precipitation in January are +0.65,-0.59 and-0.48 respectively,and the correlations for high-pass filtered data are +0.63,-0.55 and-0.44 respectively,the significant level is all at 99%.MEJS,EAMW and EU together can explain 49.4% variance in January precipitation.Explained variance for January and winter temperature by SBH,EU,WP(west Pacific pattern) and AO(Arctic Oscillation) are 47.2% and 51.5%,respectively.There is more precipitation in southern China during El Nio winters,and less precipitation during La Nia winters.And there is no clear evidence that the occurrence of anomalous temperature events in winter over southern China is closely linked to ENSO events.     

冷空气大风过程中动量下传特征

利用NCEP再分析资料,对中国西北地区一次大范围冷空气大风过程中的动量下传特征进行了分析。结果表明:动量下传大风是高低空风场辐合辐散的环流运动强迫所造成的大风,发生的区域一般在高空急流南部整层垂直速度接近零的地方;动量下传大风起风前后,垂直速度在高空急流两侧存在明显的反转,且下沉气流区较早接地,大风风速比冷锋大风略小,但持续时间较长;地面冷锋过境之后,高层高位涡区在高空槽持续影响的情况下有明显的向下传递作用,表示具有高位涡特征大气的侵入;高空槽是造成动量下传的主要原因,高空槽的形状及强度对于预报动量下传大风具有较大的意义,槽过境及槽后强西北气流可造成大风的持续。     

宁夏一次大风扬沙天气过程机制分析

利用宁夏25个常规地面观测站逐时资料和欧洲中期天气预报中心（ECMWF）ERA-Interim逐6 h 0.125º×0.125º分辨率再分析资料,对宁夏2016年5月11日大风扬沙天气过程的天气形势、影响系统及其热力、动力条件和形成机制进行了分析。结果表明：（1）大风和扬沙呈现出时间位相上的不一致性,沙尘超前大风约6 h。（2）200 hPa高空急流、500 hPa锋区、700 hPa低空急流和地面冷锋是此次过程的主要影响系统。（3）大风在不同阶段对扬沙起不同作用,在初期有利于扬沙的传输,后期对扬沙起抑制作用。（4）动量下传和变压风是大风形成和发展的直接原因,感热通量通过加强地面湍流形成混合层,从而引导动量下传是其间接原因,动量下传的重要机制是对流层高层高位涡的下传,过程风力最强时位涡高值区（≥2.0 PVU）由200 hPa下传至520 hPa。（5）扬沙的产生主要是冷平流和感热通量形成的热力不稳定共同作用的结果,变压风和动量下传大风是扬沙的输送机制,次级环流缺失和冷平流中心过低（750 hPa）对沙尘输送高度的抑制作用是沙尘天气偏弱的主要原因。