暴雨中尺度对流系统研究的若干进展

中尺度对流系统是造成暴雨的重要影响系统.为了加深对暴雨中尺度对流系统的认识,有必要总结和继续研究中尺度对流系统(MCSs)的组织模型、结构以及发生发展机制.因此,对产生暴雨的MCSs的相关研究进展进行简要综述,主要包括MCSs的定义、分类、时空分布、平均生成环境、组织模型和演变,MCSs的结构特征和发生发展机制,MCS...     

河南省雨季短时强降水时空分布特征

利用高密度地面自动站逐小时降水观测资料,分析了河南省2010—2015年雨季(5—9月)短时强降水(flash heavy rain, FHR)的时空分布特征。主要结果如下:河南省FHR集中发生在7、8月,其中7月最多,8月次之;河南雨季FHR量、降水贡献和发生频率的局地差异明显,主要存在4个大值区,即豫北黄河以北地区、豫东商丘地区、豫西南伏牛山以南以东地区、豫南沿淮及其以南地区;地形对降水的增幅作用显著,且主要是通过增加FHR发生频次实现的;FHR频次日变化呈明显的双峰结构,傍晚至凌晨的前半夜为FHR频发时段;4个大值区内FHR频次日变化差异明显,如黄河以北地区其日变化幅度较大、呈单峰型,而沿淮及其以南地区其日变化幅度较小、呈持续活跃型;大部分FHR前后都伴随着连续降水,降水过程的持续时间主要在1～8 h之间,持续时间大于等于3 h的过程主要位于两个与地形密切相关的高频集中区,即伏牛山以东支脉的喇叭口地形区和沿淮及其以南地区。     

青藏高原云团东传过程及其中中尺度对流系统的统计特征

利用逐小时风云卫星TBB资料、逐小时中国自动站与CMORPH降水产品融合数据以及国家级地面观测站24小时累积降水量,统计分析2010～2016年夏季,伴随下游地区（104°E以东）降水的青藏高原云团东传过程以及东传过程中镶嵌于云团中的中尺度对流系统（Mesoscale Convective System,简称MCS）特征。结果表明,共出现120次伴随下游降水的高原云团东传过程,6月出现最频繁,但持续时间较长的过程多出现在7月。云团向东传播的主要三条路径是平直东传、沿长江折向东传和复合东传。其中路径二——沿长江折向东传中的过程是高影响过程,因为过程次数较多（46次）,过程平均持续时间较长（62小时）,在下游地区引发的降水日数和暴雨日数最多。属于东传过程的MCS在7月形成最多,集中分布在青藏高原东坡、云贵高原东部、长江沿岸及其以南地区。高原MCS影响长江中下游地区降水主要是通过向东传播的形式实现,因为即使生命史更长的中α尺度对流系统（Meso-α Convective System,简称MαCS）也鲜少直接移动至110°E以东地区。不同区域的中α尺度持续性拉长形对流系统（Permanent Elongated Convective System,简称PECS）的日变化特征显示,东传过程MCS更容易在夜间从高原东坡向东传播至下游地区。在三条路径中,路径二中的东传过程MCS数量最多、在下游地区发展最旺盛并与降水日数和覆盖范围存在更好的对应关系。     

偏东气流诱发川西高原东侧两次对流暴雨过程的对比分析

利用区域自动站加密观测资料、NCEP/CFSR 0.5°×0.5°再分析资料以及0.01°×0.01°全球地形资料等,对2013年夏季发生在川西高原东侧两次对流暴雨天气过程中偏东气流的作用和特征进行了对比分析,重点研究两次过程中中低层偏东气流的活动特征、风场的垂直结构和温湿特征及其在对流暴雨中的作用等。结果表明：（1）7月3日过程高原东侧偏东风活动在850 hPa以下,持续时间约20 h,风速平均为2 m·s-1;8月6日过程偏东风活动在700 hPa以下,持续时间也能达到20 h,风速约为4 m·s-1;两次过程均是在天气尺度的西风槽东移与地形的共同作用下,诱生了高原东侧对流层中低层偏东气流,偏东气流形成时间比对流降水发生时间早约12 h。（2）两次过程偏东气流具有高相当位温属性,在其上方存在干冷空气活动,形成了有利的对流不稳定层结。相比较而言,后一次过程偏东气流出现的高度和风速明显增强后,与偏西风形成了更大的低层垂直风切变,暖湿能量局地集中特征更为显著,对于水汽和能量持续输送能力更强,因而引发的对流降水强度明显更大。（3）前一次过程盆地内起伏波动的偏东风与辐合中心及气旋性涡度中心配置关系较差,只是当偏东风受强迫抬升后,在地形附近激发出对流,并使降水主要位于地形附近;后一次过程盆地内平直的偏东风与辐合中心及涡度中心配置关系较好,尺度相当,因此激发出的对流强度和范围有明显增大,强降水沿地形向盆地西部发展。     

一次高空云波动诱发的鄂东北强降水特征分析

利用实况观测资料、GFS再分析资料和高时空分辨率的风云卫星资料,详细分析了鄂东北2016年6月30日下午16:00出现的强降水与上午08∶00开始其西侧400 km外西南涡降水中心的云波动之间的关系。结果表明:在鄂东北强降水发生前,其西侧西南涡中心附近出现两条重力波云波列向偏北和偏东传播。北支云波列在向北传播到鄂西北触发强降水后折向东南方向传播,转向后的北支云波列受500 hPa对称不稳定影响产生云波动,但由于500 h Pa水汽较少,不利于降水形成。南支云波列在600 hPa以下条件性对流不稳定的影响下,出现弱的惯性重力波传播特征。南北两支高度不同的云波列在鄂东交汇后,浅薄对流转为深厚对流,在充分的水汽和不稳定条件下触发鄂东局地强降水。     

LAPS的设计原理、模块功能与产品应用

我国中尺度气象观测网数据日益丰富,如何对这些数据进行分析应用以更好地为天气预报服务,是一个亟待解决的问题.局地分析预报系统(LAPS)较好地解决了这一难题,其算法透明,计算速度快,分析场接近实况,满足业务需求,便于预报员直接应用.为了帮助相关气象业务岗位上技术人员了解并较好地应用LAPS(http://www.whihr.com.cn/laps/main.aspx),本文详细介绍了LAPS的各模块功能及设计原理,并对武汉暴雨所应用LAPS的有关情况进行了简要说明.     

LAPS资料在一次鄂东初夏暴雨分析中的应用

利用常规气象资料和武汉暴雨研究所实时业务运行的LAPS资料,从环流背景、影响天气系统、物理量场、干侵入等方面,对2008年初夏发生在湖北东部的一次暴雨天气过程进行了诊断分析。结果表明：这次强降雨是受西风槽与西南涡东移、地面冷锋南下的影响而发生的;暴雨初期鄂东中高层出现水汽辐合,相应地中高层相对湿度与比湿增加;低层首先出现空气质量辐合,随后高层出现空气质量辐散,低层辐合与高层辐散都比强降水发生要早;鄂东暴雨期间低层维持大量云系活动。暴雨期间有随着高度增加而向东倾斜的干侵入前沿活动,这加强了当地上空中、低层对流不稳定层结,并为强降雨发生蓄积了能量;后期由于动力性条件触发,层结转化为中性,对流发展、能量释放而产生强降雨。通过暴雨个例分析发现,LAPS资料能够比较深刻地揭示出该次强降雨发生、发展的机理。     

青藏高原三江源和河湾区夏季降水变化特征及对高原夏季风的响应

本文利用1981～2020年观测数据和ERA5再分析资料,将青藏高原腹地三江源和东南重要水汽通道河湾区作为典型研究区域,分析了降水不同时间尺度变化特征及其典型强弱年对高原季风环流系统的响应,结果表明：（1）三江源和河湾区降水的季节变化均呈双峰型分布,峰值出现在7月初和8月下旬。夏季降水在21世纪初发生年代际转折,尤其是三江源降水量在近20年增加明显。两个高原季风指数DPMI(Dynamic Plateau Monsoon Index)和ZPMI(Zhou Plateau Monsoon Index)的夏季风爆发时间均超前于河湾区和三江源降水的明显增加期。三江源夏季降水年际变化与两个高原夏季风指数有较好的相关性。三江源与河湾区虽然相邻很近,但三江源夏季降水受高原季风影响程度远大于河湾区。当高原夏季风增强（减弱）时,三江源降水量偏多（少）。（2）三江源降水偏多年,南亚高压偏东偏强,低层高原主体低压异常,有利于西南风和东南风在三江源区域交汇,南方暖湿空气能够深入高原腹地导致水汽辐合偏强。河湾区降水偏多年,河湾区及整个高原主体附近高度场并没有明显异常,河湾区的水汽输送主要有两条路径,一条来自孟...     

分位数调整法在北京动力降尺度模拟订正中的适用性评估

基于分位数调整法对变网格模式LMDZ4在中国区域进行动力降尺度模拟的北京日平均气温和降水结果进行了统计误差订正。订正后的日平均气温在年循环、平均值和频率等方面均十分接近观测值,全年平均气温偏差由-1.2℃降至-0.4℃。降水的订正过程较气温更加复杂,首先对降水日数进行订正,以消除模式产生的虚假微量降水,订正后降水日数误差由61.5%降至3.7%。此外,分位数调整法可有效订正中小型与极端降水的频率和强度,订正后全年降水误差由0.28 mm/d降至0.07 mm/d。订正后最大降水月为7月,与观测一致,消除了冬季的虚假极端降水。分位数调整法无论是对气温还是降水,其订正效果都存在明显的季节性差异。日平均气温的订正在冬、夏季要优于春、秋季,对极端高、低气温的订正更加显著。该统计误差订正方法不仅有效消除了气候平均值的漂移,同时对极值也有一定改善,是一种相对完善的订正方案。分位数调整法也存在一定的不确定性,订正效果受观测资料和模式模拟能力影响较大。