吉林省短时强降水天气的中尺度特征及概念模型

利用2005-2012年吉林省逐时降水资料及相应的北半球高空、低空、地面观测资料,采用中尺度分析方法分析了吉林省短时强降水的中尺度特征,总结了冷涡影响类、高空槽类、副高后部类三类短时强降水天气的中尺度概念模型,为预报员今后预报此类天气提供参考和技术支持。     

青海东北部一次短时强降水天气过程诊断分析

运用高空、地面、自动站、卫星云图、数值预报产品等气象资料对2012年8月16日发生在青海东北部大通和互助两县的短时强降水天气过程做了诊断分析,结果表明:小槽南下东移和副高向高原地区的伸展与北抬为这次短时强降水发生提供了有利的环境场;东移的低空切变线为中尺度对流系统的形成和发展创造了条件;东西两路冷空气相遇迅速抬升暖湿气团是这次短时强降水的主要原因;地形辐合抬升影响和中小尺度涡旋为这次短时强降水天气提供了重要的动力条件。     

河西干旱区短时强降水过程的中尺度分析

运用中尺度天气分析技术,对河西西部干旱区3次短时强降水过程从高空、地面的影响系统、水汽条件、抬升条件、不稳定条件、高低层风场配置等方面进行了对比分析,找出了3次过程的相似点与不同之处,结果表明:500 hPa新疆有低压槽东移,低槽前部甘肃河东到张掖为高压脊或者歪脖子高压,青海高原有低涡或者切变线,相应的低层也为低槽、切变线或者低涡,地面有冷锋、辐合线配合的环流形势是河西西部短时强降水产生的关键,高空急流(200 hPa)或者高空显著流线入口区右侧、地面露点温度Td>10℃的高湿区、低层绝对湿度比湿>6 g/kg,中层500 hPa处在显著湿区、700 hPa假相当位温高能舌、K指数>30℃,CAPE值也明显增大为产生短时强降水提供了有利条件,最后建立了河西西部干旱区短时强降水中尺度天气分析概念模型。     

内蒙古夏季典型短时强降水中尺度特征

利用常规观测资料、NCEP FNL分析资料、FY-2D逐时云顶亮温(TBB)资料、内蒙古地区自动气象站资料和闪电定位资料, 对2012—2015年内蒙古夏季37例典型短时强降水事件进行分析。结果表明:冷锋云系尾部、涡旋云系和暖湿切变云系中发展的中尺度对流系统(MCS)是造成内蒙古短时强降水的直接影响系统, 短时强降水发生在MCS发展或成熟阶段, 而且位于TBB梯度密集区MCS移出区域靠近干冷空气侵入一侧。自动气象站观测到的中气旋、中低压以及中小尺度气旋式辐合风场和切变线诱发MCS发展, MCS发展到成熟阶段地闪密度达到最大值, 地闪密度值较高对应的MCS面积扩展率也较大。内蒙古西部和中部偏北地区短时强降水发生前3 h相对湿度达到60%~80%, 但其余地区相对湿度基本为80%~90%, 温度锋区浅薄冷空气是触发MCS发生发展的关键因素。     

温州一次短时强降水中尺度特征和地形作用分析

利用欧洲中期天气预报中心第5代全球大气再分析数据(ERA5)、自动站加密观测资料、温州雷达资料和FY-4A卫星资料,针对2021年7月28日夜间温州北部短时强降水实况、环流形势、地形和触发条件等进行分析。结果表明：此次短时强降水产生于台风“烟花”尾部的西南气流中,同时配合海上高压外围的东南气流共同为此次强降水提供了充足的水汽条件以及暖湿的不稳定能量,导致大气出现低层暖湿和高层干冷的不稳定层结,同时也为“列车效应”产生提供了有利的环流背景。强降水落区对应中尺度地面辐合线,其演变发展在此次强降水中起到触发维持和加强的作用,而雁荡山脉地形对此次过程具有明显的增幅作用。对于此类短时强降水,在对流发展初期,地面加密观测资料以及雷达资料的应用可以为预报员在此类短时强降水的监测预警中提供参考。     

新疆巴州一次短时强降水过程的中尺度特征分析

利用常规地面、高空观测资料、FY-2G云图TBB资料、NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料以及库尔勒探空和多普勒雷达资料,采用25点平滑算子的滤波方法,对2016年8月23—24日新疆巴音郭楞蒙古自治州(下简称巴州)一次短时强降水过程的中尺度特征及其发生、发展机理进行分析。结果表明:"三支急流"的有利配置以及700 h Pa中尺度气旋性辐合的形成对强降水区内垂直运动的发展和水汽的辐合上升具有明显促进作用,配合低层高温高湿、中层干冷空气侵入、地面中尺度辐合线的形成等条件直接诱导了此次短时强降水的发生;强对流发生前,低层水汽饱和、对流不稳定层结、中等强度的垂直风切变和强的温度垂直递减率为强对流的发生发展提供了良好的潜势条件;此次强降水的雷达回波具有较明显的强回波低质心结构特征,降水效率较高,持续时间较长,导致过程累积降水较大。库尔勒及周边地区的短时强降水主要由弓型回波在缓慢东移过程中断裂分散成的多个γ尺度的对流单体造成。     

祁连山区短时强降水天气过程成因分析

针对2014年6月2日夜间祁连山区出现的短时强降水天气,分析环流背景和物理量场,重点归纳造成此次强降水的主要成因,结果表明:持续几天的高压坝造成的高温、迅速东撤时沿着高压边缘的西南水汽输送和携带冷空气南下短波槽的共同影响是强降水天气发生的必要条件,同时祁连山脉特殊的地理环境阻挡作用,使水汽汇集在祁连山区,为强降水提供了一定的动力条件。     

内蒙古夏季典型短时强降水中尺度特征

利用探空和地面加密自动站逐小时观测资料,对2010—2011年汛期发生在锋面上的四次具有不同发展模态的短时强降水过程的降水系统环境场特征进行了分析。结果表明：对于产生短时强降水的中尺度对流系统（MCS）,地面假相当位温（θ_se）等值线密集区和地面切变线的分布形态及运动是影响其系统模态发展和移动方向的关键因素,且对流单体的新生还与地面辐合区密切相关。纬向型MCS的θ_se等值线密集区呈纬向分布;经向型MCS的θ_se等值线密集区呈经向分布;转向型MCS的θ_se等值线密集区则由经向转为纬向分布。不同发展模态MCS的强降水持续时间与地面θ_se高值区的持续时间关系密切。

     

新疆西部"6.16"强降水过程的中尺度分析

利用常规观测、风云卫星、多普勒天气雷达、CMORPH卫星降水量融合资料和NCEP/NCAR(0.25°×0.25°)再分析资料,对2016年6月16—17日新疆西部一次罕见暴雨过程进行中尺度分析。结果表明:(1)该暴雨过程具有累计雨量大、暴雨强度强、局地日雨量破极值、短时强降水范围广等特点。暴雨区位于200 hPa高空西南急流出口区左侧、500 hPa偏南气流及700 h Pa切变线附近。较强的CAPE和K指数对该暴雨有很好的指示意义。(2)该暴雨过程发生在低层辐合、高层辐散、低层较湿的有利背景下。强正涡度、强辐合和强上升运动不断将水汽和能量向上输送,为暴雨的产生提供有利的环境条件。(3)中亚地区中尺度雨团在发展演变过程中,逐渐形成西南-东北向带状多中心雨带,中心依次到达伊犁北部沿山地区,和原有的中尺度雨团共同作用,造成暴雨天气过程。中尺度对流云团不断产生于中亚地区,在东移过程中不断发展加强依次到达暴雨区,致使暴雨区不断产生短时强降水。(4)暴雨过程两个时段的中尺度对流系统存在明显差异,第一时段主要为孤立中尺度对流系统,造成伊宁博尔博松站成为暴雨中心并出现最强短时强降水的直接系统是风场特征明显的中γ尺度对流单体并在暴雨区维持少动。第二时段为CR达50 dBz、DVIL达4 g·m~(-3),长度达70 km、宽度达10km且呈准南北态的线状中尺度对流系统,其在向东移动过程中造成多站依次出现短时强降水天气。     

商洛一次致灾短时强降水中尺度特征及预报预警分析

利用常规气象观测资料、陕西地面加密气象站监测资料、FY-4A卫星红外云图、商洛多普勒雷达及多家数值模式预报产品,从提高预报预警、防灾减灾能力角度出发,对2020年5月4日商洛一次致灾性短时强降水天气的中尺度特征进行分析,总结有益的预报着眼点.结果表明:4日午后商洛北部下垫面加热不均形成高温、负变压中心,500 hPa冷...     

2012年7月25—26日呼和浩特市强降水天气过程分析

2012年7月25—26日,呼和浩特市先后出现了两次大到暴雨降水过程,文章利用常规天气资料、地面加密自动观测资料、雷达和云图等资料对这次过程进行了分析,结果表明:这两次强降水过程具有历时短、强度大的特点;两次降水过程是在"东高西低"的环流背景下,由中低纬、上下游、高低层系统共同作用、配置产生的,前一次降水过程使呼市近地面大气湿度增加,不稳定形势重新建立并且进一步加强,高空有干冷空气入侵后造成的局地的不稳定降水;云图和雷达对这两次短时强降水具有更加显著的指示意义。     

用新型探测资料分析武汉一次短时强降水过程的中尺度对流系统

利用武汉站风廓线雷达和地基微波辐射计获取的高时空分辨率资料,结合雷达回波和地面自动站加密观测资料,分析了2011年6月9日武汉短时强降水过程的中尺度对流系统。结果表明：引起短时强降水的是一个尾随层云类中尺度对流系统。降水开始前15 min,对流层中低层有显著倾斜上升气流,并在其前后形成两个小尺度涡旋,与冷池和风切变抗衡下新单体的生成模型相一致。强降水开始前,地面气压迅速降低,地面风速迅速增大,云底高度波动降低;降水发生后,成熟单体前部边界层和高层为相对＂对流线＂前进方向由后向前的水平运动,对流层低层为由前向后的水平运动,成熟单体后部边界层、对流层低层和高层为相对＂对流线＂由前向后的水平运动,中层为由后向前的水平运动,这些特征与线状中尺度对流系统成熟阶段模型相符。     

山东省短时强降水天气的特征分析

通过分析山东省2007—2010年常规观测资料、山东省区域和国家级自动气象观测站降水观测资料,研究短时强降水天气的时间和地理分布特征,分析短时强降水出现的时间、落区和强度,并对1小时降水量≥100mm的短时特强降水的天气系统进行了分析,结果表明：2007—2010年山东省短时强降水天气一般出现在5—10月,7—8月较多;1小时降水量≥100mm的短时特强降水都发生在7—8月;出现短时强降水天气的时段以午后至傍晚居多,夜间次之,上午最少;当500hPa位于西风槽前和副高边缘,700hPa和850hPa位于西风槽前或存在切变线,地面有冷锋影响时,有可能发生1小时降水量≥100mm的短时特强降水天气。     

北京地区短时强降水过程的多尺度环流特征

为了探讨不同天气尺度背景下,北京地区短时强降水过程的基本特征,利用2007-2014年6-8月北京地区自动气象站观测数据和ECMWF ERA-Interim（0.5°×0.5°）全球再分析数据,在对北京地区短时强降水日的大尺度环流特征进行分型的基础上,基于分型合成场和距平场分析了北京地区短时强降水天气过程的基本环流背景及相应的中尺度环流特征。结果表明：（1）造成北京地区出现短时强降水过程的天气系统,依据其出现的频次,大体可分为副热带高压（副高）与西来槽相互作用型、西风小槽型、东北冷涡型和黄淮低涡倒槽型等4类;从低层水汽来看,除东北冷涡型主要来自于渤海、黄海外,其他3型短时强降水过程的水汽主要来自中国南海或东海。（2）不同天气系统主导下的短时强降水时空分布存在较大差异：在空间分布上,黄淮低涡倒槽型短时强降水带分布从北京东南平原穿过城区至西北山前成东南-西北走向,其余3型大体上沿北京地形成西南-东北走向,其中,西南山前、城区和东北山前地区是3个短时强降水事件的多发中心;在时间分布上,东北低涡型造成的短时强降水过程主要发生在午后,副高与西来槽相互作用型主要集中在傍晚至前半夜,而西风小槽型和黄淮低涡倒槽型短时强降水表现出较强的夜雨特征。（3）从中尺度环流特征上看,副高与西来槽相互作用型短时强降水过程主要是低层冷空气从北京西部、北部进入,首先触发山区对流,与之对应的雷暴高压逐渐组织化,外侧辐散气流（冷池出流）和山前的偏南风暖湿气流辐合造成对流过程加强;西风小槽型主要是边界层内较强东南风在北京西北部山前受地形阻挡,向两边绕流,西南支气流在西部形成气旋性环流,造成城区西部的对流性天气,东北支气流在东北部山前形成地形辐合线,夜间随着东南气流中偏南分量显著加强,东北部山前地区的辐合上升运动加强,造成东北部山前对流性天气,因此在短时强降水落区上表现为两个分离的多发中心且具有夜发性;东北冷涡型主要是系统性的冷空气从北京北部或西部南下,在山前与低空偏东风形成辐合切变线,触发午后对流性天气;黄淮低涡倒槽型主要是黄淮低涡顶部的低层偏东气流在北京西部山前辐合抬升,触发对流,并逐步演变为中尺度气旋性环流,形成相对组织化的短时强降水。     

2021年4月广西南部一次暴雨过程的短时强降水特征分析

利用常规观测、多普勒天气雷达、FY-4A卫星、美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料,对一次桂南暴雨过程中的短时强降水特征进行分析。结果表明：（1）高层辐散流场、中层副高和低槽、低层切变线为此次暴雨提供有利背景场。（2）中越边境和北部湾上空多个对流云团发展东移导致桂南对流性强降水,其冷云区的移动演变对降水落区有指示意义。（3）前期,多个对流单体形成“列车效应”导致暴雨;后期,地面中尺度辐合线有效组织分散对流活动触发强降水。（4）低层径向风辐合、中尺度涡旋及高层的辐散作用,是导致短时强降水的重要原因。（5）相应区域良好的热力、水汽及抬升条件有利于强降水的发生、发展。     

2012年盛夏山东西部一次短时强降水天气的形成机制

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、卫星云图和雷达资料,对2012年7月4日山东省西部一次短时强降水的天气形势、物理量条件、云图和雷达回波特征进行分析。结果表明：在有利降水的大尺度天气系统背景下,低层冷空气和中尺度天气系统造成了本次短时强降水天气;低层925hPa和1 000 hPa的充沛水汽和辐合上升运动有利于强降水天气的发生,正涡度中心对应强降水中心;地面辐合线和低压环流造成本次短时强降水天气;中尺度对流云团和地面中尺度系统相对应,其位置和维持时间与强降水的落区和时间基本一致。雷达组合反射率因子〉45 dBZ的强回波区与强降水落区基本吻合;雷达平均径向速度产品逆风区中辐合流场的出现和维持及回波顶高的上升对应地面中尺度气旋式环流的形成和维持;逆风区中辐散流场的出现和维持及回波顶高的下降,对应地面中尺度气旋式环流的减弱;短时强降水出现的初期,垂直累积液态水含量出现了一个峰值,峰值出现时间提前于较强降水时段。     

2006—2016年池州地区短时强降水天气类型特征分析

利用国家基本站、区域站资料,分析了2006—2016年池州市短时强降水时空分布特征,建立3种天气学概念模型,并总结了短时强降水的中尺度系统、相关物理量和雷达回波的一般特征。结果表明：池州市短时强降水主要发生在汛期（5—8月）,其中7月最活跃,其次分别是6、8月。强度≥20 mm/h和≥30 mm/h的短时强降水日变化呈现双峰型特征,强度≥50 mm/h的短时强降水则呈现单峰型特征。东至县中南部是短时强降水的易发区域,其次是贵池南部山区和九华山东、西两侧区域。池州市短时强降水天气类型可分为副热带高压边缘型、西北气流型和台风型,其中副热带高压边缘型是短时强降水的易发天气类型。中小尺度天气系统在不同天气类型中的作用存在差异,但相关物理量差异不明显。副热带高压边缘型、台风型强降水过程中雷达反射率因子多表现低质心结构特征,西北气流型呈现高质心结构特征。     

西宁地区2016年8月22-23日短时强降水成因分析

利用常规观测资料和云图资料数值产品资料等对西宁2016年8月22—23日的强降水天气过程进行了诊断和分析,结果表明:(1)此次强降水是西宁地区夏季典型的副热带高压内出现的强对流天气。具有利于强降水发生的大尺度环流系统配置,地面辐合线是此次强对流天气的中尺度触发机制。(2)水汽条件充沛,湿层较厚;低层暖高层冷形成了强的不稳定层结。(3)22日西宁地区θse的高能舌从700hPa延伸到500hPa,Δθse700-500≥10K;K指数为36℃,SI<0℃,CAPE值达到786.3J·kg~(-1),这些参数指示了大气的强不稳定。可以将上述指标作为西宁短时强降水预报的参考指标。过程中西宁上空0~6km的垂直风切变较弱。(4)过程中中尺度对流云团非常活跃,TBB≤-53℃的冷云团的位置和维持时间与强降水的落区和持续时间基本一致,可以考虑将TBB≤-53℃作为西宁地区强降水落区预报的中尺度特征指标。(5)强降水发生时雷达组合反射率显示最强回波达到了60dBZ,强降水的出现时间和落区与雷达组合反射率强回波的持续时间和强度有很好的对应。VIL在降水前期有大值,降水出现后有一个减小的过程。     

华北回流强降水天气过程的中尺度分析

使用华北地区加密自动站资料、 多普勒雷达资料和NCEP（1°×1°）再分析资料, 应用中尺度滤波方法、 诊断分析方法等, 对2003年10月华北回流暴雨天气过程进行了中尺度分析。结果表明： 在回流冷空气与西南暖湿气流相遇产生的辐合带中存在中尺度低压和切变; 中尺度低压和切变主要在600 hPa以下, 中尺度低压随高度向西、 向北倾斜, 东西向中尺度切变随高度向北倾斜。此次回流暴雨过程中有5个中尺度雨团活动, 其中3个中尺度雨团与中尺度低压和切变配合且随低压和切变移动, 暴雨期间多普勒雷达速度图上出现了持续2 h以上的逆风区。