2010年7月海河流域一次暴雨过程成因分析

利用常规气象观测资料及NCEP再分析资料,对2010年7月18-20日海河流域暴雨过程进行了天气学诊断分析.分析结果表明:本次暴雨过程的主要影响系统是高空低涡及低空暖切变,暴雨是产生在前期大气对流不稳定区域里,暴雨期间对流层中低层的辐合及上升运动为暴雨的产生提供了动力条件,亦是本次暴雨动力场结构的主要特征,而西南暖湿气...     

2019年韶关“5·18”局地特大暴雨极端性成因分析

2019年5月18日,广东省韶关市出现了局地特大暴雨,刷新了韶关有气象记录以来的雨量记录。利用常规观测资料、区域气象自动站观测资料、韶关双偏振多普勒天气雷达资料,以及NCEP 1 °×1 °再分析资料对本次过程进行详细分析,探讨本次过程发生的极端性成因。(1) 本次过程是粤北历史罕见的局地暖区突发性特大暴雨过程,天气尺度的背景场较弱,极端性条件不显著,但能从中尺度分析场分析出暴雨潜势。(2) 暴雨发生之前,韶关一直处于偏南暖湿气流控制的区域,并且随着对流抑制减小为0,对流有效位能增强,自由对流高度下降至近地面,使得气块更容易被强迫抬升。(3) 多个单体持续发展与合并,出现“列车效应”,近地面冷池维持向南楔入,低层西南风加强叠加于冷池上导致强风速辐合辐散区和中气旋的出现,是维持强回波持续发展的重要原因;回波呈暖区降水的垂直结构特性,也呈现出近地面层冷池对暖湿气流强迫抬升的结构特征,侧面说明了强降水触发机制。(4) 地形对对流触发和暴雨的增幅有重要影响,峡谷和喇叭口地形加强了偏南气流的汇入及辐合作用,山前迎风坡除了地形抬升作用外,位于山前的地面辐合线对于对流既有触发又有加强与维持的作用。(5) 山前强水平温度梯度为对流发生提供了有利的环境条件,当初生对流出现降雨之后,水平温度梯度进一步加强,形成了温度梯度与对流强度之间的正反馈过程,因而对流持续发展与维持。(6) 对于此类突发的短历时强降水造成的暖区暴雨,监测和短临预警仍然是主要手段。      

垂直分辨率对广州"5·7"特大暴雨数值模拟影响的研究

精细化的垂直分辨率能够更好地反映大气动热力环境和中尺度系统生消演变过程,不同层次高度垂直分辨率的加密对暖区对流系统触发及组织发展机制的影响有待深入研究。本文针对2017年5月6日（UTC）广州局地突发的特大暴雨受复杂地形影响、其对流中尺度系统局地触发、后向传播及组织化的特点,运用WRFV3.9.1,采用GFS资料较好地模拟和再现了此次大暴雨过程,并进行了不同高度垂直分辨率的敏感性试验,以探究垂直分辨率对此次暖区暴雨触发及组织化过程的影响。结果表明:低层垂直分辨率加密试验能够模拟出更强的偏南回流、偏东风和较强的低层风场辐合以及较强的温度扰动,进而引起更强的对流触发;中层垂直分辨率加密更有利于大范围的强干冷空气侵入对流系统,其造成的潜热和不稳定能量的释放,是对流系统发展的重要原因;高空垂直分辨率的加密试验则描述出了对流系统上部与高空急流出流相关的高空辐散中心、对流系统周围的高空强辐散中心以及相邻对流单体的垂直环流,细致再现了对流单体合并为对流系统的组织化过程。     

低空暖式切变线引发局地特大暴雨成因分析

利用常规观测、加密自动站降水及NCEP 1°×1°再分析资料,结合铜仁多普勒雷达观测资料对2015年7月14日夜间发生在贵州省松桃县的一次局地特大暴雨进行分析,结果发现:此次局地特大暴雨是发生在中层500 h Pa中低纬"ω"环流型稳定形势下;低层高湿高能环境为暴雨提供了充足的水汽和能量;地面弱冷空气入侵激发了对流的产生,是产生强降水的触发条件;梵净山地形对气流既有抬升又有增强气流辐合的作用,对流单体不断在其迎风坡产生;雷达回波显示对流回波单体沿着地面中尺度辐合线生成、发展、合并、移动和消亡,出现了明显的列车效应,地面辐合线对对流单体起着组织、加强和引导作用;暴雨区位于850 h Pa暖式切变线南侧、地面冷锋前部、地面中尺度辐合线北侧,而地面中尺度辐合线北侧1~1.5个纬距内是强降水的主要落区。     

"7.25"鹤北镇局地极端强降水的成因分析

2018年7月24日傍晚至25日白天,黑龙江省自西向东出现了一次区域性的暴雨和局地极端短时强降水天气过程。利用常规资料对25日黑龙江省鹤北镇形成的局地极端短时强降水原因进行分析。结果表明:此次极端强降水过程是由多种影响系统共同作用造成的,通过订正探空站,其对流不稳定能量增加,层结曲线表现为明显的短时强降水特征,暖云层厚度大,降水效率高,此次降水过程是以积云为主的混合性降水回波,强回波中心强度多为50 dBz以下,且垂直方向上高度均在融化层以下,表明产生此次极端短时强降水的特征为低质心的热带海洋型降水。     

"18·8"广东季风低压持续性特大暴雨成因分析

利用NCEP FNL 1°×1°再分析、地面观测和广东雷达等资料,对2018年8月27日—9月1日广东季风低压持续性特大暴雨过程进行了综合分析,主要结论如下:(1)在南亚高压稳定少动、西太平洋副热带高压呈异常双脊形态、强盛的西南季风低空急流北抬的大尺度环流背景下,季风低压显著发生发展并缓慢偏西移,促使本次广东持续性特大暴雨过程的发生。(2)季风低压的生命史可划分为两个阶段:波动加强阶段与减弱消亡阶段。季风低压强度演变与暴雨落区范围大小的逐日分布是同步,但与日最大降水量逐日演变不完全同步。在低压由强转弱并加速远离阶段(8月30日),处于季风低压外围倒槽区的粤东地区却发生了破纪录的极端暴雨。(3)粤东极端暴雨发生在边界层动力辐合及水汽辐合最强、对流层中低层的层结最不稳定阶段,中层南海高压与季风低压的相互作用为暴雨增幅提供了有利条件。来自海洋的偏南暖湿气流北推与前期MCS冷池出流相互作用导致粤东沿海地面辐合线的形成,辐合线西段受莲花山脉地形阻挡和抬升作用长时间停滞维持,致使极端强降水回波的触发和维持。(4)雷达回波演变可划分为三个阶段:块状弱回波西移阶段、带状回波叠加强短雨带东北移阶段和回波减弱东南移阶段。强降水回波呈典型的低质心暖云对流降水结构。     

2017年广州“5·7”暖区特大暴雨的中尺度系统和可预报性

2017年5月7日广州发生了特大暴雨,各家确定性业务预报模式均漏报了此次过程。本文利用常规观测资料和广州天气雷达资料对此次暖区特大暴雨过程的天气尺度背景、中尺度系统演变和可预报性进行了详细分析,同时通过分析ECMWF集合预报中成功预报出广州周边地区出现局地强降水与预报了弱降水的成员间的差异,探讨影响本次大暴雨发生的关键触发因子。结果表明：2017年“5·7”大暴雨的环境条件和动力强迫较弱,在弱风场环境下,冷高压后部东南风或偏南风回流,经过城市热岛区域,转为偏暖气流,与山坡下滑冷气流在山前一带形成的水平风场辐合,结合山前强水平温度梯度,共同触发了初生对流单体。其后,雷暴出流和边界层暖湿气流形成的辐合线又触发新生单体,并使已减弱的降水单体重新加强产生第二阶段强降水。前两个阶段的局地特大暴雨分别是由稳定少动的块状强回波单体发展到嵌有中涡旋的强单体和较长生命史的弱HP型超级单体造成的,第三阶段的大暴雨是由向南传播合并新生单体并随短波槽东移的带状回波造成;三个阶段成熟回波垂直结构上均呈低质心暖云降水的特点。由ECMWF集合预报成功预报出局地强降水与弱降水成员之间的差异可见,加强的温度梯度及地面风场辐合可能是本次局地强降水的重要触发因子。短期时效内数值模式难以做出暖区尤其是弱风场环境下暴雨以上降水预报,目前的监测和短时临近预警是主要手段。     

雅安一次极端强降水的超级单体风暴特征及成因分析

2020年8月10—11日雅安市出现了一次区域大暴雨天气过程,其中芦山县出现了特大暴雨,此次大暴雨天气过程持续时间长,最大累积降水量和最大小时雨强较大,均突破了历史极值,具有较强的极端性。通过分析雷达回波可知,此次极端强降水是由强降水超级单体风暴的稳定少动造成,具有有界弱回波区、V字型缺口以及被包裹于强降水区的中气旋等特征。该文根据雅安市365个区域自动站雨量数据、MICAPS实况资料、雷达以及NCEP 1°×1°再分析资料等资料,分析了造成此次强降水超级单体风暴产生的原因为：(1)行星尺度和天气尺度系统稳定少动,低层夜间低层急流发展,输送暖湿平流,有利于对流不稳定层结的建立,为强降水超级单体风暴的发生提供了有利的环境条件。(2)地面到低层的假相当位温异常偏高,有利于对流不稳定的进一步发展,在强对流风暴附近还存在中尺度的假相当位温的密集区,锋区的动力强迫生成的次级环流有利于低层不稳定能量和水汽向高层输送,同时也触发不稳定能量的释放,产生较强的上升运动。(3)强的垂直风切变以及大的对流有效位能有利于强降水超级单体风暴的发生和维持其有组织的程度。(4)水汽条件异常也是此次强降水超级单体风暴...     

湖北鹤峰一次特大暴雨过程的数值模拟及偏差成因分析

利用WRF模式对2009年6月29日湖北地区的一次特大暴雨过程进行数值模拟。对24 h累积降水和逐时降水的模拟结果表明：无论是强度还是落区,模式对湖北鹤峰地区的累积降水模拟非常接近实际,但其逐时降水的模拟与实况差异较大。为了揭示影响逐时降水模拟效果的因子,对鹤峰地区3个时刻的不同模拟效果进行对比分析,结果表明：强降水的...     

"云娜"台风影响的商城特大暴雨过程分析

利用常规资料、天气图、物理量诊断分析等资料,对"云娜"登陆后的特征及其对商城造成特大暴雨的天气过程进行了分析,结果表明强大深厚的台风低压是主要影响系统;华北地区弱冷空气侵入台风倒槽是主要原因;地形对降水起增幅作用;水汽通量和垂直速度中心与特大暴雨落区一致,对特大暴雨具有指示意义.     

Coupling effect diagnoses of quasi-stationary mesoscale vortex in Guangxi rainstorm process of China

The mesoscale weather system which affected the Guangxi flash-flood-producing rainstorm of China in June 2008 is a quasi-stationary mesoscale vortex. Its genesis and development is closely related to the coupling effects of weather systems in different scales and different latitudes. On the one hand, the coupling of synoptic scale high- and low-level jets provides the environmental conditions for development of vortices and vertical circulations in the mesoscale vortex; On the other hand, the coupling of waves in mid-latitude westerlies and perturbations in low-latitude warm-moist flow under the influence of complex terrain makes the mesoscale vortex circulations strengthened. With the piecewise potential vorticity (PV) inversion method, PV anomalies in different regions are analyzed; also the vortex-vortex interactions and vortex-background flow interactions are diagnosed. Thus, the reasons why the mesoscale is quasi-stationary at first, while developing and deepening later are indicated. Under the condition of coupling effects, the vertical motions accompanied with the mesoscale vortex can be diagnosed with the PV-ω inversion system based on the analysis of quasi-balanced flow.     

2015年5月广西一次连续性暴雨天气过程诊断分析

利用micaps常规观测资料对2015年5月14-23日广西一次连续性暴雨天气过程进行诊断分析,结果表明:(1)东亚大槽引导地面冷空气南下不断影响广西,副热带高压西北侧的西南气流有利于水汽和不稳定能量的补充;华南地区一直处于两高之间的低槽区,广西持续受槽前正涡度平流的影响。200h Pa南亚高压东北部的分流区为暴雨的发生创造了良好的高空辐散条件。(2)活跃的西南季风急流和中低纬度中尺度系统的配置是持续暴雨天气产生的有利背景条件。(3)水汽条件和动力条件的演变具有在桂西北获得发展后向东扩展的演变特征对暴雨预报有很好的指导意义     

中尺度地形对柳州一次大暴雨过程影响的数值试验

利用中尺度模式WRF对2009年7月2—3日柳州大暴雨过程进行数值模拟,得到与实况相吻合结果。通过地形敏感性试验,研究了中尺度地形对这次暴雨过程的影响。结果表明:地形对这次大暴雨过程的雨带分布未起到决定性的作用,但对强降水的落区和强度有着重要影响。地形作用使西南暖湿气流所带来的水汽和热量在迎风坡堆积,融安融水一带中低层位温增加,导致其上空对流不稳定性增强,当与低层冷空气绕过山脉从西北路侵入时产生的垂直扰动叠加后,激发垂直上升运动强烈发展,从而触发了对流不稳定发展。而地形降低为"平台"后,山脉附近降水中心减弱,物理量场分析表明,由于缺乏地形的抬升作用,山脉附近垂直上升运动及正涡度强度均较有地形时减弱。     

广西一次暴雨过程中准静止中尺度涡旋的位涡反演诊断

利用分片位涡反演方法,对影响2008 年6 月广西一次暴雨过程的准静止中尺度低涡(简称“广西涡”)进行反演计算,诊断分析不同物理性质的位涡扰动对广西涡的贡献。结果表明: 与潜热释放有关的湿的位涡扰动(Qh)对广西涡有直接作用,并对广西涡发展有主要正贡献,其影响主要集中在对流层中低层;与潜热释放无关的干位涡扰动(Qd)对广西涡的贡献集中在对流层中高层,有利于广西涡向高层扩展和加深;Qh和Qd均对广西涡路径有影响。     

2013年7月1日河北宁晋极端短时强降水成因研究

2013年7月1日午后至夜间,华北出现一次区域性暴雨和局地大暴雨过程。局地极端降水出现在河北省邢台市宁晋县四芝兰镇,过程雨量409 mm,其中当日17—19时连续2 h雨量超过100 mm。利用常规高空和地面观测资料、NCEP再分析资料和石家庄新一代天气雷达资料,探讨了宁晋极端短时强降水的形成原因。主要结论是:(1)低槽、冷锋、副热带高压及其外围低涡切变线为其主要影响系统,海南附近台风远距离影响加强了水汽自南向北的输送,半定常的地面辐合切变线对新生对流的触发和已有对流的维持及加强起到重要作用;(2)宁晋最强降水期间,其上空具有较强的垂直风切变,有利于高度组织化的对流系统发展;(3)对流系统的后向传播使回波主体移动缓慢、持续时间长,而回波强度大和雨强很强,则导致四芝兰镇极端强降水,此外,具有弱中气旋的超级单体相对较长时间的影响使其对四芝兰镇强降水具有重要贡献;(4)产生极端降水的对流系统属于高质心发展强烈的大陆强对流型,而非更易导致强降水的低质心系统。同时,针对众多学者研究北京"7.21"特大暴雨得到的一些结论进行了进一步探讨和验证。     

桂东北5—8月持续性暴雨过程分析与预报

利用2000—2009 年常规气象观测资料以及欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-range Weather Forecast,简称ECMWF)全球模式2.5°×2.5°初始场客观分析资料,采取统计分类、天气气候分析及“配料法”等,对桂东北5—8 月持续性暴雨过程进行分析与预报总结。结果表明: 桂东北持续性暴雨主要发生在5 月下旬至6 月下旬,持续时间为2～4 d,大多数持续2 d;基于天气系统配置,桂东北持续性暴雨可分为4 大类6 小类。用天气学分型并结合数值产品、物理量配料建立的桂东北持续性暴雨客观预报工具,可为该地区持续性暴雨预报提供客观参考依据。     

广西"6.12"特大暴雨中西南涡与中尺度对流系统发展的相互关系研究

基于多种观测和数值模式模拟资料,在位涡守恒和反演理论的框架下,对2008年广西"6.12"特大暴雨过程中的西南低涡系统发展过程及其伴随的中尺度对流系统活动特征进行了分析.从天气系统的综合分析看,低涡系统在初始阶段发展相当迅速,东移过程中低空西南急流有明显增强,为中尺度对流系统的活动提供了良好的环境条件.对位涡的诊断分析...     

“080527”湖北老河口短历时暴雨的中尺度天气成因分析

以2008年5月27日发生在湖北老河口的短历时暴雨为例,利用NCEP客观再分析资料,开展中尺度天气系统诊断分析。结果表明：干线、500 hPa冷温度槽、冷切尾部辐合区、中低层湿区及地面风场辐合线等中尺度天气系统的活动与暴雨发生、发展密切相关。干空气自北向南、自上而下侵入湿区,具有典型的湖北干侵入暴雨特征。干侵入使干冷空气与暖湿空气汇合上升,同时激发冷切尾部辐合区中的正涡度柱沿假相当位温锋区向上发展,配合地面中尺度辐合线,增强对流上升运动。500 hPa冷温度槽活动及干侵入造成垂直方向上对流不稳定,冷式切变线尾部由于冷暖平流、干湿平流交汇构成水平方向不稳定区,不稳定区受露点锋生扰动,从而触发强对流天气。中低层深厚湿区的维持和水汽辐合为老河口中尺度暴雨提供了水汽来源。     

江淮地区一次特大暴雨过程预报偏差分析

利用加密自动气象观测站资料、ERA5 再分析资料和欧洲中心 ECMWF（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）模式、中国气象局 CMA-MESO（China Meteorological Administration Mesoscale Model）模式产品,对 2020 年 7 月 17—18 日江淮地区一次特大暴雨过程的预报效果进行检验与分析,并对数值模式降水预报出现偏差的可能原因进行了讨论。 结果表明：低涡切变和低层急流的共同影响,为强降水提供了充沛的水汽和有利的动力条件。高空干冷空气叠加在低层暖 区之上形成的位势不稳定层结和垂直风切变为强降水的发生提供了不稳定条件。17日20时—19日08时CMA-MESO模式 逐12 h暴雨、大暴雨以及暴雨以上量级降水的TS评分均优于ECMWF模式,但2种模式对18日08—20时暖区降水的预报结 果均较差。CMA-MESO模式预报的降水区域和实况区域重叠面积的比例均显著高于ECMWF模式,预报形态也与实况更为 接近。模式对冷空气强度预报偏弱造成了冷切辐合偏北,对中层湿舌的位置预报偏北,水汽强度预报偏弱,与强降水落区 预报偏北相对应,可能是降水预报出现明显偏差的原因。