2011年7月29日山西大暴雨过程的多尺度特征

利用1°×1°的NCEP再分析资料、红外辐射亮温（TBB）、多普勒雷达和气柱水汽总量等资料,对2011年7月28-29日发生在山西境内的区域性暴雨进行多尺度特征分析。结果表明：（1）乌拉尔山阻高崩溃,西风槽东移、副高进退是此次暴雨发生的环流特征;（2）850 hPa低涡切变和700 hPa暖式切变线及地面冷锋是暴雨发生的中α尺度触发系统;（3）〉30 dBZ的雷达回波呈南北向位于地面冷锋与700 hPa切变线之间,雷达回波随地面冷锋和700 hPa切变线的东移而东移;（4）低空低涡切变受500 hPa强盛西南气流的引导向东北移动,暴雨落区始终与低涡切变相伴随;（5）暴雨过程山西境内共有9个中β尺度对流云团活动,山西西南部的暴雨主要由5个中β尺度对流云团的相继移入并在自动站极大风速风场切变线附近触发对流发展所致;山西东南部的大暴雨则是3个中β尺度对流云团合并发展的结果,中γ尺度气旋是导致局地大暴雨发生的直接影响系统;（6）暴雨发生在气柱水汽总量空间分布图中水汽锋的南部和东部及靠近气柱水汽总量的大值区一侧,水汽锋的形成比降水开始提前17 h,比暴雨发生提前24 h以上,对暴雨的短期、短时预报有指示意义。     

咸阳市“8·14”与“8·8”两次大暴雨天气对比分析

对2006年8月14日夜间及2007年8月8日夜问关中中西部两次大暴雨天气进行对比分析．结果表明：两次大暴雨天气过程具有一系列相似的基本特征,但也存在一些明显差别。其共同点是大范围冷空气活动、带状高压带中高压之间的互动,提供了大暴雨发生的环境背景条件;高空冷空气、两高之间的上升运动、切变辐合区汇合、叠加,为该地中小尺度系统的生成和发展提供了有利条件;大暴雨产生在深厚的水汽层结、水汽辐合及强烈的对流不稳定区,小尺度辐合区形成与大暴雨过程同步,辐合中心附近出现大暴雨,是造成大暴雨的直接影响系统。不同点是在对流发展过程中,中小尺度辐合区差异决定大暴雨落区;能级差大小、水汽增长（辐合）快慢、高层抽吸作用强弱决定大暴雨强度;涡度场和散度场的有效配置,整层是否形成较强的持续垂直上升运动,决定大暴雨发生的持续时间。     

咸阳市“8·14”与“8·8”两次大暴雨天气对比分析

对2006年8月14日夜间及2007年8月8日夜间关中中西部两次大暴雨天气进行对比分析,结果表明:两次大暴雨天气过程具有一系列相似的基本特征,但也存在一些明显差别.其共同点是大范围冷空气活动、带状高压带中高压之间的互动,提供了大暴雨发生的环境背景条件;高空冷空气、两高之间的上升运动、切变辐合区汇合、叠加,为该地中小尺度系统的生成和发展提供了有利条件;大暴雨产生在深厚的水汽层结、水汽辐合及强烈的对流不稳定区,小尺度辐合区形成与大暴雨过程同步,辐合中心附近出现大暴雨,是造成大暴雨的直接影响系统.不同点是在对流发展过程中,中小尺度辐合区差异决定大暴雨落区;能级差大小、水汽增长(辐合)快慢、高层抽吸作用强弱决定大暴雨强度;涡度场和散度场的有效配置,整层是否形成较强的持续垂直上升运动,决定大暴雨发生的持续时间.     

苏北东部一次梅雨锋大暴雨过程的多尺度特征

利用美国NCEP再分析资料结合地面加密自动站、卫星、雷达等常规资料,对2006年7月3日苏北东部地区一次最强的梅雨锋大暴雨过程进行了诊断分析,揭示了此次过程不同尺度系统的特征.结果表明:(1)此次过程是一次非典型的梅雨锋对流性暴雨,贝加尔湖稳定、强大的高压脊是引发大暴雨过程的大尺度背景条件.(2)高空槽、西南涡、低空急流以及地面气旋为大暴雨提供了强劲的动力和水汽条件.(3)α中尺度上,该暴雨系统的垂直结构为中低层强烈的辐合和上层的辐散,其中心有着强烈的上升气流;同时在中高层,系统的北侧有一个高空急流强迫产生的次级环流.地面多个中尺度涡旋的上升气流汇合成高低空急流耦合产生的次级环流的上升支,这种中尺度暴雨系统的三维结构为强暴雨的形成提供了持久必要的动力、水汽和不稳定性条件.(4)云图上对应一个MCS的发展演变,雷达上弓形回波对应的速度图上的"逆风区"和"中气旋"则是这次过程中局地短时强降水、龙卷的γ中尺度系统.     

运城市7.29突发性大暴雨过程分析

利用常规的天气图、物理量场、卫星云图和雷达回波等资料对2007年7月29日运城区域性大暴雨进行了诊断分析,结果表明：当西风槽后的冷空气与强经向型副热带高压西北侧的西南气流交汇时,触发对流产生,造成本次强降水的主要原因是低空急流和中低层风向切变,低空急流为本次暴雨提供了充沛的水汽和不稳定能量。物理量场表现出强的水汽辐合,低层辐合、高层辐散及强烈的上升运动;Ose、K指数和研指数对暴雨发生有较好的指示意义。卫星云图和雷达回波相结合对短时暴雨预报有很好的指导作用。     

“94·6”桂北连续性大暴雨过程卫星云图特征

本文利用展宽云图实时资料，对１９９４年６月桂北连续性大暴雨天气过程进行综合分析，得出这次过程的卫星云图主要特征是：缓慢移动的高空多层槽式云系与稳定少摆动的静止锋长云带的叠加，产生活跃的中尺度低涡云团，低涡云团的活动直接导致了桂北的强降水过程，经历史普查，类似这样的过程亦有相同的云图演变特征，依此可以作为预报业务的参考依据。     

“96．8”河北大暴雨雨团活动的数值模拟

利用非静力平衡的中尺度模式MM5(v3)对“96．8”河北暴雨进行了48小时数值模拟试验，模拟出的雨团数量和路径与根据稠密的地面观测逐时雨量分析得到的雨团活动相当一致，表明MM5对中尺度雨团有较好的模拟能力。     

“08.8.11”河北海岸带中γ、β尺度大暴雨分析

2008年8月11日渤海西岸区的抚宁县牛头崖镇(05-06时)、唐海站(12-13时)分别出现小时雨量超100mm的突发性中γ、β尺度大暴雨天气过程.利用秦皇岛和天津CINRAD/SA雷达资料、中尺度天气学物理量诊断、河北MM5预报结果、山海关探空及自动站加密分钟资料同步分析,结合中β尺度回波带与降水峰值对应分析.初步得出:在同一"母体"中尺度回波带背景下,不同时刻中γ、β尺度降水系统互相扰动导致大暴雨发生,前者为普通多单体风暴,距"母体"回波带100km、300km空间剖面呈波动形态传播,与上游重力波激发有关;后者为减弱的母体回波带底部新生强多单体风暴,与海岸弱切变扰动和热力因子有关;尺度界定基于雷达GPS回波质心定位与加密站雨区面积GIS信息校对;探讨了0～1小时海岸带地区致灾暴雨的中小尺度系统可预报性因子,为临近预警时效"后延"的研究,提供一些新的预报依据.     

中γ尺度大暴雨的生成与特征

利用天气图、多普勒雷达回波图及FY-2C卫星云图资料对一次中γ尺度大暴雨天气过程进行天气背景、生成机制等方面分析,发现这次中γ尺度大暴雨具有如下特征:暴雨产生必须有充足的水汽源和输送路径;特定的地形有利于对流的生成和加深发展;稳定少动是孤立云团产生大暴雨的保证;地面辐合线、辐合区、逆风区的出现有利于暴雨定位和定量的精确预报;消散雷暴云的西侧或后部也能生成新的对流,并能形成强降水.     

毛乌素沙地南部边缘一次大暴雨过程的中-γ尺度特征及成因分析

利用MICAPS资料、多普勒雷达资料和NCEP资料,对2010年8月10日08:00-11日08:00(北京时)毛乌素沙地南部边缘地带一次大暴雨过程的中-γ尺度特征及成因进行了分析。结果表明,强降水发生时,在多普勒气象雷达速度场上可观测到西南低空急流的生成和增强,以及西南低空急流左侧中-γ尺度气旋式辐合的生成和维持,并在反射率因子图上出现>50dBz的强回波区;暴雨过程中单站要素表现为气压持续降低并出现≥4.0m·s-1的最大风速(南风);伴随强降水的开始,暴雨区主要受水平平流项和水平辐散项作用,600hPa以下对流层低层的涡度收支增大,800～700hPa达6×10-9s-2;受水平平流项作用,350～100hPa维持涡度收支负值,在150hPa附近达-6×10-9s-2;视热源Q1的垂直廓线显示,伴随暴雨区最强降水即将开始时,主要受局地变化项和垂直输送项作用,Q1在780～300hPa形成正值层;受水平平流项作用,Q1在300～220hPa形成负值层,大气热力强迫作用有利于上升运动加强和云团发展;Q1的累积分布显示,临近暴雨发生时,暴雨区靠近上游生成Q1>20J·kg-1·s-1的大值中心,而且暴雨区视水汽汇Q2>10J·kg-1·s-1。     

山西干旱的气候变化特征及多尺度组合预测模型

使用山西省内59个测站1961-2005年月降水量、月平均气温资料和同期北半球500hPa高度、北太平洋10°S-50°N、120°E-80°W范围的海表温度等资料,首先定义了表征山西干旱程度的指数;使用三次样条函数及功率谱等统计方法分析了山西省干旱的气候特点及其前兆信号。分析结果表明,山西干旱不仅具有明显的年代际变化特征,此外还具有2年、3.5年和5.6年的显著年际变化特征。在此分析基础上对原华北多尺度组合干旱预测模型进行了改进与调整,建立了山西干旱的多尺度组合预测模型,并进行了一系列预测效果检验。2000-2005年各月、季独立样本的干旱等级预测结果表明,该预测模型对山西大部分地区的干旱具有较好的预测能力。     

中β尺度系统造成的大暴雨过程数值模拟与诊断分析

利用T106资料和MM5V3．5中尺度非静力模式对2002年6月8—9日发生在陕西和四川东北部的一次突发大暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析。模拟结果表明：在有利的大尺度环流形势下,中α尺度切变激发的中β尺度系统是本次暴雨的直接引导系统。进一步诊断分析揭示了中β尺度系统的动力场和热力场之间具有一种强耦舍机制：中β尺度系统是在低空急流带上发展起来的,垂直上升运动与近饱和湿空气柱及涡散柱互耦,低空对流不稳定层结的发展触发了强烈的垂直上升运动。模拟结果表明模式能很好地模拟中尺度对流系统的整个发展过程和降水雨带,细网格模拟的降水量与实况比较接近,分析结果可为中尺度暴雨预报提供参考依据．     

2012-08-13关中西部致灾大暴雨中尺度分析

利用实时资料、自动站加密资料、FY-2C卫星、宝鸡多普勒雷达等资料,对发生于关中西部宝鸡2012-08-13大暴雨天气成因进行分析,重点揭示其中尺度系统特征。结果表明生命史10 h的中尺度对流系统(MCS)是大暴雨的直接原因。而MCS是天气尺度和中尺度系统共同影响造成的:天气尺度东北急流提供大尺度辐合上升运动动力、水汽输送、辐合,从而使关中水汽、稳定度演变为利于对流性降水天气发生,且携带冷空气触发形成MCS,地面中尺度切变线提供带状辐合使对流组织加强。雷达图上,带状、块状强回波对应强降水,当组合反射率因子40 dBz、垂直液态含水量5 kg.m-2、回波顶高9 km时,雨强≥16 mm/h(出现短时暴雨)。     

“7·20”气旋大暴雨中多尺度配置与MγCS发展的关系

受北上气旋影响,2016年7月20日京津冀地区出现了历史罕见的大暴雨,三地日平均降雨量均创50年来历史极值。利用风云二号F星(6min时间间隔,水平分辨率5km)和自动气象站的加密资料、雷达图像及拼图数据资料,结合NCEP1°×1°再分析资料,采用叠加分析、TBB梯度计算、雷达低空风场反演等方法,分析了北方气旋类暴雨的云图特征和多尺度(包括天气尺度和α、β、γ中尺度)组织、热力、动力的结构配置;并且针对造成北京、天津城区短时强降水的两个MγCS,分析了影响它们发生发展的多尺度环境。结果表明:(1)逗点云系中不同部位的热力、动力及水汽配置是:涡旋中心(文中D区)与气旋环流中心重合而且是700hPa假相当位温θ_(se)的低值区;在云系尾部云带(C区),低空急流带和θ_(se)高值区重合,云带西侧是干冷无云区,云带边缘的光滑地带对应着能量锋区;云系头部(A区和B区)与700 hPa θ_(se)高能区、850hPa急流核对应(A区和B区分别对应东北气流和东南气流急流)。急流带内700hPa的θ_(se)高达78℃,850hPa的比湿最大值为18g·kg-1,最大急流核风速达30m·s-1,整层可降水量是70mm。(2)逗点云系头部嵌着两个MαCS、一个MβCS,它们造成降雨的强度为20～30mm·h~(-1);而两个MγCS的雨强却达40～70mm·h~(-1)。北京MγCS-BJ和天津MγCS-TJ发展维持的背景不同:(a)MγCS-BJ位于涡旋中心——低空急流左前方的对流不稳定区内偏北风与东风形成的地面辐合线上,此辐合线的形成超前于对流系统约1.5h。(b)MγCS-TJ位于云头与涡旋中心之间边缘地带——θ_(se)高梯度的能量锋区中,东风风速形成的地面辐合线上。(3)MγCS-TJ的发展与MβCS边缘TBB梯度大值区的关系密切,MγCS-TJ内部具有深厚的中气旋(轴心随高度向西北倾斜),在旋转速度最强的时刻,其造成的雨强也最大。     

“7.20”大暴雨过程分析

１９９８年７月１９日深夜－２１日凌晨在川中、东部产生了突发性大暴雨过程,本文在对中尺度雨团、地面中尺度低压系统进行了较深入分析的基础上,利用Ｔ１０６的客观分析场对此过程进行分析,发现：过程发生前后,大气的能量、水汽及辐合上升运动等条件有一个急速突变的过程,致使强降水产生。在这次大暴雨过程中,中尺度特征明显,雨团活动频繁。     

防城港市一次连续性大暴雨过程的中尺度特征分析

（1）概况2004年7月20～22日，广西大部出现了一次暴雨到大暴雨、局部特大暴雨的天气过程，中心在防城港市，20日防城24h雨量364mm、港口247mm。     

2012年7月鲁东南地区连续大暴雨过程成因分析

通过常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和加密自动站资料,对2012年7月7—10日连续发生在鲁东南地区的两次大暴雨过程进行了成因分析。分析表明：副热带高压的西伸北抬和稳定维持使西南低空急流长时间维持为大暴雨连续发生提供了充足的水汽和能量。第一次过程鲁东南位于切变线南侧和西南急流左侧;第二次过程鲁东南位于低涡东南象限和地面气旋东北象限。强降水中心位于850hPa高能舌顶端和925hPa高能中心重合处。第一次过程无明显冷空气,是边界层的强辐合和上升运动造成了强降水;第二次过程近地面有冷空气侵入,辐合和上升运动中心到达700hPa把水汽输送到较高的高度,有利于高效率降水的产生。     

“96.8”连续暴雨——大暴雨天气过程的分析

１９９６年８月１２－１４日，北海市出现了连续暴雨－大暴雨天气过程，通过对这次过程的环流特征及有关的物理量进行分析发现，西风槽、切变线、低空急流、辐合带、低压和锋面等低值系统的相互作用并稳定控制北部湾沿海地区是引发这次连续暴雨－－大暴雨的主要原因。     

“7·20” 华北和北京大暴雨过程的分析

本文对2016年7月19—21日华北及北京的特大暴雨作了研究和讨论。研究表明,该次暴雨为诸多有利因素所致:前期副热带高压呈带状稳定维持,中旬末东退,后呈"东高西低"分布,华北处于槽前辐合上升区,有利对流发生。高空西来槽停滞加深(并切断)与低层江淮暖性倒槽叠加,快速发生发展成为一深厚的气旋,出现了高低空系统的耦合。有一支暖(湿)输送带自南向北推进至关重要,源地可追踪至南中国海等低纬度地区,水汽通量辐合大值区先后经长江、黄淮至华北,有明显的中低纬度系统的相互作用。2016年的"7·20"暴雨和2012年"7·21"暴雨均存在明显的多尺度特征,但其具体特征有所不同。前者强烈对流活动稍弱于后者,降水趋势平稳,然而由于其大尺度强迫持续时间长,累积降水量仍然较大。本文主要集中于一些事实的分析,对于该次暴雨的机理尚需作进一步研究。