湖北一次大暴雨过程两个强降水时段的诊断分析与数值模拟

根据NCEP/NCAR再分析资料、常规观测和加密观测站资料以及FY-2C TBB资料,对2008年8月28-30日湖北暴雨过程两个强降水时段的大尺度环流背景和中尺度对流系统进行诊断分析。在此基础上,利用中尺度数值模式WRF的模拟结果对影响大暴雨过程两个强降水时段的中尺度对流系统和其他物理量场深入分析。结果表明：湖北大暴雨过程存在明显的两个降水增强阶段,它们发生与结束的时间近乎一致,并且第二阶段的强降水要比第一阶段强度更大;强降水第一阶段是由低涡切变与地面暖湿气流影响造成的,强降水第二阶段是由低涡切变、中低纬短波槽和地面冷空气共同影响造成的。两个强降水时段逐小时的降水与云团特征表明,雨团与云团的活动规律一致,其增幅均出现在晚上到凌晨时段。同时表明,β中尺度对流云团与此次暴雨过程关系密切;暖切变线自南向北影响第一时段降水增幅,西南涡中伸展出的冷切变线自西向东影响第二时段降水增幅,模式结果表明由冷切变线引起的第二时段降水增幅更大;两个强降水时段雨区上空均有较强的能量,强的水汽通量辐合贯穿整个降水过程,地面降水中心与其上空湿位涡大值中心有较好的对应关系。     

一次高原低涡东移引发四川盆地强降水的湿螺旋度分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、常规观测地面和高空资料,应用螺旋度原理,对2009年7月30～31日高原低涡东移引发四川盆地暴雨过程进行了天气动力学诊断分析。结果表明,500hPa湿z-螺旋度负值区水平分布与相应时段降水落区和强降水中心的分布对应较好,强降水时段,湿z-螺旋度负值有显著的增加;湿z-螺旋度垂直分布反...     

一次高原涡东移引发江淮强降水的动热力机制分析

利用ERA5(0.25°×0.25°)逐小时再分析资料,TRMM卫星降水资料和FY-2E卫星黑体亮温（TBB）资料等,探讨了2017年7月7-9日的一次移出高原涡形成发展的环流背景和移动特征,以及引发江淮流域强降水的动热力机制,并应用HYSPLIT4模式追踪江淮流域强降水的水汽源地。结果表明：此次高原涡生成于高原中部,先向东南方移动,到达四川中部后转为东北向移动,生命史为39 h。200 hPa南亚高压和高空急流强度较强,低涡位于高空急流入口区右侧的辐散区,促使低涡形成和发展。500 hPa低涡前部的负变高中心以及西太平洋副热带高压边缘的西南气流引导低涡的东移和转向。低涡移出高原后处于高空槽前正涡度平流造成的减压区,加之大地形背风坡有利于气旋性涡度增强,低涡得以发展。低涡下高原后沿江淮切变线移动,槽后的冷空气与携带孟加拉湾和南海水汽的偏南气流汇合,在锋生作用下低涡发展为江淮气旋,降雨量迅速增强达到大暴雨标准。高低空急流的耦合和低层对流不稳定的发展加强了动力抬升作用,有利于江淮强降水的形成。强降水的水汽源地主要为南海和孟加拉湾,降水最强时段对应辐合上升运动最强,对流云发展旺盛使降水得以维...     

一次东移高原低涡的天气动力学诊断分析

利用地面和高空常规观测资料、NCEP 1°× 1°再分析资料以及时空分辨率较高的 TBB 资料,对造成我国长江流域强降水的一次高原低涡东移过程进行了天气学和动力学诊断分析.主要分析了低涡移动、降水分布及水汽输送、假相当位温和湿位涡等物理量.分析表明此次高原低涡随其东部低槽移出高原,降水主要发生在低涡的东半侧并在低涡移出高原后增强.当低涡与热带气旋合并时,产生强降水,造成了长江流域的汛情.卫星 TBB 图与降水时段和落区对应较好.水汽通量散度场的分布较好地反映了水汽的集散情况,其辐合区与降水区相对应,强辐合中心与强降水中心一致,且强降水中心位于 850 hPa θse 等值线密集区和 500 hPa 的高能区.低涡降水的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡正负区的叠置是低涡暴雨发展的有利形势,强降雨区发生在对流层低层湿位涡正压项的正值区东北和东南侧零线附近,而湿位涡斜压项的负值区对暴雨的落区和移动有一定指示意义.     

天山北坡短时强降水时空分布及环流配置特征

利用常规探测、自动站逐时雨量及ECMWF0.25°×0.25°每日4次的ERA-interim再分析等资料,分析2010—2018年6—8月天山北坡短时强降水时空分布及其环流配置特征。结果表明:天山北坡短时强降水时空分布不均,主要发生在沿山海拔1000～2000 m区域,尤其昌吉州频次最多;雨强R≥10 mm/h出现频次2015年最多,而R≥20 mm/h出现频次相较前者骤减,2016年出现最多,均在2014年最少,且6月出现最多;短时强降水日变化明显,16时—次日03时发生频次最多,占总次数的73.8%。天山北坡短时强降水过程以局地分散性居多,占总过程的65.1%;影响系统主要分为西西伯利亚低槽(涡)、中亚低槽、中亚低涡、西北气流等4类,其中,西西伯利亚低槽(涡)、中亚低槽两者占总过程的73.2%。     

贵港市一次大暴雨过程的诊断与中尺度分析

利用常规观测资料和区域自动站降水资料、1°×1°NCEP再分析资料以及FY-2E静止气象卫星图像等资料,对造成贵港市2012年5月12～13日大范围强降水过程成因进行了分析。结果表明:本次强降水主要是由低涡配合高空槽、低空急流共同影响造成的。分析发现:系统的高低空配置以及低层θse、ζ、和水汽通量散度等与降水时段和落区对应关系较好。中尺度对流系统是造成暴雨的主要中尺度系统,多个中β尺度对流雨团更迭并移经同一区域,形成"列车效应"而产生大范围暴雨,强降水落区产生在云团移动方向的后侧。难点在于低涡的生消时间较短,生成时间以及移动方向难以确定,为预报强降水落区和降水时间增加了难度。     

青海省海西地区一次强降水天气成因分析

针对强降水天气分析的实际需求,利用地面气象观测站、区域自动气象站逐小时降水资料和NCEP(1°×1°)再分析资料,对2018年6月30—7月3日海西东部区域性强降水天气的成因进行分析。结果表明:此次降水发生在新疆槽底分裂短波槽和高原南部低涡共同作用的有利环流形势下;受盆地地形影响,海西地区冷空气主要有两条移动路径,偏南路径的冷空气到达海西东部的时间较偏北路径早6h左右。短时强降水天气的出现主要取决于地面是否有冷空气活动;海西西部呈反气旋,青海湖南部有低涡活动也可以作为判断短时强降水天气的重要参考指标;强降水发生时段与散度辐合中心和上升运动中心基本对应,降水过程期间底层维持有较强的上升运动;600hPa水汽分布显示海西东部地区在降水期间有三个水汽输送路径,另外当高原东南部有低涡活动时,25°N附近的水汽可以在该低涡东侧东南风的引导下输送至海西东部地区。     

西北涡作用下陕西一次强降水过程成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°逐6 h再分析资料、云顶亮温资料等对2019年8月2—4日西北涡作用下发生在陕西的一次强降水过程进行分析,结果表明:强降水发生在高原槽东移加深,副高西伸北抬的大尺度环流背景下,700 hPa西北涡是强降水产生的主要影响系统;台风"韦帕"与副高外围的暖湿气流为西北涡迅速增强提供了水汽、能量、动力条件,低层辐合、高层辐散进一步加强了西北涡发展;西南急流为强降水提供了水汽输送和不稳定能量,陕西处于θ_(se)高能区,大气上冷下暖存在位势不稳定层结;地面辐合线触发对流,陕南出现分散的对流性强降水,西北涡东移北上,低涡切变引发陕北系统性强降水;深厚的湿层、较厚的暖云有利于短时强降水出现;低涡降水云系中有对流单体生成发展,短时强降水出现在云顶亮温等温线密集处。     

一次低涡东移引发的大暴雨过程诊断分析

利用气象常规观测资料和NCEP 1°×1°格点再分析资料,对温州地区2007年梅汛期雨量最大的一次降水过程做了较为全面的分析。分析结果表明：低涡东移是造成这次局地大暴雨的直接原因;强降水往往发生在低涡移动的前部和右侧．大暴雨落区与水汽通量散度负中心有着较好的对应关系;并指出华南低涡在沿海地区和内陆地区产生强降水的水汽源地有所不同;此次局地大暴雨过程的水汽输送源地有两个,分别是南海和西太平洋;在沿海地区来自西太平洋的偏东气流对华南低涡暴雨有增幅作用;低涡前部中、低层强烈的上升气流为浙南沿海持续强降水的产生提供了十分有利的动力条件。     

中亚低涡背景下新疆连续短时强降水特征分析

利用新疆2005—2014年5—9月经过整编的105个气象站逐小时地面降水资料、美国国家环境预测中心和大气研究中心NECP/NCAR的空间分辨率为2.5°×2.5°逐日再分析资料,提出了中亚低涡背景下新疆连续短时强降水定义,分析了中亚低涡背景下新疆连续短时强降水的时空分布特征,中亚低涡不同发展阶段新疆连续短时强降水的环流特征。结果表明:(1)中亚低涡背景下新疆连续短时强降水呈现北部多于南部、西部多于东部、山区多于平原和盆地的分布特征,4个高频中心分别位于塔城北部、伊犁河谷、中天山、南疆西部山区,海拔在1800~2000 m的站点出现次数最多。(2)近10 a 5—9月,中亚低涡背景下新疆连续短时强降水具有明显的日变化,呈单峰分布型,主要发生在14—04时,约占76%,峰值在18—22时。连续短时强降水有明显的年变化,7月最多,达0.9次/a,8月次之,为0.8次/a,5月最少,只有0.1次/a。(3)中亚低涡发展期低涡西南部强锋区造成短时强降水,成熟期分为长时间和短时间持续短时强降水环流型。长时间环流型低涡前部强西南气流造成短时强降水,短时间型分低涡前强西南气流和低涡底部强锋区造成短时强降水,消亡期低槽后部西北气流和低槽前部西南气流均可造成短时强降水。     

2013年初夏湖北两次低涡暴雨对比分析*

利用NCEP提供的高时空分辨率的GFS(Global Forecast System)0.5o×0.5o再分析资料和常规气象资料,对2013年初夏湖北两次低涡暴雨进行了对比分析。结果表明：（1）两次暴雨落区不同,5月暴雨由湖北西部向东北方向发展,主要位于湖北西部和中北部;而6月暴雨由湖北西南部向东发展,强降水主要位于湖北中部和东部。（2）两次暴雨落区不同是由于低涡移动的路径不同造成的,而低涡的移动路径受高低空配置的影响,不同的高低空配置导致这两次低涡暴雨的差异。（3）500hPa正的涡度平流使低涡移动发展,对低涡暴雨的发展和移动有很好的指导意义,而6月暴雨500hPa存在强正涡度平流中心,使低涡东移发展加强;另外,对流层低层温度平流对低涡的移动有引导作用。（4）边界层水汽辐合为低涡造成的强降水提供了充足的水汽条件。     

夏半年川西高原600 hPa低涡活动特征

600 hPa天气系统能够分析川西高原低涡变化的主要特征,并能识别低涡的发展移动和川西高原强降水落区的关系。利用1979—2020年逐3 h的ERA5再分析资料(0.25°×0.25°)和2011—2020年逐小时降水资料,对夏半年川西高原600 hPa低涡活动特征、低涡与降水的关系及致雨低涡动力和热力特征进行统计分析,结果表明：(1)42年间低涡年均80个,持续时间1 d以内占总数的95.7%;在川西高原本地生成、移入和移出低涡年均61.5个、18个和5.3个;低涡源地和消散地分别在甘孜州白玉县和理塘县为中心的区域。(2)生命史大于12 h的低涡占比36.4%,都会带来降水,其中超83.7%会造成中雨以上降水;低涡伴随的日降水强度最大值中心位置随月份先由川西高原东部与南部地区北移到中部,之后逐渐移回到东部与南部地区,相对应7—8月多低涡从北部南移到中部摆动消亡,其余月份多低涡从中部生成影响到东部和南部地区或在南部生成并停滞或摆动。(3)强烈垂直上升运动和正涡度区的耦合发展以及深厚不稳定层结的形成和加强是致雨低涡发生发展并产生强降水的动力特征和热力层结条件。     

2008年“7.02”滇中大暴雨的成因诊断与数值模拟

利用常规观测、NCEP 1°×1°再分析资料、云图、多普勒雷达回波和WRF模式对2008年7月2日滇中大暴雨进行成因诊断和数值模拟。结果表明:对流层高层的干侵入和中低层冷、暖平流交汇诱发副热带高压和滇缅高压间辐合低涡迅猛发展成强中尺度对流辐合体,加上中低层来自孟加拉湾的丰富水汽输送和中低层强水汽辐合共同引发此次大暴雨。过程中,垂直螺旋度贡献主要在中层;干位涡呈现出对流层顶强正高位涡,300 hPa以下为次正高位涡,两者之间为负区的柱状分布特征,次正高位涡强中心有向下层延伸特征。WRF较好地模拟了整个大暴雨过程中强降水主体时段和大暴雨落区特点,最大对流有效位能变化趋势对强降水有较好预示作用,模拟方案在积分30小时内效果较好。     

不同定义的位涡对四川盆地一次极端暴雨的诊断

利用NCEP 1°×1°再分析资料、国家级地面自动站观测资料、探空资料和四川加密自动站逐时降水观测资料对2020年8月15-18日四川盆地西部一次极端暴雨的不同定义的位温和位涡进行诊断分析。结果表明：本次暴雨过程属于500 hPa“东高西低”型暴雨,中层低槽、低层切变线和低涡是此次暴雨有利的动力条件。暴雨区上空均存在明显的等θ_se和θ^*线密集带,但θ较为平直,降水指示性较差。500 hPa和800 hPa附近PV异常区与降水区对应较好;对流层中低层湿位涡MPV₁上正下负的叠置以及MPV₁、MPV₂负值的重合区是强降水发生的警戒区,强降水中心靠近低层MPV₁正负值交界处,强降水时段中低层对流不稳定能量占主导作用;800～600 hPa广义湿位涡异常扰动区可作为此次暴雨警示区,它的诊断效果与相对湿度密切相关。单站不同定义的位涡时空演变和降水的时间演变均有较好的对应关系,且降水强度与扰动强度呈正相关。不同的是,PV、MPV和GMPV三者的提示高度分别在650～4...     

2008年4月7-8日暴雨过程诊断分析

利用探空资料、NCEP1°×1°再分析资料、Tbb 资料及云图资料,对2008 年4 月7-8日发生在河南省的暴雨天气过程进行了诊断分析.结果表明:此次暴雨天气过程是在高空低槽及中、低层低涡系统的影响下产生的; Tbb 低值区及红外云图的强对流云团与强降水区域相对应.涡度、散度、垂直速度等物理量对暴雨的发生、发展有一定的指示意义.     

四川盆地一次西南涡作用下大暴雨过程的短时强降水分析

利用常规地面、高空观测资料、自动站资料、NCEP1°×1°再分析资料和新一代多普勒天气雷达观测资料,分析2015年8月16—18日四川盆地持续性大暴雨过程,给出了此次大暴雨过程不同阈值短时强降水的时空分布特征,研究此次大暴雨过程中造成短时强降水的成因。结果表明:螺旋度的变化对短时强降水有指示作用,螺旋度等值线密集(稀疏),短时强降水增强(减弱)。水汽收支方程中,水汽通量散度项为短时强降水的发生提供了主要的水汽来源。永川雷达反演的风场上具有明显的低空急流、低层辐合,以及局地气旋性涡旋的中小尺度环流特征。通过对比分析发生在2013年6月30日的相似大暴雨过程,发现两次过程的关键影响系统均是西南涡。"8·17"大暴雨过程低涡前部偏南暖湿急流及低涡后部东北冷流均显著,是斜压锋生类短时强降水";6·30"大暴雨过程低涡前侧偏南暖湿急流显著,暖平流建立的不稳定起了主导作用,是暖平流强迫类短时强降水。雷达特征显示"8·17"过程强反射率因子面积小,回波质心发展较高,有明显的辐合特征";6·30"过程强反射率因子面积大,回波质心发展低,并伴有中气旋活动。     

南疆短时强降水概念模型及环境参数分析

利用南疆2010-2016年自动气象站及区域自动气象站逐小时降水量资料,NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料以及探空资料,分析不同强度的短时强降水的时空分布,得出南疆短时强降水事件的天气型有明显的季节性特点和区域性特征。总结了典型短时强降水过程的环境背景场特征,建立了短时强降水的三种概念模型:中亚低槽(涡)型、西伯利亚低槽(涡)型和西风短波型。通过7个探空站的温湿廓线形态、地面露点温度、T_(850)-T_(500)、T_(700)-T_(500)、对流有效位能(CAPE)、对流抑制能量(CIN)、抬升凝结高度、0～6 km垂直风切变等分析了南疆短时强降水的环境背景:短时强降水Ⅰ型(整层湿)、短时强降水Ⅱ型(上湿下干)和短时强降水Ⅲ型(上干下湿)发生前大气水汽含量充沛、存在一定的CAPE和较明显的垂直风切变以及0℃层高度偏低、暖云层厚度偏厚等特征,而合适的CIN,有利于对流不稳定能量的积聚和爆发,促进短时强降水的发生;短时强降水Ⅳ型(干绝热型)存在大气层结较干和较大的T_(850)-T_(500)、T_(700)-T_(500);Ⅰ型和Ⅱ型是南疆短时强降水的主要类型,常出现在南疆中部、西部地区的盛夏和夏末,多为西伯利亚低值系统(低涡、低槽)型和中亚低值系统(低涡、低槽)型影响。     

四川盆地西部两次极端暴雨的广义湿位涡诊断分析

利用ERA5 0.25°×0.25°再分析资料、MICAPS4的常规资料以及四川加密自动站逐时降水观测资料,对2020年8月11～13日和15～18日发生在四川盆地西部的两次极端暴雨过程的广义位温和广义湿位涡进行诊断分析。结果表明：两次暴雨过程均属于500 hPa“东高西低”型暴雨,中高层南亚高压、高空急流、西风槽和低层切变线、低涡等天气系统是两次暴雨有利的动力条件,低空急流则是暴雨区良好的水汽条件。两次过程暴雨区上空均存在强广义位温梯度区和强广义湿位涡异常区,“8.11”暴雨出现高度为800～900 hPa,“8.15”暴雨出现高度为700～800 hPa,这种分布与低层相对湿度含量密切相关,即相对湿度越高,广义位温垂直梯度越强,广义湿位涡异常区中心值越高。两次暴雨的强降水站点广义位温和广义湿位涡的时空演变和降水的时间演变均有较好的对应关系,但广义湿位涡强度与小时雨强并不存在明显的正相关关系。     

贵州2014年首场暴雨过程天气成因分析

利用常规气象观测资料、FY2E云图及NCEP1°×1°再分析资料等,分析了2014年5月9—10日贵州首场暴雨过程的环流形势、影响系统、物理量场、TBB等。结果表明:1200 h Pa贵州上空高压环流、500 h Pa高原槽的东移为此次暴雨的发生提供了良好的环境场;2近地层弱冷空气的补充导致辐合线锋生是触发抬升条件,也是造成强降水的直接系统之一;3发展东移的低涡是另一影响降水的中尺度系统;4强降水落区和时段与中尺度系统的演变一致,与冷云团的变化趋势也一致,对流云团有类似MCC特征。     

低涡切变影响下河湟谷地两类强降水环境条件及成因对比

利用2018—2020近三年青海河湟谷地低涡切变影响下强降水天气个例地面观测、NCEP 1°×1°再分析、FY-2G云图相当黑体亮温温度、模式及雷达拼图等资料,对比分析相同环流背景影响下不同类型强降水环境条件和成因差异,以及初步评估模式预报能力。结果表明:伴有雷暴、冰雹、雷暴大风等混合性强降水天气称为强降水Ⅰ型,以纯短时强降水为主的强降水天气称为强降水Ⅱ型。低涡切变是两种类型强降水的影响系统,强降水Ⅰ型400～300 hPa高空冷平流入侵促使低涡切变系统加强东移,地面冷锋发展在河湟谷地形成锢囚锋。强降水Ⅱ型受副热带高压西进阻挡,低涡切变系统和地面冷锋减弱消失;强降水Ⅰ型主要具有较强的高空干冷急流、高的下沉对流有效位能,较高的700 hPa和400 hPa温差以及强的垂直风切变均为强对流发生提供动力条件,产生的强天气以风雹类为主,而强降水Ⅱ型具有较高的0℃层和-20℃层高度、较高的抬升凝结高度,产生的强天气以短时强降水为主;强降水Ⅰ型云图特征主要表现为午后发展起来组织化程度高的冷涡云系,相当黑体亮温(TBB)初始中心数值在-45～- 35℃,发展阶段TBB下降至-75～-40℃,强降水Ⅱ...