西太平洋副热带高压控制下湖南一次短时强降水成因分析

在天气预报业务中,发生在西太平洋副热带高压控制下的短时强降水容易出现漏报。为加深对西太平洋副热带高压控制下湖南短时强降水的认识,探究其成因和触发机制,本文利用地面自动站、多普勒天气雷达观测资料及FY-2F云顶亮温、NCEP再分析资料等,针对2018年9月6日一次西太平洋副热带高压控制下的湖南短时强降水成因开展研究。结果表明:在强盛的西太平洋副热带高压脊区内,丰沛的水汽、较强的不稳定能量及一定的抬升条件可触发短时强降水天气。正午前,受弱冷空气侵入影响,低层切变配合地面中尺度辐合线引起近地面动力抬升,从而触发对流性降水;午后,受太阳辐射影响,地面气温达到对流触发温度,从而触发热对流。正涡度区及低层辐合区在降水发生后都向上延伸,有利于垂直上升运动的维持,但较典型汛期强降水过程的动力条件明显偏弱。环境风及其垂直风切变小,且雷暴单体移动缓慢,有利于强降水在同一地区长时间维持。     

一次局地短时强降水的成因和预报误差分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和多普勒天气雷达资料,对2016年8月6—8日潍坊一次强对流天气的成因和预报误差进行了分析,结果表明：1）500 hPa冷涡底部低槽、850 hPa低涡切变线和地面倒槽是主要影响天气系统, 数值预报对此次天气过程的影响系统预报偏差大,而预报员对数值预报依赖程度高是此次预报失误的主要原因;2）850 hPa以下强的水汽辐合是强降水发生的重要条件,低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雨产生的动力机制,位势不稳定因中高层的冷空气入侵下沉得以加强;3）列车效应和强回波维持少动是造成短时强降水的重要回波特征,逆风区的发展和移动对于判断强降水的落区有指示作用,多普勒雷达反演风场中的中尺度辐合线是导致局地强降水发生的直接原因;4）风廓线雷达水平风场可以连续地反映降水过程中风场垂直结构及其变化,降水发生前探测高度明显升高,中高层冷空气侵入时间与强降水的时段相对应。     

德令哈地区一次短时强降水天气分析

利用常规天气资料对2007年7月26日德令哈地区出现的一次短时强降水天气过程进行分析表明：冷涡是此次短时强降水过程的主要影响系统,500hPa河套地区的冷涡稳定维持并加强西伸,冷涡西侧的冷空气越过祁连山脉,在海西东部地区形成不稳定层结,是短时强降水的主要动力条件;700hPa热低压维持是此次降水过程的水汽保障。     

江西省汛期局地短时强降水的时空分布特征

利用江西省89个测站1998—2013年汛期(3—9月)逐小时降水量资料,定义局地短时强降水过程,并对局地短时强降水的时空间分布进行了分析;利用常规观测资料基于天气学方法,对局地短时强降水进行天气学分类,统计了不同类型短时强降水的时空分布特征。结果表明:1)江西省汛期局地短时强降水天气主要集中在5—8月,8月出现的次数最频繁。局地短时强降水集中出现在武夷山以东的鹰潭和上饶南部、抚州东部;其次是在九岭山脉以南的宜春北部到南昌一带及环鄱阳湖地区,以及罗霄山脉以东的吉安西南部和赣州西部。2)4—8月局地短时强降水过程呈逐月增多趋势。4月的空间分布为东北多、西南少,集中在江西省北部和中东部;5月强降水高频带明显南移;6月与4月很相似但更为集中;7月,上饶东北部、景德镇、赣州市区的短时强降水逐渐增多;8月,除了江西省最北部和最南部外,全省出现强降水的概率比较均匀。3)根据影响系统的不同,将局地短时强降水分为4类。其中,低槽类出现最多,占50.3%,热带系统类占23.0%,副热带高压控制类占13.7%,副热带高压边缘类占9.9%。     

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。     

一次秋季局地强降水过程分析

对常规气象要素、卫星云图和T106物理量诊断产品进行分析,得出2001年10月2～3日发生在桂东南局地强降水成因及中尺度系统特征。     

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。     

西安东部一次局地短时强降水天气过程分析

利用常规观测资料,NCEP1°×1°再分析资料和卫星云图、多普勒雷达、微波辐射计等多源数据,对2019年8月9日西安东部发生的一次局地短时强降水天气过程进行较为全面的中尺度特征分析。结果表明,小尺度的地面辐合和地形抬升是该次短时强降水的触发及加强条件;台风外围的偏东气流为强降水提供了充足的水汽和不稳定能量,且前期大气层结显示出较强的对流不稳定,有利于短时强降水触发后较大能量的释放并提升降水效率。短时强降水发生阶段监测到明显的干冷空气侵入过程,干冷空气可触发新对流,加强不稳定层结,加快水滴蒸发以增加潜热,从而加强了短时强降水。雷达反射率图上显示西安东部位于蓝田上、下游的对流单体在蓝田县附近形成对峙,并不断合并加强,是造成该地较强短时强降水的主要原因之一。     

昆明市主城区一次局地短时强降水特征研究

利用NCEP 1°×1°再分析资料、多普勒天气雷达及5 min地面自动站加密观测资料,对2018年6月8日夜间昆明主城区突发的局地短时强降水天气过程,从环流背景、地形作用、中尺度特征等方面进行分析,结果表明:孟加拉湾低压、切变线与地面冷锋是此次过程的天气尺度影响系统;充沛的水汽条件、对流不稳定条件是强降水天气形成的有利条件;主城特殊的地形及南侧滇池水体对降水有增幅作用。多普勒雷达特征显示",列车效应"明显,强回波集中在中低层,具有明显的辐合;6 min的雷达组合反射率CR和雨强分布RZ与5 min的雨量变化有较好的对应关系。     

西太平洋副热带高压下热对流降水结构特征的个例分析

利用热带测雨卫星的测雨雷达和红外辐射计的探测结果,对2003年8月2日15时(北京时)中国东南部副热带高压下发生的热对流降水结构特征、云和降水云之间的关系进行了分析研究。大气背景分析表明,500 hPa副热带高压中心附近的较强上升运动和850 hPa的水汽通量辐合为此次午后热对流降水云团的发生提供了动力和水汽条件。热带测雨卫星的测雨雷达探测结果表明,热对流降水云团的水平尺度多为30~40 km,平均垂直尺度均超过10 km,最高达17.5 km;云团的最大近地面雨强超过50 mm/h。热对流降水云团的平均降水廓线表明,其最大降水率出现在5 km的高度,这一高度比估计的环境大气0℃层高度低1 km。与“98.7.20”中尺度强降水的对流降水廓线比较表明,两者的最大降水率高度相同,但热对流降水云团更深厚;在4 km高度至近地面,热对流的降水率减少速度比“98.7.20”强对流降水的快,表明前者雨滴在下降过程中因气温高而发生强烈蒸发。对降水云团顶部特征与近地面雨强关系的分析结果表明,雨顶高较低时,云顶高度变化范围大;当雨顶越高时,云顶高度与雨顶高度越相近;平均而言,给定地面降水率,云顶高度比雨顶高度高出1~4 km;当近地面雨强越大,则云顶高度和雨顶高度越高、且越相近。结果还表明,非降水云面积约占86%,晴空面积仅占2%,而降雨云面积约为云面积的1/8。     

基于小波分解和最小二乘支持向量机的西太平洋副高预测模型

用小波分解（WT）和最小二乘支持向量机（LS-SVM）相结合的方法,建立西太平洋副热带高压面积指数的预报模型。该方法首先将西太平洋副热带面积指数（SI）分解为相对简单的带通分量信号,利用LS-SVM建立各分量信号的独立预报模型,然后对预报结果进行集成。为了评估和比较该方法的预报效果和技术优势,最后比较了在同等条件下WT～LS-SVM模型和神经网络、线性回归模型的独立检验预报效果。试验结果表明,该方法具有泛化能力强、预报精度高、训练速度快、稳定性好、便于建模等优点,具有良好的应用前景。     

基于小波分解的西太平洋副热带高压模糊推理预测

基于NCEP/NCAR再分析资料,讨论了西太平洋副高脊线与其前期位置的相互关系,并在此基础上用小波分解和自适应模糊推理方法,对副高脊线进行集成建模和预测.基于小波分解重构的副高脊线短期活动集成预测结果表明,该方法可有效降低预报难度,明显改进和提高了副高脊线短期活动的预报准确率.     

CHARACTERISTICS AND CAUSE ANALYSIS OF WESTERN PACIFIC SUBTROPICAL HIGH DURING THE HUAIHE RIVER FLOODS IN 2003

1 INTRODUCTION In summer, different assembly of the intensity,location and vertical structure of the subtropical high and the earlier/later time of its seasonal northwards jump bring about different precipitation patterns over China. Therefore, subtropical high activity and its cause during the occurrence of extreme climatic event over China and the cause of China drought/flood are studied to improve weather forecasting.     

夏季西太平洋副热带高压的振荡

本文用1965年,1976-1985年夏季(6-8月)500hPa逐日西太平洋副热带高压脊线位置的复经验正交函数(CEOF)展开讨论了夏季西太平洋副热带高压的振荡特征.发现西太平洋副热带高压主要存在15-20d以及10d左右的振荡周期,它们一般都是从西太平洋的东部(180°E)向西部(110°E)传播的,其速度为5-7long./d.西太平洋副热带高压10d以下的短周期振荡一般自西(110°E)向东(180°E)传播.其东西部的振荡呈反位相.15-20d周期的振荡能量主要集中在西太平洋东、中部(150-170°E),而10d左右周期的振荡能量主要集中在西太平洋的西部(120-140°E).一般6月下旬至7月中旬是西太平洋副热带高压的低振荡能量期,而7月中旬以后有一段高振荡能量期.     

夏季西太平洋副热带高压准双周振荡的动力学机制

本文用动力学分析的方法对西太平洋副热带高压准双周振荡的机制进行了探讨。结果表明:在东亚特定的环流条件下,东亚大陆季风雨带和南海至西太平洋地区热带雨带凝结潜热的热力强迫作用均可激发出天气尺度的准双周CISK波动,其波动动能向东亚大陆副热带地区的频散变化存在一种“自我调整”过程,从而引导西太平洋副热带高压的进退。      

夏季季风降水凝结潜热释放效应对西太平洋副高形成和变异的影响

通过分析 1 998- 0 5～ 1 998- 0 8再分析资料 ,得知夏季西太平洋副高的准定常结构和瞬变结构有着显著的不同。月平均西太平洋副高中心为上升气流 ,逐日资料则表现出下沉气流 ,下沉气流主要是由西太平洋副高北侧雨带中降水潜热释放效应所致的上升气流在高空下沉产生的。据此认为夏季中国华东、华南地区的季风降水凝结潜热释放所致的上升气流在西太平洋副高中心区的下沉运动是西太平洋副高维持和发展的重要原因。将逐日西太平洋副高面积、西伸指数与对流降水率资料进行了滞后相关分析 ,结果表明西太平洋副高的西伸与外围雨带之间存在着显著的相互影响。     

春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高的影响

首先给出西太平洋副高脊线、面积和西伸指数的定义 ,在此基础上讨论赤道东太平洋海温异常与西太平洋副高的年际变化关系 ,并进一步分析了春季赤道东太平洋海温异常对西太平洋副高季节变化的影响。结果表明 ,春季赤道东太平洋海温异常与夏季副高位置和强度的年际变化及季节变化都有密切关系。从春季到夏季 ,春季海温偏暖年副高偏南、偏强、偏西 ;偏冷年副高偏北、偏弱、偏东 ,冷年 6月副高北跳较暖年显著 ,进入秋季后南撤更为迅速     

西太平洋副热带高压东西位置异常与华北夏季酷暑

文中研究了副热带高压 (副高 )东西位置异常与中国东部地区夏季气温的关系。发现两者之间有很高的正相关 ,当西太平洋副高偏西时 ,大片的北方地区气温会降低 ;而当副高偏东时 ,该地区的气温将偏高。西太平洋副高东西位置的异常对应着亚洲太平洋地区的长波位置和强度的很大变化 ,从而影响到中国北方地区的气温。更重要的是 ,副高西端位移所产生的扰动还会以波列的形式向极地和北美方向传播 ,从而从更大的范围内影响西风带环流。对 2 0 0 2年夏季中国北方出现的持续高温天气进行了分析。该年夏季副高持续偏东。西风带大槽也处于偏东的位置。西部的大陆副高东移扩展 ,与槽后的高压脊打通 ,造成该地区的持续高温。副高的东西位置决定了季风气流 (也就是水汽的主要通道 )的北向转折的路径。当副高偏东时 ,向北折向的位置随之东移 ,东亚大陆的水汽供应变为负距平 ,特别是中国北方地区 ,变得十分干燥。引起中国北方高温的直接系统是大陆高压中的极强的下沉气流 ,副高的偏东位置为大陆副高的东进和加强提供了大尺度的背景条件     

南亚高压与西太平洋副热带高压经纬向位置配置对中国东部夏季降水的影响

利用1951—2016年逐月中国160站降水资料、NCEP/NCAR全球大气再分析资料和NOAA_ERSST_V4海表温度资料,分析了南亚高压与西太平洋副热带高压(西太平洋副高)经、纬向位置的关系及其位置配置对中国东部夏季降水的影响,结果表明:(1)南亚高压与西太平洋副高在纬向上的东西进退存在明显的反相关系,在经向上主要存在一致变化的特征,并依此定义了纬向、经向位置指数。纬向位置指数大(小)表示南亚高压与西太平洋副高纬向上距离远(近),经向位置指数大(小)表示两高压经向位置均趋于偏北(南);(2)纬向位置指数与我国华北、华南沿海地区降水呈显著正相关,而与长江中下游、东北北部地区降水呈显著负相关;经向位置指数与我国华北、东北南部地区降水呈显著正相关,而与我国江南、华南地区降水呈显著负相关;(3)南亚高压与西太平洋副高的经向、纬向位置指数与关键海区的前期春季、同期夏季海表温度均有显著的相关,热带太平洋-印度洋、北印度洋、中东太平洋前期春季、同期夏季海表温度与南亚高压东脊点呈显著正相关,与南亚高压脊线及西太平洋副高西脊点均呈显著负相关,而北太平洋海表温度主要与西太平洋副高脊线呈显著正相关。