近50年我国持续性暴雨的统计分析及其大尺度环流背景

根据1951～2005年中国大陆730个台站的逐日降水资料和持续性暴雨发生的特点, 提出了采用局地持续性暴雨和区域持续性暴雨事件的两种客观定义来描述和统计近50年我国持续性暴雨时空特征及其变化。单站逐日降水量连续三天或三天以上均大于等于50 mm为一次局地持续性暴雨；区域持续性暴雨指在一定区域范围内连续三天降水量总和大于等于100 mm且每天降水量大于等于25 mm的面积超过某一阈值 (详细定义见正文）。根据局地持续性暴雨定义, 指出: 近50年中国局地持续性暴雨事件主要发生在江南和华南地区, 发生季节以6月为最多；根据区域持续性暴雨定义, 统计分析了四类典型的区域持续性暴雨类型, 分别是: 渤海辽西型、北方经向型、南方锋面型和华南低压型。其中南方锋面型又可根据持续性暴雨易发生的地理位置分为江淮型、江南型和华南型三种。对这六类区域持续性暴雨的历史个例进行同比分析, 研究了不同类型持续性暴雨发生的季节性和年际变化,以及它们在大尺度环流背景方面的共性特征。     

1981—2000年四川夏季暴雨大尺度环流背景特征

利用四川盆地及周边地区1981—2000年逐日降雨量资料和ECMWF逐日4次再分析资料,合成分析近20 a发生在四川夏季的22次典型暴雨过程的大尺度环流背景特征。结果表明,四川夏季暴雨的发生具有显著的轴向分布性和区域移动性特征。西伸的西太平洋副热带高压、北上东进的伊朗高压及高原东部的弱高压、活跃的孟加拉低压和影响四川北部的中高纬长波分裂的低压槽共同作用形成了四川暴雨发生阶段的特殊的＂鞍＂型大尺度环流背景。在＂鞍＂型大尺度环流背景下,有利于西南支孟加拉湾水汽和南海水汽输送在四川盆地形成低层辐合,同时在高层形成西南—东北的轴向急流辐合带,水汽输送散度负的大值区即为暴雨发生的主要落区。此外,四川北部在两高压相夹下,有利于高纬度大尺度的两高一脊环流调整产生的弱槽携带冷空气影响四川盆地,形成高层弱冷干与低层强暖湿的强垂直对流不稳定。对比40 a四川夏季平均环流可知,导致四川夏季暴雨发生的＂鞍＂型大尺度环流背景特征极为显著,具体表现为：西太平洋副热带高压西伸到110°E附近,青藏高原西侧伊朗高压偏北、青藏高原高层南压高压偏东,而高原低层有弱高压,四川北部冷槽显著偏南。     

近50年我国持续性暴雨的统计分析及其大尺度环流背景

基于湖南汛期区域持续性暴雨典型环流分型,利用1961-2016年NCEP/NCAR再分析资料和异常度方法对湖南6月区域持续性暴雨环流型进行客观识别,并结合动力和水汽输送条件,确定湖南6月区域持续性暴雨强信号并客观量化表征,建立湖南6月区域持续性暴雨预报定量化概念模型。结果表明：43次历史区域持续性暴雨过程的回报准确率达到81%,2017-2018年3次区域持续暴雨过程试报准确率为2/3,说明该概念模型有一定预报能力,能为湖南暴雨预报业务服务提供技术支持。将该概念模型与各类模式预报产品相结合,还可开展区域持续性暴雨的中期和延伸期预报。

     

海南岛冬季暴雨的时空分布及大尺度环流场特征分析

利用海南岛气象观测站逐日降水整编资料和欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF） ERA5再分析资料,分析了1991—2020年海南岛冬季暴雨的时空分布及环流特征。结果表明：海南岛冬季暴雨在月际分布（12月—次年2月）上存在较大差异性,降雨量级越大,差异越明显;在空间分布上也存在显著的地域性,东部地区发生频次最高,总体上呈现东多西少的分布特征。海南岛冬季暴雨的水汽输送主要以偏东方向为主,气流来自副高南侧的偏东气流和大陆冷高压东南侧的东北气流。海南岛冬季暴雨发生期间,相对气候平均态而言,偏东低空急流较为强劲,中南半岛南支槽形态明显,副高偏北偏西偏强,南亚高压西北向的出流偏强,且南海海域存在显著的海温正距平。     

1998年长江流域洪涝灾害的气候背景和大尺度环流条件

分析１９９８年夏季长江中游严重洪涝灾害前期以及洪水出现期的和大尺度环流的作用。厄尔尼诺事件为这次长江流域夏季洪涝提供了气候背景。在梅雨前期江南出现７个月的多雨期,这使得梅雨开始时暴雨区的土壤水分接近饱和,江河湖的水位很高。梅雨期出现强降水后,大量雨水只能涌向河流,使得江河泛滥;土壤水分饱和也使得暴雨区的水分内循环增强。研究表明：１９９８年梅雨期降水强度较大,这期间有来自南海南部的两次大气低频振荡,输送大量不稳定的湿空气到暴雨区。７月下旬出现二度梅以及８月长江上游出现５次洪峰都与当时西风带南部静止波列的调整有关。     

2003-08-29平顶山区域性暴雨过程分析

通过对2003午8月29日平顶山区域性暴雨天气过程的环流形势、影响系统、物理量场的分析，揭示了此次暴雨的成因，并总结出这种类型暴雨的预报着眼点。     

近50年我国持续性暴雨的统计分析及其大尺度环流背景

利用中国气象局发布的《区域性重要过程检测和评价业务规定》中对省级区域性暴雨过程的统计数据,NOAA 气候预测中心降水、向外长波辐射（OLR）资料以及ERA-Interim再分析资料,探讨了10—20 d和30—60 d两类低频振荡对华南前汛期持续性暴雨的相对重要性,并基于尺度分离的水汽方程和垂直速度方程诊断了相关物理机制。结果表明,10—20 d准双周振荡对暴雨强度的影响较为显著,而30—60 d季节内振荡与暴雨持续时间相关较高,表明持续性暴雨事件与低频降水的发生和演变关系密切。通过对低频降水的热力和动力过程诊断,发现10—20 d低频降水的水汽来源主要为水汽平流过程,而导致水汽平流正距平的主要原因是10—20 d风场和背景水汽场的相互作用;而对于30—60 d低频降水而言,水汽平流和水汽辐合均为扰动水汽的累积做正贡献,但其中水汽平流更加重要,其主要来源于平均风场和30—60 d水汽场的相互作用。有利于两类低频降水发生的动力条件,即垂直上升运动,其主要源于平均风场和扰动涡度场相互作用引发的垂直涡度平流梯度。以上结果显示,提高模式中低频振荡与季节平均状态尺度相互作用的刻画能力,是改进预报持续性暴雨的关键。

     

2003-08-29平顶山区域性暴雨过程分析

通过对2003年8月29日平顶山区域性暴雨天气过程的环流形势、影响系统、物理量场的分析,揭示了此次暴雨的成因,并总结出这种类型暴雨的预报着眼点.     

2000年7月16～17日辽宁区域性暴雨环流形势特征分析和预报

分析了2000年7月16～17日辽宁副高后部切变线暴雨过程、环流形势特征，介绍了这次过程的中期天气预报方法。     

持续性梅雨锋暴雨的环流特征分析

重点分析了1999年梅雨季长江中下游地区暴雨集中期大尺度环流特征和主要影响天气系统.认为该期间发生的持续性暴雨是在一种特定的大尺度环流背景下发生的.主要表现为:(1)副高活动有明显的阶段性西进、滞留、东撤,这一特征与中高纬度天气系统的活动密切相关,副高活动直接影响低空急流的水汽输送路径及降水强度;(2)华北高压坝的建立有利于切变线北侧维持偏东风气流,对锋区的稳定起重要作用;(3)高原南侧生成的低涡在沿切变线东移过程中逐渐加强,使梅雨锋中的对流活动加剧,降水加强.     

南疆西部持续性暴雨环流背景及天气尺度的动力过程分析

2013年6月14—19日南疆西部出现了持续性暴雨,使用常规观测资料和NCEP再分析资料在讨论环境大气湿度条件与暴雨关系的基础上,分析了水汽远距离输送到新疆并在南疆上空积累的天气尺度动力过程及其形成的原因。结果表明,暴雨产生在大气异常潮湿的环境中,强降雨时段对流层低层比湿最大值达到16～18 g·kg-1。长时间强降水的重要原因是边界层以上高湿的特征在暴雨产生过程中一直维持,充沛的水汽被一支从阿拉伯海和孟加拉湾的偏南气流向北输送,偏南风持续增速加大了水汽的输送。同时,随着偏南气流向北靠近新疆,对流层低层偏东急流在南疆西部产生强的水汽通量辐合,使得高空强烈辐散与低空辐合之间的耦合不断加强,不仅增加了低层水汽在暴雨区汇集,也通过增强垂直速度将更多的潮湿空气向上输送,使高层大气湿度增加。暴雨的日变化与阿克苏南部中尺度垂直环流圈的间断性建立及低层偏东急流在夜间增强有关。     

MM5 Simulations of the China Regional Climate During the LGM.II: In uence of Change of Land Area, Vegetation, and Large-scale Circulation Background

Using a regional climate model MM5 nested to an atmospheric global climate model CCM3, a series of simulations and sensitivity experiments have been performed to investigate the relative LGM climate response to changes of land-sea distribution, vegetation, and large-scale circulation background over China.Model results show that compared with the present climate, the fluctuations of sea-land distribution in eastern Asia during the LGM result in the temperature decrease in winter and increase in summer. It has significant impact on the temperature and precipitation in the east coastal region of China. The impact on precipitation in the east coastal region of China is the most significant one, with 25%-50% decrease in the total precipitation change during the LGM. On the other hand, the changes in sea-land distribution have less influence on the climate of inland and western part of China. During the LGM, significant changes in vegetation result in temperature alternating with winter increase and summer decrease, but differences in the annual mean temperature are minor. During the LGM, the global climate, i.e., the large-scale circulation background has changed signi cantly. These changes have signi cant influences on temperature and precipitation over China. They result in considerable temperature decreases in this area, and direct the primary patterns and characteristics of temperature changes. Results display that, northeastern China has the greatest temperature decrease, and the temperature decrease in the Tibetan Plateau is larger than in the eastern part of China located at the same latitude. Moreover, the change of large-scale circulation background also controls the pattern of precipitation change. Results also show that, most of the changes in precipitation over western and northeastern parts of China are the consequences of changing large-scale circulation background, of which 50%-75% of precipitation changes over northern and eastern China are the results of changes in large-scale circulation background. Over China, the LGM climate responses to di erent mechanisms in order of strength from strong to weak are, the large-scale circulation pattern, sealand distribution, vegetation, CO2 concentration, and earth orbital parameters.     

我国北方50次区域性特大暴雨的环流分析

对30年(1954—1983)中国北方10省(市、区)50次区域性特大暴雨的天气尺度环流特征进行了分析。根据西北太平洋副热带高压的活动,结合直接发生暴雨的低值系统,将这些暴雨天气过程分为4类。可供暴雨天气分析预报业务和科研工作参考。     

湖北省梅雨期特大暴雨的环流分析和概念模型

通过对湖北省梅雨期２７例非局地特大暴雨资料的分析，概括了天气尺度、次天气尺度系统的一般特征和作用；采用动态分析方法，归纳出两类基本环流型；结合物理量场的分析，建立了强锋区和暖涡旋两类典型特大暴雨系统的概念模型。     

广西区域极端特大暴雨成因个例分析

利用常规观测资料、FY-2E卫星观测资料、雷达探测资料以及自动站雨量资料等,对2010年6月28日广西极端特大暴雨过程进行分析;结果表明：①暴雨灾害具有区域小、降雨时段集中、过程雨量大、短历时降雨强及引发次生灾害特别重等特点;②亚欧中高纬度500 hPa呈两脊一槽型、200 hPa南亚高压脊线贯穿广西上空及西南季风活跃是暴雨的环流背景;高空低涡、地面干线是主要天气系统配置,属低涡暴雨型;③强不稳定能量及层结的存在、850 hPa以下低层辐合、700 hPa附近明显涡旋、整层大气上升运动、850 hPa以下层高湿及水汽强烈辐合是主要物理量特征;④中尺度低压、低涡及气流辐合等是中尺度对流触发条件.FY-2E红外云图上对流云团生成、合并对强降雨有重要指示意义,暴雨发生在云团合并发展阶段,FY-2E的TBB值小于200 K可以作为短历时强降雨的指标.低质心雷达回波产生的列车效应和地形作用是造成强降雨的重要因素,低层辐合、高层辐散导致的强烈上升运动,有利于强对流的发展与维持.     

一次台风引发的远距离暴雨诊断分析

台风对远距离暴雨的作用形式复杂,容易出现极端降水,量级和落区的预报难度大。2014年8月8日江苏东部到浙江北部出现暴雨,通过研究数值预报形势场、再分析场和各类实况资料,发现暴雨的产生与远在1300km外的西太平洋上的台风"夏浪"有关。江苏东部暴雨主要由中尺度涡旋造成,台风通过北侧偏东气流向暴雨区输送暖湿空气,有利于暴雨的形成与维持;浙江北部暴雨是中尺度涡旋与台风环流结合的产物,台风北上过程中,中心与中尺度涡旋逐渐靠近,台风外围环流对涡旋产生牵引,流场形势发生改变,引导弱冷空气在浙北近海附近与暖空气交汇辐合抬升引发暴雨,不稳定能量剧烈释放产生的中γ尺度气旋造成了极端强降水。     

上海地区不同类型短时强降水的大尺度环流背景特征分析

作为一种强对流天气,短时强降水的监测诊断和预报预警已成为气象预报部门的业务重点,也是当今社会各界的关注重点。为此,以上海短时强降水为例,利用上海地区2004—2012年11个基本气象站的逐时观测资料、NCEP/NCAR第二套逐日再分析资料及实况天气图等资料,基于对所有短时强降水的影响系统进行分类,重点分析了不同影响系统下短时强降水的大尺度环流背景。研究结果表明:1)上海汛期(6—9月)平均每年发生8次短时强降水,其中,8月份发生次数最多,占总次数的近一半。降水强度的空间分布呈现城市雨岛特征,大值区位于中心城区及其下风向的近郊。2)产生短时强降水的主要影响系统有准静止锋、热带气旋、低压倒槽、冷锋及中尺度对流系统。其中,准静止锋导致的短时强降水发生次数最多,发生比例达67%,且多出现在6—8月;热带气旋影响下的短时强降水发生比例占17%,多出现在8—9月;其他影响系统导致的短时强降水发生次数较少。3)各类影响系统为短时强降水提供了不同的大尺度背景及作用:准静止锋类型有利于形成上冷下暖的不稳定层结;热带气旋与高空急流辐散场相配合导致强烈的水汽辐合和垂直上升运动;暖性低压倒槽使地面增湿减压,高空冷平流有利于高空辐散;冷锋有利于形成北侧下沉、南侧上升的经向垂直环流圈;中尺度对流系统则主要与非均匀加热导致的局地垂直环流及其伴随的冷空气卷入相联系。     

2004年6月29日西安市突发性暴雨成因分析

通过对鲁西南一次区域性大暴雨的分析表明:除有利的大尺度环流背景以外,超低空急流是大暴雨不稳定能量和水汽的主要输送带,高能级、大面积的不稳定能量的积累和补充,有利的物理量场的配置,构成了这次大暴雨过程的维持和增强。暴雨落区与超低空急流前部最大风速切变区的位置对应较好。     

2015年10月大气环流和天气分析

2015年10月大气环流特征如下：北半球极地地区存在单极涡,极涡强度较常年同期偏强。中高纬环流为4波型,西太平洋副热带高压位置明显偏西,强度偏强。10月全国平均降水量为39.5 mm,较常年同期（35.8 mm）偏多10.3%;全国平均气温为11.0℃,较常年同期（10.3℃）偏高0.7℃。东北、华北和西北地区东部等地共计62站发生极端日降温事件。月内共有4次强降水过程,其中10月3—6日,广东中西部和广西东部出现暴雨天气过程。冷空气势力较强,共有4次主要冷空气过程影响我国。我国中东部出现3次大范围雾 霾天气。10月4日,今年第22号台风彩虹以强台风级在广东沿海登陆并造成重大影响,登陆强度追平历史纪录。