浙江两次连阴雨过程及其降水特征异同对比分析

利用NCEP／NCAR1°×1°的分析资料,对比分析了分别发生在2009年和2010年相同季节不同年份的两次连阴雨过程的异同,重点分析它们降水特征和形成原因。结果表明,乌拉尔山和鄂霍次克海高压脊以及它们之间的宽广西风槽稳定维持是该季节连阴雨形成的有利环流背景。垂直上升运动是形成降水的必要动力条件,大气中充足的水汽输送和水汽在降水区的持续性辐合是连阴雨的形成的必要水汽条件。频繁南下的冷空气强迫暖湿空气抬升既直接导致了上升运动,同时也可以触发大气不稳定能量的释放,增强上升运动。连阴雨时期雨量主要集中在冷暖空气长期对峙,强锋区长时间维持的时期。强水汽输送和强水汽辐合在时间和空间上重合并且长时间维持有利于大范围的持续性暴雨天气发生。     

一次极端短时强降水天气分析

本文利用常规地面及高空观测资料、加密自动站资料及多普勒雷达资料等,从环境条件及雷达特征等方面对2019年鸡西市一次极端短时强降水天气进行分析,结果表明:强降水发生在宽广且深厚的西风槽稳定维持背景下,降水区中层有冷空气入侵,低层位于槽前暖湿气流中,一致的西南风输送水汽至降水区。850 hPa槽线是本次对流天气的触发系统,上冷下暖及午后地面温度迅速升高造成热力不稳定,另外,低层绝对水汽含量较高是本次短时暴雨发生的重要条件。从雷达产品上看,麻山区的降水是由多单体风暴形成的,其中包含有超级单体风暴,单体依次经过降水区,强对流过程持续3 h,一定的"列车效应"使其出现了短时暴雨天气。     

物理量计算(二)

三、水汽通量和水汽通量散度形成暴雨的必要条件之一,是要有足够多的水分。计算表明:单靠当地已有的水分,是不可能形成暴雨的,必须要有水汽源源不断输入暴雨区。这样,在作暴雨分析和预报时,一定要考虑水汽的输送问题。水汽通量和水汽通量散度,就是为了定量描写水汽输送方向、强度以及水汽的积聚情况,从而了解形成暴雨的水汽条件而引入的。     

2015年6月江淮梅雨暴雨增幅前后水汽输送特征对比

使用NCEP FNL再分析资料和GDAS资料,利用轨迹追踪模式HYSPLIT对2015年6月27日发生在江淮地区的一次台风远距离暴雨的水汽条件及其输送路径进行了初步分析。这次降水从天气形势来看为一次典型的江淮梅雨锋降水,在降水前后两日大尺度环境场无明显改变的前提下,发现27日的水汽传输较26日有显著增强。从轨迹模拟结果看,本次强降水区主要水汽通道为南海、孟加拉湾、索马里、黄海、西风带5条通道。中低层水汽输送对降水区影响较大,高层水汽输送较小。27日北部通道水汽输送减弱,南部受1508号台风低压环流减弱影响,西南水汽通道打通并进一步加强,水汽输送显著增强,对降水区的水汽贡献率达到87.06%。     

物理量计算及其在暴雨分析预报中的应用——水汽通量与水汽通量散度

形成暴雨的必要条件之一,是要有足够多的水分。这些水分是暴雨区已有的呢?还是靠外围流入的呢?计算表明,单靠当地已有的水分,是不可能形成暴雨的。因此,必须要有水汽源源不断地输入暴雨区。这样,在作暴雨分析和预报时,一定要考虑水汽的输送问题。水汽通量与水汽通量散度,就是为了定量描述水汽输送的方向、大小以及水汽在何处集中,从而了解形成暴雨的水汽条件而引入的。     

东北冷涡下辽宁省短时强降水统计与合成分析

利用2000—2014年6—8月常规资料、FNL资料和辽宁省逐时降水资料,将东北冷涡分为北涡、中间涡和南涡,统计每类冷涡短时强降水特征,并进行动态合成分析。结果表明:短时强降水共755次,冷涡下227次,冷涡强降水多发生在1~3 h内。6月短时强降水主要由中间涡引起,7、8月中间涡与北涡共同影响,有一定周期变化;而南涡没有在辽宁产生强降水。北涡水汽输送充沛,中间涡水汽条件较差,切变辐合场与水汽输送的结合是有利于强降水的重要因子。降水基本处于斜压区内,冷涡中心降水处在斜压区北侧和高空急流左前方,高空槽前或槽后的降水处在斜压区南侧和急流中心右后方,降水区附近多有高空急流形成的次级环流配合。槽后降水区干侵入活动明显,冷涡中心降水主要通过高位涡诱发气旋性环流而触发上升运动。     

与台风”海鸥”相关暴雨过程的水汽和干侵入研究

利用常规观测资料、NCEP/NCAR的1°×1°再分析资料和WRF3.2模式的模拟结果分析了一次由台风"海鸥"与西风槽远距离相互作用产生的山东暴雨过程的水汽和干冷空气活动。结果表明:水汽辐合主要来自南边界的水汽流入,南边界水汽输入的增强主要是台风向北的水汽输送造成的,对流层低层的低涡使水汽在山东中西部地区集中。南北方向水汽辐合的大小与降水量有较好的对应关系。暴雨过程中有明显干冷空气活动,暴雨初期,对流层顶的干冷空气先行侵入降水区,引起高层西风加速和辐散加强,进而导致上升运动发展。暴雨发展期,对流层中层(500 hPa或600 hPa)干冷空气由西北向东南以偏西气流的方式侵入降水区,与暖湿空气以东西风的形式辐合上升。暴雨强盛期,对流层中层不仅有来自中纬度西北方向的干冷空气侵入,而且还有来自高纬的干冷空气侵入。干侵入始终具有高层超前于低层的特点,有利于位势不稳定的发展。干冷空气与暖湿空气活动的加强使山东地区中低层锋生加强,激发非地转垂直上升运动,是上升运动加强的机制之一。暴雨过程中对流性不稳定和条件性不稳定共存,干冷空气侵入使等相当位温面倾斜及强迫暖湿气流沿锋面倾斜上升,有利于条件性对称不稳定的发展。     

2014年夏季一次那曲强降水的诊断分析和水汽来源的模拟研究

青藏高原作为“亚洲水塔”,研究其降水来源对我国水安全和水资源利用有重要意义。采用诊断分析和拉格朗日模式模拟的方法,对高原涡引起的一次那曲强降水进行了分析研究,确定了那曲地区的水汽来源并进一步量化了水汽源区对研究区夏季降水的贡献。结果表明：那曲上空上升运动强烈,且具备良好的水汽条件。有多次多个强对流云团相继生成,形成短时强降水。影响降水的绝大多数目标气块来自目标区域以南的相对较低的大气层,可追溯到孟加拉湾、阿拉伯海和印度洋。此外,青藏高原以西路径有一小部分目标气块来自中、低层大气。高层水汽主要为南亚高压反气旋输送。少数气块来自中国东部和南海。西边界和南边界的水汽输送为本次那曲强降水的主要来源,水汽源区主要为印度洋、阿拉伯海、印度、孟加拉湾、新疆和中亚。来自印度洋和阿拉伯海的水汽对降水区起到了关键的水汽贡献,局地水汽贡献忽略不计。     

一次强降水过程的热量和水汽收支分析

利用NCEP/NCAR每日4次全球再分析1°×1°网格资料,计算了2007年7月18日河北南部暴雨过程的水汽通量、视热源(Q1)和视水汽汇(Q2),分析了降水区热量和水汽收支的变化,并探讨了其垂直分布特征.结果表明:本次暴雨过程是由沿低涡切变线相继生成并强烈发展的中尺度对流云团造成的;当有强对流发生并伴有强降水时,就会有强的视热源Q1和视水汽汇Q2出现,且与强降水区基本对应,对流层上半部的相对冷层为暴雨区上空积云对流提供了极为有利的热力不稳定条件.     

2020年凉山州秋季异常连阴雨分析

利用NECP再分析资料和地面降水资料,对凉山州2020年9月10～17日连阴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次连阴雨过程从低层到高层影响系统稳定;孟加拉湾的西南气流带来持续的水汽输送和能量补充,同时强降水区也有明显的水汽辐合中心;中层显著的上升运动为强降水的发生提供了持久的动力支持;低层持续的冷平流为冷暖气流的交汇提供了有利的条件,冷暖气团交汇的能量锋区对于降水强弱分界有很好的指示意义。     

2005年陕西第一场透雨诊断分析

利用天气学方法和诊断分析技术分析了2005年陕西第一场透雨的成因和物理量特征,结果表明稳定的“东高西低”是第一场透雨的有利形势场,西南低空急流和地面回流为降水的发生和持续提供了充沛的水汽,陕西中南部地形的抬升是形成降水中心的原因之一;大降水区上空次级垂直环流的上升运动支位于秦岭山脉和黄土高原的迎风坡上空;水汽输送主要依靠副高西侧的西南低空急流;K指数≥30oC有利于透雨的产生;θse分析表明对流层中低层为对流不稳定。     

黄南“7·20”区域性中到大雨天气过程分析

利用常规气象观测资料、自动站资料和数值预报,对黄南2018年7月20日中到大雨过程从天气形势、物理量场、数值预报等方面进行分析。结果表明:大降水的影响系统是新疆分裂短波槽东移与南支切变共同作用,地面冷锋及中尺度副合线触发强降水。在大降水发生前,大降水区均处于高能区中,能量锋区基本上位于青海的东部,中低空层结不稳定,从低层到高层青海中东部整层为上升运动,最强上升速度在500hPa～400hPa之间;从各指数来看在强降水发生前不稳定指数增大;水汽源地孟加拉湾海域,沿副热带高压外围西南气流输送到大降水区,且配合中低层水汽通量辐合,高层辐散,为大降水区提供较强的水汽供应及水汽辐合,青海东至东南部q≥12g/kg。数值降水模式预报中,降水时段和降水落区与实况较吻合,但量级误差大,尤其对单站的短时强降水造成的大雨预报效果更差,需结合当地气象条件加以订正。     

西南低涡的初步研究

本文通过对一些个例的研究,分析了西南低涡的维持和发展条件,发现低涡的维持和发展主要靠中高层的辐散量要大于低层的辐合量,同时中高层凝结潜热的释放也起着相当重要的作用。分析指出,在低涡上空,对流层上层有两支气流,(上升气流和下沉气流),在对流层中下层也有两支气流,共同构成低涡的三维流场。其中对流层中下层的两支气流对天气变化有重要影响。西南低涡的东部和南部是主要的降水区,而降水的强弱和低涡东侧的上升气流强弱及大气层结、水汽辐合量有关。     

1215号“布拉万”台风暴雨及降水非对称性分布的成因分析

利用中尺度非静力模式WRF对2012年第15号台风“布拉万”在中国东北地区造成的暴雨过程进行了数值模拟,结合观测资料对模拟结果进行了验证,利用模式输出的高分辨率资料,对“布拉万”台风造成的强降水及其非对称性分布的成因进行了诊断分析。结果表明,模式很好地再现了台风登陆过程中的路径、强度变化和降水分布,受中纬度西风槽带来的干冷空气影响,“布拉万”台风登陆后的降水和环流结构具有明显的不对称性,降水主要集中在台风中心西北侧的能量锋区附近。水汽散度通量和水汽螺旋度能够较好地描述强降水过程的发生、发展及其非对称性分布的时空特征,在强降水区,水汽散度通量表现为正值强信号,而水汽螺旋度表现为负值强信号,在非降水区和弱降水区,两者均表现为弱信号。等熵位涡分析显示,对流不稳定只是此次台风暴雨前期和初始阶段的不稳定条件,而湿位涡(MPV)的湿斜压项(MPV₂)则是暴雨增强和出现非对称性分布的主要机制。在暴雨形成过程中,由于冷空气侵入造成了在台风环流西北侧湿等熵面的陡立倾斜和水平风垂直切变的增强,导致了气旋性涡度的显著增强,气旋性涡度增强造成的强烈上升运动将降水区东南侧输送过来的暖湿空气向上输送,从而导致了暴雨的发生,这其中条件性对称不稳定是降水得以加强的一种重要不稳定机制。     

"02.6"陕南大暴雨的结构及成因分析

通过诊断分析发现:(1)“02.6”强降水与6月上旬越赤道气流和季风爆发密切相关,携带大量水汽的偏南气流与冷空气于6月8日交汇在西北地区东部,导致了这次强降水的发生;(2)与暴雨区相联系,存在横越低空急流的经向垂直环流,暴雨区处于该垂直环流的上升支;(3)偏南和偏东气流水汽通道在西北地区东部交汇,水汽的辐合积聚主要在对流层低层和行星边界层内完成;(4)整层的视热源高值区在暴雨区附近呈东北—西南向分布,与切变线走向非常一致,降水产生的凝结潜热释放是强降水区大气的主要热源。同时,在大尺度上升运动区中低层存在一个条件对称不稳定建立的机制,使得在暴雨区,既存在深厚的热力不稳定机制,又存在水汽输入机制和热力不稳定的触发机制,从而形成强暴雨。     

一次孟加拉湾风暴Akash (0701) 对我国西南地区强降水过程的影响分析

孟加拉湾地区是全球热带气旋频繁活动的海域之一,孟加拉湾风暴常对我国青藏高原和西南地区造成严重影响.孟加拉湾风暴Akash (0701) 于2007年5月15～17日引发了云南、广西等地一次持续性强降水过程.本文利用地面降水资料、NCEP(the National Centers for Atmospheric Prediction)/NCAR(the National Center for Atmospheric Research)再分析资料和JMA(Japan Meteorological agency)卫星TBB(Black Body Temperature)资料,研究Akash对我国西南地区这次强降水过程的影响.结果表明:这次强降水过程发生在Akash与青藏高原低槽密切配合的形势下.Akash登陆减弱期间其对流云团移上青藏高原,加强槽前云系引发强降水.受孟加拉湾风暴高层辐散影响,南亚高压加强并北上控制我国西南地区,这增强了降水区的高空辐散,有利于上升运动发展.同时孟加拉湾风暴为降水区提供了充足的水汽输送.降水区的水汽净流入、湿斜压性增长以及强烈条件性对称不稳定是这次强降水产生的有利条件.研究还发现,低纬高原地形对孟加拉湾风暴偏南风的强迫抬升加剧了降水区的上升运动,有助于强降水的产生.     

一次南方冷季降水过程揭示的热带水汽羽与降水的关系

利用逐日降水量资料、FY-2E卫星资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对2012年1月13~16日的一次南方冷季降水过程进行分析,剖析了热带水汽羽形成的水汽输送源和动力机制,及其与降水的关系。分析表明,热带水汽羽不但表征了中高层孟加拉湾水汽的输送,它实际上反映了对流层整层水汽的输送、辐合,低层南海水汽输送带为水汽羽的维持和降水的产生做出了贡献;高空槽前急流与低空切变线的耦合促使了上升运动的形成,导致降水的产生。后期高空槽的移动填塞致使急流轴发生移动及转向,从而引导了热带水汽羽的移动,最终导致热带水汽羽的断裂消亡;热带水汽羽上不存在强对流云团,未形成强对流过程,但由于水汽输送条件较好,配合弱的上升运动产生了这次强降水过程。     

浙江北部一次热带低压引发的大暴雨过程分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2E卫星云图及相关定量产品,分析了2013年8月18—19日浙江北部一次大暴雨天气过程。结果表明:(1)热带低压是此次暴雨产生的直接影响系统,低压与副热带高压之间偏东风急流为暴雨产生提供了水汽和能量条件。(2)热带低压具有明显的不对称结构,其中心随高度西倾;强对流云团主要分布在500 hPa低压环流北侧,也是此过程强降水的直接制造者,其移动演变与强降水区移动演变一致。(3)卫星云图及相关产品分析表明,相当黑体亮温(TBB)、射出长波辐射(OLR)低值带对强降水区具有较好的指示意义,其值大小对降水强度有较好反映;在实际业务中,可结合实况和卫星云图及相关定量产品对预报及时作出订正。(4)此过程水汽主要来源于东海,边界层为水汽通量辐合区;强降水区与850 hPa假相当位温密集带垂直;地面中小尺度系统为暴雨产生提供了有利的抬升条件;杭州湾喇叭口地形对降水有明显增幅效应。     

WRF模式对江苏一次强降水过程的模拟分析

利用NCEP最终分析资料,使用WRF模式模拟了2008年7月22—23日出现在江苏的一次强降水天气过程。结果表明：WRF模式能较好地模拟出这次降水的区域,对这种中尺度天气系统具有良好的预报能力。在这次降水过程中,低空风场切变线和冷空气以及与高空急流的合理配置加强了强降水区垂直环流的发展,使降水区对流发展;而高空辐散、低空辐合的流场特征也促进了强降水的产生;这次过程的水汽输送在850hPa上最强,850hPa的强水汽输送是产生强降水必需的水汽条件;从能量方面看,江苏全境都处于K指数高值区,特别是江苏中北部有相当高的能量聚集,为强降水提供了不稳定条件。暴雨区上空螺旋度呈低层正中心、高层负值区的分布,螺旋度的高低层耦合是触发并维持低压暴雨的动力机制。     

2009年7月17日唐山地区强降水成因分析

利用常规天气资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2009年7月17日唐山地区暴雨天气过程进行分析。结果表明：强降水是暖湿空气向北输送与低层冷空气交汇引起的。降水前期,唐山地区中低层水汽强辐合为强降水提供了水汽条件。冷空气从底层侵入,抬升暖湿气流,低层暖锋锋生使对流不稳定性增大,上升运动加强,降水量增大。强降水区存在低层辐合、高层辐散和斜升运动机制。850 hPa湿位涡正压项MPV1〉0区域较好地反映出冷空气活动特征,强降水出现在MPV1零线附近偏冷空气一侧。