梅雨锋暴雨过程潜热及反馈机理个例分析

在对2003年6月24~25日的一次江南北部梅雨锋暴雨过程进行合理模拟的基础上,应用模式输出资料,系统分析了暴雨过程中大尺度稳定凝结加热(Hs)及对流凝结加热(Hc)的时空分布特点以及其潜热在暴雨过程中的反馈作用。研究表明在这次暴雨过程中,主要以Hc为主,平均的Hs、Hc均主要分布在900~250 hPa,最大值位于400 hPa附近;在暴雨发展过程中,Hs、Hc随暴雨的增大而增大,且加热层次不断加深;去除潜热的“干”敏感性试验表明,潜热释放加热了深厚的大气层,使得高层加压辐散,暴雨北侧高空西北急流加强,低层减压辐合,暴雨南侧的低空西南急流加强,同时使得低层的切变线得以维持加强。     

黄山地区梅雨期暴雨个例的诊断分析

应用NCEP再分析资料,通过计算ω方程非绝热加热项对垂直速度贡献大小,详解非绝热加热凝结潜热释放对梅雨暴雨反馈机理,分析黄山地区2008年6月9-10日连续两场梅雨期大暴雨动力特征,表明潜热释放加强了暴雨区垂直运动和暴雨中尺度系统发展;梅雨锋上降水存在两种不同性质降水:一种是与切变线、低涡等相联系的大尺度连续性降雨,另一种是因对流性降水加热造成中尺度强降雨;其次黄山山脉地形及其摩擦对暴雨的增幅作用也不可忽略.     

一次梅雨暴过程中潜热的计算分析

本文针对1991年7月5日20时-6日20时一次江淮梅雨过程，计算了潜热的释放，并揭示出潜热具有以下特点：（1）在整个梅雨锋暴雨过程中有大量凝结潜热释放，且在梅雨锋暴雨的强盛时期潜热释放最多。（2）在此次梅雨锋暴雨过程中对流凝结潜热的释放明显大于大尺度稳定凝结潜热的释放，且主要集中在650hPa-550hPa，它的强弱变化与实际降水强度变化成正比。     

1991年江淮持续性特大暴雨的夏季风活动分析

文章分析了1991年江淮梅雨期间的东亚夏季风活动及其在梅雨期对流性暴雨形成中的作用。结果指出,第一场暴雨发生在夏季风暴发之前,它主要受副热带西风气流影响;后两场暴雨期间由于副高和东南季风稳定少动,西南季风的暴发和活动起了十分重要的作用,其进退演变导致了江淮梅雨的维持和中断。西南季风的一个重要作用是将热带地区（阿拉伯海及孟加拉湾）对流性很强的大气输送到江淮一带,由此使江淮流域在梅雨中后期形成了远强于一般年份的对流性降水,特别是第三场暴雨。文中通过定义低纬偏西风强度,讨论了强风带上强风速核的地域分布和传播特征。     

1998年长江流域梅雨期暴雨过程的水汽输送特征

通过对1998年第二次青藏高原大气科学试验期间的加密观测资料、NCEP／NCAR资料、1998年6—7月暴雨2个关键强降水时段水汽通量特征的诊断分析及其区域边界水汽输入问题的数值模拟研究表明：1998年长江流域特大暴雨过程是在有利的持续异常且稳定的大尺度环境场及中尺度风场的配合下发生的；6月与7月水汽输送特征存在差异；高原中部区域西边界与中国区域南边界的水汽输送对此次梅雨期特大暴雨的形成均有重要作用，即水汽源及其侧边界水汽通道特征的显著变化对梅雨期不同阶段长江流域特大暴雨的形成、发生和发展作用明显；水汽的时空分布特征为长江流域持续性特大暴雨的预报提供了着眼点。     

一次黄河气旋特大暴雨过程分析

中国东部位于东亚季风区,随着东亚夏季风的爆发、盛行和向北推进,东亚夏季风主雨带明显自南向北移动,在中国东部地区依次形成华南前汛期雨期、江淮梅雨季和北方雨季。这三个雨季和地区也是暴雨多发期和地区。因而中国地区的暴雨既不同于印度季风区的热带类型暴雨,也不同于北美与欧洲地区中纬度型的暴雨,它是由热带季风气流与来自中高纬的冷空气强烈相互作用下发生的,不但强度大,而且持续时间长和范围广。早在20世纪初期,中国科学家就开始研究中国暴雨,经过长期的努力,在暴雨理论、暴雨分析和预报方面,获得了重大的进展。本文将对中国暴雨的理论与重要进展作一综述和评论,共包括四个方面：（1）中国暴雨的主要气候特点;（2）中国暴雨理论研究的发展历程;（3）中国暴雨发生机理研究的主要成果;（4）未来中国对流尺度暴雨理论研究的挑战。

     

华南汛期暴雨过程的潜热计算分析

利用NCEP/NCAR每日4次全球再分析1°×1°网格资料,计算了发生在华南汛期一次强暴雨过程中的潜热,并探讨了这次强暴雨过程中潜热的演变及垂直分布特征。结果表明:华南汛期暴雨过程中存在大量的潜热,其变化与暴雨强度的演变相一致。暴雨区上空强烈的对流凝结潜热在这次暴雨过程中起了主导作用。在垂直方向上对流凝结潜热的极大值呈双峰型特征,极大值所在高度随着暴雨的增强有上传的趋势。大尺度凝结潜热的极值大小及其所出现的高度层都异于对流凝结潜热。     

一次华南低空急流和暴雨过程的对比数值试验

在文献「４」成功地模拟华南前汛期一次低空急流和暴雨过程的基础上，分析讨论了４个对比数值试验。结果表明：凝结潜热加热和青藏高原大地形对暴雨的产生，华南低空急流的维持是十分重要的；不同的边界层过程以及华南地形的作用只表现在雨量的大小和分布上。     

一次梅雨锋暴雨过程的数值模拟及机理分析

对2003年6月24、25日的江南北部暴雨过程进行了数值模拟及其结果分析。研究表明：这是一次在高空槽、低空切变线及高低空急流的共同影响下,冷暖空气交汇形成梅雨锋而引发的降雨;在暴雨过程中,高低空急流的共同作用对暴雨的发生发展起着重要作用,风场的特殊结构,使得中空出现三个无辐散层、两个垂直上升运动中心,从而维持了整层的垂直上升运动;去除潜热的“干”敏感性试验表明,潜热释放加热了深厚的大气层,使得高层加压辐散,暴雨区北侧的高空西北急流加强,低层减压辐合,暴雨区南侧的低空西南急流加强,同时使得低层的切变线得以维持加强。     

一次大范围强降水天气过程分析

利用micaps下发的常规地面、高空、有关物理量场和自动站等资料,对2009年4月23-25日梧州出现的大范围强降水过程进行分析,表明此次强降水过程是由高层南亚高压与500hPa南支波动配合,及700hPa西南冷涡、和850hPa的低涡急流切变东移共同作用造成的.垂直速度、涡度、散度、水汽通量散度等物理量在这次的强降水过程中有较好的配合.     

Cause of Extreme Heavy and Persistent Rainfall over Yangtze River in Summer 2020

Record-breaking heavy and persistent precipitation occurred over the Yangtze River Valley (YRV) in June-July (JJ) 2020. An observational data analysis has indicated that the strong and persistent rainfall arose from the confluence of southerly wind anomalies to the south associated with an extremely strong anomalous anticyclone over the western North Pacific (WNPAC) and northeasterly anomalies to the north associated with a high-pressure anomaly over Northeast Asia. A further observational and modeling study has shown that the extremely strong WNPAC was caused by both La Ni?a-like SST anomaly (SSTA) forcing in the equatorial Pacific and warm SSTA forcing in the tropical Indian Ocean (IO). Different from conventional central Pacific (CP) El Ni?os that decay slowly, a CP El Ni?o in early 2020 decayed quickly and became a La Ni?a by early summer. This quick transition had a critical impact on the WNPAC. Meanwhile, an unusually large area of SST warming occurred in the tropical IO because a moderate interannual SSTA over the IO associated with the CP El Ni?o was superposed by an interdecadal/long-term trend component. Numerical sensitivity experiments have demonstrated that both the heating anomaly in the IO and the heating anomaly in the tropical Pacific contributed to the formation and maintenance of the WNPAC. The persistent high-pressure anomaly in Northeast Asia was part of a stationary Rossby wave train in the midlatitudes, driven by combined heating anomalies over India, the tropical eastern Pacific, and the tropical Atlantic.     

Mesoscale Moist Adjoint Sensitivity Study of a Mei-yu Heavy Rainfall Event

The mesoscale moist adjoint sensitivities related to the initiation ofmesoscale convective systems (MCSs) are evaluated for a mei-yu heavyrainfall event. The sensitivities were calculated on a realistic backgroundgained from a four-dimensional variational data assimilation ofprecipitation experiment to make the sensitivity computation possible andreasonable within a strong moist convective event at the mesoscale. Theresults show that the computed sensitivities at the mesoscale were capableof capturing the factors affecting MCS initiation. The sensitivities to theinitial temperature and moisture are enhanced greatly by diabatic processes,especially at lower levels, and these sensitivities are much larger thanthose stemming from the horizontal winds, which implies that initiation ofMCSs is more sensitive to low-level temperature and moisture perturbationsrather than the horizontal winds. Moreover, concentration of sensitivitiesat low levels reflects the characteristics of the mei-yu front. The resultsprovide some hints about how to improve quantitative precipitation forecastsof mei-yu heavy rainfall, such as by conducting mesoscale targettedobservations via the adjoint-based method to reduce the low-level errors inthe initial temperature and moisture.     

海南2008年秋季持续性暴雨过程的物理机制分析

利用地面常规与加密自动站降水观测、卫星云图、NCEP FNL全球分析等资料对2008年10月12—14日海南持续暴雨天气过程进行诊断分析。分析表明:热带低压、冷空气以及副热带高压三者的相互作用,导致海南低空出现持续的东(东南)风急流,该急流在海南东部沿海形成的向岸风辐合及地形强迫抬升是MCS的重要触发机制,其暖湿输送作用是暴雨区不稳定能量得以循环建立的主要途径。南海东北风冷涌前沿强辐合、潜热加热以及高空强辐散有利于热带扰动的发展与维持。热带低压与冷空气相互作用导致大气斜压性增强,地转强迫作用与惯性振荡机制使得低压北侧东北风急流加强。东北与东南急流之间的形变与辐合导致持续锋生过程,锋生强迫产生的热力直接环流上升支与低空急流左前侧次级环流上升支是对流系统发展的主要动力触发机制,低空强潜热加热也有利于对流向更高层次发展。     

一次江淮切变线暴雨过程的数值模拟与诊断分析

采用非静力中尺度模式WRFV3.3对2010年7月12-13日一次江淮切变线暴雨过程进行数值模拟,分析了暴雨形成的大尺度环流条件、中尺度气旋演变,并对涡旋与变形场的相互作用指数VDI与降水之间的关系进行了探讨。结果表明：本次暴雨过程为典型的切变线降水过程,是在高层200 hPa强大的南亚高压稳定少动,中层500hPa短波槽生成东移、西太平洋副热带高压维持的背景下,由低层700 hPa和850 hPa切变线上中尺度低涡以及地面梅雨锋扰动的共同作用造成的。WRFV3.3较好地模拟了本次暴雨过程的雨带和暴雨中心。中尺度气旋发生于长江中下游呈东北-西南走向的切变线上,暴雨发生于700 hPa切变线南侧、低空急流轴的左侧,急流轴上的大风速中心与1 h雨强有较好的对应关系。中尺度涡旋与大风速中心之间存在着明显的相关性,风速增强,涡旋增强。VDI指数对降水中心和强度有较好的指示性,有助于在实际预报业务中对降水中心和强度做出正确判断。     

江淮流域持续性暴雨过程前期环流特征

利用NCEP逐日再分析资料,通过合成分析以及滑动平均的低通滤波效果分析在江淮地区持续性暴雨过程发生前的环流场特征。研究认为持续性暴雨过程前期环流特征主要有以下几点:澳大利亚高压强度变化幅度小,马斯克林高压强度变化幅度大,两者之间呈现此消彼长的关系;副热带高压明显比常年偏强,脊线平均位置偏南,西脊点平均位置偏西;南亚高压属于西部型,强度偏弱,东伸脊点偏东;南亚高压的东伸脊点与副高的西伸脊点具有明显的相向而行,相背而去的活动特征;副高脊线比南亚高压脊线偏南4～6个纬距,并且两者具有步调一致的南北移动,但是南亚高压脊线移动时间比副高脊线提前1天左右。     

一次持续强降水过程中惠州预警信号的发布

2005年6月中、下旬惠州全市范围内发生持续强降水过程,降雨量级达到大暴雨或特大暴雨,全市各台站均发布了不同等级的预警信号。通过分析这次持续强降水期间预警信号的发布工作,总结出预警信号发布工作中成功和失误的经验:正确理解各级信号的意义、估计回波发展情况并建立预警指标、建立市县联防机制,从而准确把握发布时机。     

“2004.7”沙澧河流域特大暴雨成因分析

应用常规、加密气象资料及卫星云图,分析了2004年7月16～17日沙澧河流域特大暴雨成因.结果表明：高、低空急流耦合区中西南低涡及MCC特征云团的形成和维持是造成此次特大暴雨的直接影响系统.提出利用逐时的中尺度辐合中心、卫星红外云图云顶亮温及雷达回波降水率做中尺度雨团量级预测思路.     

1996年7月洞庭湖流域持续性暴雨过程分析

1996年7月洞庭湖流域发生了严重的洪涝灾害。利用观测资料进行诊断分析表明：(1)这次大洪水是由梅雨锋西端高空槽前的持续性大面积暴雨引起;(2)引起持续性暴雨的直接原因是MCS形成后停滞少动,并在同一地区连续多次生消;(3)由于高空槽长时间维持在长江中游地区,对流层低层的暖平流等大尺度强迫使暴雨区能较长时间维持上升运动,同时低层持续强的水汽辐合和位势不稳定能量的输送为暴雨持续地发生提供了充足的水汽和能量。     

大连大暴雨天气过程个例分析

利用常规资料以及卫星、雷达、自动站等探测资料对2004年8月27-28日大连地区出现的局地暴雨、大暴雨天气进行分析,探讨此次大暴雨过程的特征与成因。此次大暴雨过程是在稳定的大尺度环流形势下,由3次中小尺度系统直接导致的。其中,副高稳定、东部高压脊加强少动是产生这场大暴雨的基础;同时在高空槽前正涡度平流的作用下,对流层中低层出现明显的降压,产生强烈上升运动,低层暖湿气流抬升促使对流不稳定能量爆发形成局地强对流和暴雨。     

Study on a Mesoscale Convective Vortex Causing Heavy Rainfall during the Mei-yu Season in 2003

The strong heavy rainfall on 3-5 July 2003 causing the severe flooding in Huaihe River basin (HRB), China is studied. It is noted that there are sometimes mesoscale convective vortex (MCV) in East Asia during the mei-yu season. Simulation results from the ARPS (Advanced Regional Prediction) data analysis system (ADAS) and WRF model were used to study the development of the mesoscale convective system (MCS) and mesoscale convective vortex (MCV). It is confirmed that the MCV formed during the development of a...