急流切变线暴雨的诊断分析

一、前言 通常,梅雨雨带位于低空700hPa江淮切变线及地面静止锋之间,如果切变线上有西南涡东移,在长江中下游地区往往有锋面气旋生成并伴有暴雨。此时雨带和暴雨区可用切交线和地面锋加以确定。当地面锋很弱     

初夏南亚高压转型与季风垂直环流的关系

本文通过对1979年6月21日至7月7日期间100毫巴南亚高压转型与李风垂直环流关系的分析,指出:当南亚高压为西部型时,我国东部季风流管呈近东西走向,110°—130°E季风流管轴位于25°N附近,强度偏强,这时雨带明显,分布在30°N附近;当转为东部型后,120°E附近的季风流管轴移至27.5°N,西端未动,季风流管转为东北—西南走向,强度减弱,相应的雨带也北抬减弱。同时指出在西部型转东部型过程中,在南亚高压环流控制期间,在对流层下部存在着一个纬向涡旋,与高压中心位置对应,它随着南亚高压东移而东移,对李凤垂直环流强度有直接的影响。因此在考虑季风垂直环流演变时,不仅要研究100毫巴南亚高压的演变,而且还要注意从高原东移的纬向涡旋对季风垂直环流的影响。     

双雨带过程中的回流暖区暴雨个例对比研究

利用常规观测资料、NCEP 1 °×1 °FNL资料、自动站降水资料,对华南两次双雨带过程中的回流暖区暴雨个例进行了对比分析,结果表明:(1)与暖湿的南到西南气流相比,变性高压脊后部回流的东到东南气流具有一定干冷属性,边界层两支不同性质的气流汇合形成辐合渐近线和边界层锋区。回流暖区暴雨实际是先有回流、预先在东侧形成浅薄的冷池,后有高空槽加深东移、带来边界层西南风,与东南风辐合,形成低层辐合抬升条件,西南风暖平流使边界层锋区加强并缓慢东移,产生的暴雨。回流和高空槽均起到关键的作用;(2)回流暖区暴雨区域在边界层内具有弱对流性不稳定或湿中性层结、而在中低层具有明显对流性不稳定,其发生发展机制有别于锋前暖区暴雨和典型锋面暴雨;(3)边界层较大水平螺旋度与回流暖区暴雨有良好对应关系,对回流暖区暴雨预报有指示意义,是回流暖区暴雨区别于锋面暴雨的重要动力学特征;(4)回流暖区的水汽输送主要集中在850 hPa以下,以925 hPa最显著,北侧锋区的水汽输送主要集中在850~700 hPa;南北两支雨带低层的水汽输送通道可能存在部分重合,当南侧暖区雨带的对流发展起来后,部分水汽可能被南侧辐合系统截留,从而影响北侧的水汽输送强度。这可能是导致北雨带降雨强度不如南雨带的一个原因。      

高原及冷空气对1998和1991年夏季西太副高及雨带的影响

为了寻找西太副高南北急剧摆动的中、短期预报着眼点 ,本文利用 1998和 1991年 6～ 8月的逐日天气图资料、第二次青藏高原气象科学试验的实测资料 ,以及NCEP/NCAR的 2 .5°× 2 .5°经 /纬度格点的日平均u、v及高度再分析资料等 ,分析了高原涡东移、南亚高压南北摆动 ,以及北方冷空气入侵等对西太副高脊线及其相伴雨带摆动的影响。主要结论如下 :1)凡高原东部气柱平均厚度ΔH3 0 050 0 ≥392gpdm时 ,未来高原涡将东移出高原 ,激发西南涡产生东移 ,使西太副高南落 ,长江中、下游流域产生暴雨 ;2 )南亚高压东段脊线和西太副高西段脊线的南北摆动趋势相同 ,但前者更稳定 ,且常提前 3天 ,可据此预报西太副高的摆动及其相伴雨带的位置 ;3)若北方有冷空气持续南下 ,华北与华南、江南分别出现 2m·s-1以上的南风负、正距平 ,将易在该南风正、负距平过渡区且偏于负距平区一侧产生暴雨 ,并使西太副高稳定少动。     

一次广东典型龙舟水暴雨过程的扰动形势分析

“龙舟水”期间的极端降水,常以近似平行的多条雨带出现,过量的降水会造成流域的或大范围的洪涝灾害。分解大气中的基本变量为瞬变气候与瞬时扰动两个部分,用后者揭示龙舟水期间强降水的区域分布特征。2020年6月5—9日出现在广东省中部和北部地区的多条近似平行的雨带和闪电高密度带只是华南和江南区域降水过程中的一个片段。分析结果表明:控制这片区域雨带活动的是南北两侧缓慢东移的扰动反气旋环流系统。在黄海扰动反气旋环流的南边缘和南海扰动反气旋环流的北边缘各形成了一条扰动风切变线与湿涡度扰动线对应,在它们之间形成了一个扰动低压气流区和其中的多个湿涡度扰动条带,决定了其中条状雨带的走向。分解欧洲中期天气预报中心(ECMWF)模式产品可以提前1~5天获得指示两个扰动反气旋环流系统和扰动低压气流区中湿涡度扰动分布的信息。      

2002年南海季风建立及其雨带变化的天气学研究

利用南海海 气通量观测试验资料结合NCEP ,GPCP以及GMS - 5云图资料 ,综合分析了 2 0 0 2年 5～ 6月南海西南季风建立过程及其雨带变化 ,确定 5月 14日西沙及北部海区西南季风爆发 ,5月 15日整个南海季风爆发 ,季风爆发时间属于正常年 ;季风爆发时风向、风速、云量、降水、湿度、辐射及海面温度等要素都发生突变。这种突变是由大气环流的突变造成的。季风爆发前后大气环流变化过程是 :80～ 90°E越赤道气流加强 ,同时印缅低压加深 ,孟加拉湾南北向气压梯度增大 ,而后东亚大陆上气旋发展东移 ,副热带高压东撤 ,孟加拉湾低压槽前的赤道西风突然加强越过中南半岛 ,南海北部首先出现强西南风 ,继而南海季风迅速地全面爆发。孟加拉湾西南风加强到南海季风爆发是一个连续的过程 ,大陆冷空气南下起了重要的作用。南海季风爆发时呈现单雨带型 ,而后由单雨带型转变为双雨带型 ,雨带受副热带高压和季风系统共同影响 ,并且随着副热带高压移动位置变化。     

2007年7月新疆三次暴雨过程的水汽特征分析

利用新疆99个气象站日降水量资料和NECP/NCAR一天4次1°×1°再分析资料,分析了2007年7月8-11日、15-17日和27-29日新疆3次暴雨过程的水汽输送和收支特征。雨型I(8-11日)的雨带位于天山山区及其北麓,雨型II(15-17日)的雨带位于新疆东部地区,雨型III(27-29日)的雨带位于天山以北的北疆地区。结果表明,这3种典型雨型的水汽输送路径有明显的差异,雨型I存在西风气流、河西走廊至新疆的低空偏东急流和青藏高原向北气流3支水汽输送路径,西方路径水汽输送量最大,这3支水汽输送气流在天山山区及其北麓强辐合并引发暴雨。这是由700hPa贝加尔湖脊发展、对流层中亚低涡强烈发展、快速东移和500hPa新疆脊逐渐东移所造成的。雨型II的水汽输送为西方、东方、南方和北方路径,4支水汽在东—西向和南—北向强辐合并引发暴雨。这种异常的水汽输送是由700hPa柴达木低压发展、500hPa乌拉尔脊东北向发展、中亚低涡东南移动和新疆脊配置所致。雨型III主要为西风气流和贝加尔湖至新疆低空偏东急流输送水汽,东、西方水汽在天山以北区域发生强辐合并造成暴雨,偏东水汽输送来自于贝加尔湖、孟加拉湾、南海和热带西太平洋,其水汽输送量大于西方路径。这种异常水汽输送是由中亚低涡东移、西太平洋副热带高压北伸与贝加尔湖脊叠加且贝加尔湖脊西伸配置所造成的。     

多种气象资料在荆门暴雨分析中的应用

本文利用常规气象观测资料、加密自动气象站降水资料、卫星云图和SWAP强对流路径预报资料、多普勒雷达以及风廓线雷达资料,用天气动力学诊断方法,对2013年一次影响湖北省荆门地区的江淮气旋暴雨过程进行分析,结果表明:(1)此次暴雨过程是由于中高纬有高原槽发展东移,槽前正涡度平流作用使得低层西南涡加强,低层减压形成江淮气旋,气旋东移发展而产生暴雨;(2)强降雨主要集中在两个时段,分别与西南涡加强东移和江淮气旋生成有很好的对应;(3)500h Pa垂直速度表明,强上升运动区的移动方向与雨带移动方向一致;水汽通量辐合中心发展并向东北方向移动,跟强降水有直接的对应关系;(4)风廓线雷达反演的热成风温度平流变化,大气折射率常数大值中心以及SWAP的强对流云团的路径外推预报对本地强降水发生位置具有重要的指示意义。     

梅雨锋暴雨中尺度对流系统触发和组织化的观测分析

利用观测和NCEP再分析资料,对2015年6月26-28日江淮流域梅雨锋暴雨天气对流的触发和中尺度对流系统（MCS）的组织方式进行了分析。结果表明:梅雨锋附近发展的2个线状中尺度对流系统是暴雨的直接制造者。MCS2的发展有2种组织方式,26日夜间到27日凌晨,东西向雨带的不断后部建立和随后对流单体的列车效应是其发展的主要方式。27日凌晨到白天,初期新单体不断在线状MCS2的南缘触发,形成多个近乎平行的东北-西南向短雨带,后期梅雨锋锋面雨带从西部不断东移,经过强降水区;对流元有2种尺度的组织方式:新生对流单体沿着单个雨带向东北方向的列车效应以及东北-西南向雨带沿线状中尺度对流系统向东平移的"列车带"效应;持续的后部建立型和沿着同一路径不断的"列车带"效应使MCS2发展和维持。梅雨锋前不稳定空气的地形抬升和边界层辐合上升是初始对流的主要触发机制;26日夜间对流产生的冷池对对流的触发和MCS2的组织化及维持起重要作用,中尺度对流系统的组织特征和发生、发展受近地面环境场制约。      

罗莎(0716)台风外围螺旋雨带中尺度结构的双多普勒雷达试验研究

强台风罗莎(Krosa)于2007年10月7日15:30在福建省福鼎和浙江省苍南交界处第三次登陆,登陆期间,"罗莎"外围螺旋雨带恰好穿越宁波和舟山双多普勒雷达同步观测区。利用双多普勒雷达三维风场反演技术对双雷达时间同步探测资料进行风场反演,研究了螺旋雨带的三维风场结构。在螺旋雨带内部低层有多个强回波区。3 km高度以下,在雨带上游,雨带外侧水平速度与雨带夹角较小,内流较弱;雨带下游,水平速度与雨带夹角逐渐增大,内流较强;在雨带内侧有明显的外流。垂直剖面内,雨带外侧低层有明显的内流,气流从雨带外侧2 km高度以下的低层进入雨带;而在雨带内侧存在明显的外流,两支气流在雨带内部低层辐合,在雨带内部形成强回波区;外围螺旋雨带切向速度分量随高度增加而逐渐减小,最大速度区在2 km高度。     

一次华南双雨带暴雨中的位涡演变与雨带间的相互作用

利用实况资料和WRF中尺度数值模式对2008年6月12日18时—14日00时的华南双雨带暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析。结果表明:随着锋面的南压,在锋面的西南方向(广西沿海)生成一低涡,该低涡作为位涡源在中高层表现稳定,分别为锋面雨带(北雨带)与暖区雨带(南雨带)提供正位涡。南雨带对北雨带的作用主要体现在中层(112~114°E附近),南雨带中有位涡的大值向北输送,其输送过程导致两条雨带在该处相连,而在115°E以东的南雨带则无明显的输送过程。同时,北部高空槽中也有大值位涡向北雨带输送,以维持北雨带。研究还发现,本次过程中暖区暴雨与锋面暴雨雨带的结构差异明显,锋面雨带的结构与传统雨带的结构比较一致;有利于暖区暴雨降水的形势主要表现在中高层。RIP轨迹模式的结果也表明,质点在运动过程中位涡的输送源是位于广西沿海的低涡,可见该位涡源对双雨带形成有重要的作用。     

梅雨暴雨期重力惯性波的发展与雨带的活动

由1991年7月5—6日一次梅雨期暴雨过程的中尺度扰动场分析, 发现高低层重力惯性波的发展与传播和雨带、低涡的发展与传播有密切的联系, 高低层重力惯性波有明显不同的传播形式。结果表明:降水初期, 对流不稳定激发出重力惯性波, 低层南部相对稳定, 有向南传播的重力惯性波, 高层出现传播的重力惯性波, 高低层向南传播的重力惯性波有利于多条雨带的形成; 降水中期, 高层的重力惯性波出现围绕低层涡旋中心逆时针旋转, 降水也开始加大并东移; 高层向北传播的重力惯性波可导致低层的涡旋和降水发展。     

中国东部夏季雨带推进过程的年际、年代际变化

利用中国东部355站夏季逐日降水资料,定义了空间均一化降水指数,并利用联合经验正交展开(EEOF)等方法研究了中国东部夏季雨带推进过程的年际变化和年代际变化特征.结果表明:中国东部夏季雨带以110°E为界分东西两个雨带中心向北推进,且由于两雨带进程不一致,致使整个东部夏季雨带呈东北-西南向向北推进;当雨带推进偏强时,雨带易偏北,夏季多出现Ⅰ型降水分布,雨带推进偏弱时,雨带易偏南,夏季多出现Ⅱ型、Ⅲ型降水分布;中国东部夏季雨带推进强度在1966年和1979年发生明显突变,1957-1966年雨带推进偏强,而在1979-1989年雨带推进偏弱.     

孟加拉湾西南季风与南海热带季风季节内振荡特征的比较

采用美国国家环境预报中心的向外长波辐射和风场资料及日本气象厅的降水资料,用30-60d滤波后的夏季风指数在孟加拉湾和南海的区域平均值分别代表孟加拉湾西南季风和南海热带季风季节内振荡,对两支季风的季节内振荡特征进行比较分析,发现孟加拉湾西南季风的季节内振荡和南海热带季风的季节内振荡在夏季风期间(5-10月)都有约3次半的波动.夏季风期间,在阿拉伯海-西太平洋纬带上,夏季风的季节内振荡有4次从阿拉伯海的东传和3次从西太平洋的西传,其中7月后东传可直达西太平洋.孟加拉湾和南海在夏季风期间都有4次季节内振荡的经向传播,但孟加拉湾在约15°N以南为季节内振荡从热带东印度洋的北传,在约15°N以北则为副热带季风季节内振荡的南传;而在南海则是4次季节内振荡从热带的北传.在以孟加拉湾西南季风季节内振荡和南海热带季风季节内振荡分别划分的6个位相中,都存在1-3位相和4-6位相中低频对流、环流形势相反的特征,这是由热带东印度洋季节内振荡的东传和北传所致.热带印度洋季节内振荡沿西南-东北向经过约14d传到孟加拉湾,激发了孟加拉湾西南季风季节内振荡的东传,经过约6d到达南海,激发了南海热带季风季节内振荡的北传,经过约25d到达华南,形成热带印度洋季节内振荡向华南的经纬向接力传播(45d).孟加拉湾西南季风季节内振荡所影响的降水主要是在20°N以南的热带雨带随低频对流的东移而东移;而南海热带季风季节内振荡所影响的降水除了这种热带雨带随低频对流的东移外,还有在20°N以北的东亚副热带地区存在雨带随南海低频对流的北移而北移.     

长江中下游夏季雨带分型及其年代际变化Ⅱ：数值模拟

在对长江中下游夏季降水进行分型的基础上,分析了长江流域南北两支雨带与春季太平洋海温的相关关系,并采用NCAR/CAM 3.0大气环流模式对前期海温进行了敏感性试验,结果表明：赤道东太平洋区域（150～90°W,5°S～5°N）的海温异常对两支雨带夏季降水有重要影响,海温正异常时南支雨带旱、北支雨带不明显,海温负异常时南支雨带涝、北支雨带旱;前期赤道东太平洋海温强迫可以在北半球对流层激发出遥相关波列,并影响长江流域南北两支雨带的旱涝分布,前期赤道东太平洋海温对南支雨带的影响比北支雨带大。     

超强台风韦帕（0713）螺旋雨带中尺度结构双多普勒雷达研究

超强台风＂韦帕＂（Wipha）是2007年登陆中国大陆最强的台风,在浙江省造成了特大暴雨。利用宁波和舟山双多普勒天气雷达同步观测资料,对＂韦帕＂的两条螺旋雨带进行了双雷达三维风场反演;并综合利用组网雷达拼图数据等资料,对螺旋雨带的三维精细结构进行了分析。研究表明：（1）两条螺旋雨带的三维结构有很多相似之处。螺旋雨带内部低层有多个强回波区,水平速度大值区主要分布在强回波带上;强回波带的低层有较强的上升气流,最强上升气流超过4 m/s。在螺旋雨带中存在多个辐合辐散对、上升下沉气流对,这对于螺旋雨带的维持和进一步发展具有重要作用。在沿着台风中心的垂直剖面内,螺旋雨带内部的强回波区向雨带外侧倾斜。雨带外侧2 km高度以下的低层有较强的内流,最大值为5 m/s;雨带内侧有较强的外流,2 km高度以上均受外流控制;内流和外流在雨带中部低层汇合抬升。切向速度的强中心出现在3 km高度,速度值随高度增加而逐渐减小。（2）两个时段的螺旋雨带也存在差异。前一个时段的螺旋雨带对流发展更旺盛,45 dBZ的回波高度为4.8 km,而后一个时段的螺旋雨带45 dBZ的回波高度仅3.2 km。垂直剖面内,前一个时刻螺旋雨带低层辐合更强,最强辐合值超过-15×10^-4s^-1,正是由于低层的强辐合和充足的水汽供应,才使得雨带内部中低层的回波发展旺盛。     

近千年中国东部夏季雨带位置的变化

提出一个把中国东部夏季雨带位置划分为8类的方案：内蒙古、华北、黄河下游、淮河、长江、江南北部、江南南部、华南。建立了1470-2005年8类雨带的档案。8类雨带又可归并为4类：华北、黄淮、长江、江南。建立了1000 -1999年4类雨带的档案。这两份档案显示气候温暖时雨带在长江的频次高,而气候寒冷时雨带在黄淮的频次高。     

东亚大气环流由冬向夏的转变时间及其特征

利用NCEP/NCAR再分析数据集及CMAP降水资料分析了东亚大气环流由冬转夏的可能时间及其特征。结果表明,3月底4月初,东亚与西太平洋对流层纬向热力差异由东暖西冷转为东冷西暖,对流层低层大陆高压东移,使得纬向气压梯度发生逆转。与此同时,对流层低层偏南风建立,经向垂直环流也发生季节逆转。同时,3月底4月初华南已出现持续性降水雨带。所有这些特征都表明东亚大气环流可能在3月底4月初已经由冬季型开始转为夏季型。     

2003年夏季的异常天气及预测试验

简要介绍了2003年夏季的异常天气和中国科学院大气物理研究所2003年汛期预测的结果.夏季淮河流域强降水集中发生在2周之内,引发了淮河流域的大洪水.6月底至7月上旬副高、季风涌、青藏高原东移的α中尺度高空槽以及冷空气的活动,3次处于最有利于暴雨发生的配置,梅雨锋上的扰动频繁,导致淮河流域出现引发大洪水的3次大暴雨过程.南方持续高温酷暑天气与副高的异常活动有关,特别是7月下旬至8月,西太平洋副高稳定控制江南地区.与南方的高温相反,北方凉夏是因为中纬度地区处于平直的低压带中,多小波动活动.预测系统对6～8月江淮雨带及其暴雨中心的实时预测是比较准确的,对大范围的雨带无漏报和空报;对华北地区降雨的预测评分要低于江淮梅雨,这可能是因为模式中的物理过程,特别是降水的物理过程未能较好反应华北地区的情况.     

一次冷锋雨带云雨宏微观特征分析

对１９９５年５月９日发生在吉林省中部地区的一次冷锋雨带云雨宏微观特征进行了分析。得出：一次冷锋过程是由几条中尺度雨带组成,滞后的５００ｈＰａ强锋区作用是造成多条雨带形成的动力原因。高层ＣＳ云是冰晶供给源地,冰晶在冷云的上部主要是凝华生长,在冷云的下部主要是淞附生长,在液水含量大值区有攀附生长,在云的底部暖区和暖云中是碰并。一次冷锋过程各雨带的人工影响潜力不尽相同,第一条雨带人工影响潜力较大,特别是在这个雨带的生命后期潜力更大。