西北地区东部短时强降水概念模型

利用2001-2011年NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料对影响西北地区东部的天气环流形势进行分型,分析了各类天气型下短时强降水的时空特征和气候特征,以短时强降水发生的时间和环流状态为着眼点,结合能量天气学理论分类建立了西北地区东部短时强降水的低涡型、低槽型、两高切变型和西南气流型等4类天气学中尺度概念模型。结果表明:西北地区东部区域性短时强降水事件的天气型有明显的季节性特点和区域性特征。时间上,春末夏初和秋季主要为低槽型短时强降水,而盛夏主要为西南气流型和两高切变型;空间上,戈壁荒漠区以低槽型短时强降水为主,青藏高原东北边坡区以西南气流型为主,而黄土高原区和秦岭以南区以西南气流型和低槽型为主。     

雅安市短时强降水天气模型及其物理指标特征

该文利用2010—2014年雅安市381个区域自动站雨量数据、Micaps实况资料以及NCEP再分析资料,选取这5 a典型的53个个例对其进行环流形势分型,结果表明:(1)影响雅安市短时强降水的环流形势主要包括:高原切变型、高空槽型、低涡型、副高控制型、两高切变型、台风外围型7类。其中切变型占所有个例的43%,对典型个例分析其高低空天气系统的配置,最后将环流形势的主要特征归纳为3大类型:高原切变型、两高切变型以及副高控制型。进一步分析其高低空配置,建立3种主要类型的天气模型。(2)利用NCEP再分析资料计算强降水发生时物理量的阈值,统计分析超过短时强降水样本60%以上的各个物理量阈值。在热力和水汽条件方面,高空切变型和两高切变型普遍比副高控制型较好;动力方面,前两种类型动力参数指示意义较好,以系统性辐合抬升为主,而第3种类型主要是受低层偏东风的扰动和地形的作用引起的局地抬升作用。     

2009年秋季沈丘县连阴雨天气过程分析

从环流形势、影响系统和水汽条件等方面分析了2009年9月7-20日沈丘县出现的历史罕见的秋季连阴雨天气过程的成因:副高脊线位于25°N以北、西伸脊点位于108°E,北部冷空气南下受副高阻挡,在40-50°N形成平直西风带锋区,锋区南侧偏西西北干冷气流与副高边缘西南暖湿气流交汇,切变系统频繁建立,是导致该区连阴雨天气的产生机制.亚洲两槽一脊型建立,蒙古东部低涡加强、东移南下,副高脊线南撤至20°N附近,预示了连阴雨天气结束.     

北京地区短时强降水过程的多尺度环流特征

为了探讨不同天气尺度背景下,北京地区短时强降水过程的基本特征,利用2007-2014年6-8月北京地区自动气象站观测数据和ECMWF ERA-Interim（0.5°×0.5°）全球再分析数据,在对北京地区短时强降水日的大尺度环流特征进行分型的基础上,基于分型合成场和距平场分析了北京地区短时强降水天气过程的基本环流背景及相应的中尺度环流特征。结果表明：（1）造成北京地区出现短时强降水过程的天气系统,依据其出现的频次,大体可分为副热带高压（副高）与西来槽相互作用型、西风小槽型、东北冷涡型和黄淮低涡倒槽型等4类;从低层水汽来看,除东北冷涡型主要来自于渤海、黄海外,其他3型短时强降水过程的水汽主要来自中国南海或东海。（2）不同天气系统主导下的短时强降水时空分布存在较大差异：在空间分布上,黄淮低涡倒槽型短时强降水带分布从北京东南平原穿过城区至西北山前成东南-西北走向,其余3型大体上沿北京地形成西南-东北走向,其中,西南山前、城区和东北山前地区是3个短时强降水事件的多发中心;在时间分布上,东北低涡型造成的短时强降水过程主要发生在午后,副高与西来槽相互作用型主要集中在傍晚至前半夜,而西风小槽型和黄淮低涡倒槽型短时强降水表现出较强的夜雨特征。（3）从中尺度环流特征上看,副高与西来槽相互作用型短时强降水过程主要是低层冷空气从北京西部、北部进入,首先触发山区对流,与之对应的雷暴高压逐渐组织化,外侧辐散气流（冷池出流）和山前的偏南风暖湿气流辐合造成对流过程加强;西风小槽型主要是边界层内较强东南风在北京西北部山前受地形阻挡,向两边绕流,西南支气流在西部形成气旋性环流,造成城区西部的对流性天气,东北支气流在东北部山前形成地形辐合线,夜间随着东南气流中偏南分量显著加强,东北部山前地区的辐合上升运动加强,造成东北部山前对流性天气,因此在短时强降水落区上表现为两个分离的多发中心且具有夜发性;东北冷涡型主要是系统性的冷空气从北京北部或西部南下,在山前与低空偏东风形成辐合切变线,触发午后对流性天气;黄淮低涡倒槽型主要是黄淮低涡顶部的低层偏东气流在北京西部山前辐合抬升,触发对流,并逐步演变为中尺度气旋性环流,形成相对组织化的短时强降水。     

黄南州短时强降水时空分布特征及环境场分析

通过对2006-2012年黄南州各地1h降水量≥25mm的短时强降水时空分布及环境场分析。结果表明:短时强降水时空特征为北少南多势态,河南最多,集中发生在7、8月份,一日的16-21时,均为单锋型;短时强降水过程的高空形势为副高边缘型、低涡切变型和西北气流冷平流型三种类型,其中副高边缘型强降水是黄南州主要高空环流形式,发生在冷锋前的暖区里;短时强降水天气过程开始前及发生时地面至中空湿度近似饱和,温度露点差小于4℃,触发短时强降水的冷空气侵入不同,副高边缘型温度场反应对流层中低层暖脊控制,对流层低层到地面有弱冷空气侵入,低涡切变型是对流层低层强冷空气的侵入,西北气流型是对流层中层冷空气入侵,对流层低层为暖空气控制;降水区一般在高空西风急流轴的南侧,高空西风急流出口区右侧存在辐散上升气流,有利于强对流天气的形成,低空显著气流为强降水区提供足够的水汽及不稳定层结的建立和维持;地面中尺度辐合线是强降水的中尺度影响系统;总结出短时强降水中尺度概念模型。     

2013-05-25陕西中南部区域性暴雨天气解析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°分析资料,对2013年5月25日陕西出现的区域性暴雨天气进行分析,总结预报偏差的原因。结果表明:区域性暴雨发生在中纬度高空环流形势由纬向型向经向型调整阶段,东移低槽北部的低涡北抬加深维持是引起此次区域性暴雨的主要原因;低层辐合切变和东路回流冷空气为暴雨提供了有利的抬升条件;高层辐散和低层辐合的有利配置将低层高温、高湿的水汽抽吸到暴雨区上空,造成强降水的对流云团具有明显的中尺度特征。     

2013-05-25陕西中南部区域性暴雨天气解析

利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°分析资料,对2013年5月25日陕西出现的区域性暴雨天气进行分析,总结预报偏差的原因。结果表明：区域性暴雨发生在中纬度高空环流形势由纬向型向经向型调整阶段,东移低槽北部的低涡北抬加深维持是引起此次区域性暴雨的主要原因;低层辐合切变和东路回流冷空气为暴雨提供了有利的抬升条件;高层辐散和低层辐合的有利配置将低层高温、高湿的水汽抽吸到暴雨区上空,造成强降水的对流云团具有明显的中尺度特征。     

2012年6月狼山脚下罕见大暴雨天气过程分析

利用Micaps数据、数值预报产品及自动气象站资料,对2012年6月25—28日发生在狼山脚下的大暴雨过程成因进行分析。结果表明:⑴500hPa亚洲中高纬在两脊一槽型环流背景下,贝加尔湖冷涡底部东移的短波槽与副热带高压(简称副高,下同)、维持阶段中低层切变辐合系统垂直叠置激发的两次对流性强降水和副高东退阶段冷槽东移时形成的锋面降水相累加,是此次大暴雨的主要成因。⑵冷涡底部分裂东移的短波槽为触发强对流提供了动力条件。副高西伸北抬,河套东高西低形势建立,副高外围偏南和东南水汽通路形成与维持,为暴雨产生和持续提供了水汽输送条件。高、低空切变、辐合系统垂直叠置形成的动力不稳定;高、低层冷暖平流造成的热力不稳定;长时间水汽和热量输送、积聚,使高能、高湿舌伸入狼山南麓形成的位势不稳定;狼山脚下三面环山形成的地形抬升作用叠置在不稳定区上空,是强对流爆发的抬升条件。⑶副高西伸、维持、东退阶段是否相继出现并均能形成有利的强降水形势,达到强降水指标,是大暴雨预报的着眼点。     

青海海东夏季一次久旱转雨天气过程诊断分析

利用常规气象观测资料,对2017年7月25—27日青海海东夏季的久旱转雨天气过程从大气环流背景,中低层影响系统,热力、动力和水汽条件进行了诊断分析。结果表明:贝湖低涡低槽建立与副高退出青藏高原,"东高西低"形势建立是此次久旱转雨过程大尺度环流调整的转折性信号。高原南部西南气流发展和东部边缘偏南气流形成的水汽通道与低层偏东方向水汽的垂直叠加是转折性降水最重要的条件。前期中低层持续的暖平流和高空逆温层使不稳定能量积蓄,低层冷空气侵入和地形抬升是对流发展的触发机制。有利的动力、热力条件叠加成为此次转折性降水的又一重要原因。     

芜湖市短时强降水特征和风廓线雷达指标研究

利用1992—2018年芜湖站逐小时降水量资料,统计分析不同量级短时强降水的变化特征,总结了四种类型短时强降水的物理量特征和风廓线雷达指标。结果表明,芜湖市短时强降水容易出现在夏季午后,2008—2018年中等强度的短时强降水更为频发。短时强降水发生时,可降水量较大,湿层较厚,副热带高压边缘型(以下简称"副高边缘型")短时强降水各指数明显偏强,比湿和假相当位温的垂直递减率较大,使得对流不稳定增强。低槽东移型和西北气流型短时强降水在发生前3—5 h有不同高度的西南风风速的增加,1 km以下水平风的"垂直切变"较大;副高边缘型和台风型短时强降水发生前后整层风速较小、"垂直切变"较小。在短时强降水的临近预报中,要充分考虑到不同天气类型下物理量和风廓线雷达指标的差异。     

西藏昌都强降水的环流分型及其水汽轨迹分析

利用西藏自治区昌都市及周边18个气象观测站1989~2018年降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,首先进行强降水个例筛选,在大气环流分型的基础上,应用后向轨迹模型分析了暴雨和大雨在不同环流形势下的水汽输送轨迹。结果表明:昌都产生强降水的大气环流形势分为高原低涡、高原槽及高原切变线3种类型,其中以高原切变线型为主,而降水强度最大的是高原槽型。不同环流形势下暴雨发生时三个等压面的水汽轨迹方向基本一致,均以偏南气流为主,水汽来源相对集中,容易在短时间内造成强降水;而大雨发生时三个等压面的水汽轨迹多以偏南气流为主,与暴雨相比,水汽来源较为分散且水汽条件较差。夏季昌都的水汽来源主要以印度洋、孟加拉湾、阿拉伯海、南海为主,最远可以追溯到大西洋。      

2012年4月云南怒江持续性降水过程分析

该文对2012年4月18—29日怒江州北部地区持续性强降水天气过程的环流背景、冷空气渗透和物理量场进行了分析,还从特殊地形对降水的增强机制作了探讨后认为:此次强降水天气过程发生在低层有辐合切变的环流形势下,配合有冷空气的南下渗透;同时怒江州中、低层水汽条件好且上升运动强烈。怒江州处于地形抬升的中间位置上,经缅甸向东移的天气系统和暖湿气流受青藏高原和滇西北高大地形的引导和阻挡被迫抬升形成地形雨,怒江州北部的贡山、福贡县正好位于地形雨的中心地带,这些因素诱发和维持了此次持续性强降水天气过程。     

青海高原短时强降水时空分布及天气学概念模型

利用青海52个地面气象站小时降水并结合常规观测资料和NCEP FNL再分析资料,使用K-means聚类法和合成分析方法,将青海的短时强降水天气环流形势配置划分为西风气流型、副热带高压型和高原低涡切变型。结果表明：（1）青海短时强降水发生在95°E以东地区,中心在东南部;主要出现在5-9月,8月最多,7月次之;每日17:00-2:00（北京时）出现站次多。（2）西风气流型的影响系统是高空槽和平直西风短波槽,高低空风垂直切变引起的动力不稳定导致短时强降水发生;副热带高压型是以低层偏南或偏东暖湿气流引起的热力不稳定造成短时强降水;高原低涡切变型是高原加热及弱冷空气活动使得低层锋区加强触发短时强降水。（3）合成分析表明：对流层高层的南亚高压和副热带西风急流,对流层中低层的短波槽、冷式和暖式辐合切变线,偏南暖湿气流,高原加热场等是短时强降水发生的主要影响系统。（4）来自印度季风低压偏南方向的水汽、西太平洋副热带高压东南方向的水汽、西风带高空槽西北方向的水汽在青海东部形成水汽辐合区,有利于短时强降水发生。     

青海东北部一次短时强降水天气过程诊断分析

运用高空、地面、自动站、卫星云图、数值预报产品等气象资料对2012年8月16日发生在青海东北部大通和互助两县的短时强降水天气过程做了诊断分析,结果表明:小槽南下东移和副高向高原地区的伸展与北抬为这次短时强降水发生提供了有利的环境场;东移的低空切变线为中尺度对流系统的形成和发展创造了条件;东西两路冷空气相遇迅速抬升暖湿气团是这次短时强降水的主要原因;地形辐合抬升影响和中小尺度涡旋为这次短时强降水天气提供了重要的动力条件。     

副高断裂前后四川盆地一次暴雨过程的比较分析

利用NCEP1°×1°6 h再分析资料,对副热带高压与西风槽典型环流形势配合下发生的一次四川区域性暴雨过程的不同阶段进行对比分析。结果表明,前期暴雨天气过程,其动力条件占到了主导地位,具有明显的经向垂直环流圈和垂直上升运动支,而在副高断裂后较强冷空气作用下,在副高边缘发生的区域性暴雨过程受西风带槽前的能量锋区影响,动力强迫作用和热力强迫作用激发的次级环流,进一步加强了四川盆地垂直运动的发展;冷空气作用前期的暴雨过程和冷空气进入后副高边缘发生的区域性暴雨过程中暴雨区域内的假相当位温均强于高层,大气处于对流性不稳定层结状态,对四川盆地暴雨的增强也起了不可忽视的作用,但由副高控制到副高逐渐断裂,湿位涡的斜压扰动是逐渐增强的过程,导致倾斜垂直涡度发展,激发更为强烈的上升运动;副高与西风槽环流形势相配合的暖区暴雨过程水汽主要来自中低层孟加拉湾;而副高断裂后发生在副高边缘的区域性暴雨过程,水汽主要来自850hPa层南海和孟加拉湾,从对流层中到低层,四川盆地东部恰恰是冷暖气流的交汇处,偏南气流将海上充沛的水汽输送到盆地东部,为暴雨的发生提供充足的水汽条件,并与对流层低层秦岭附近的东北冷气流交汇。     

副高断裂前后四川盆地一次暴雨过程的比较分析

利用NCEP1°×1°6 h再分析资料,对副热带高压与西风槽典型环流形势配合下发生的一次四川区域性暴雨过程的不同阶段进行对比分析。结果表明,前期暴雨天气过程,其动力条件占到了主导地位,具有明显的经向垂直环流圈和垂直上升运动支,而在副高断裂后较强冷空气作用下,在副高边缘发生的区域性暴雨过程受西风带槽前的能量锋区影响,动力强迫作用和热力强迫作用激发的次级环流,进一步加强了四川盆地垂直运动的发展;冷空气作用前期的暴雨过程和冷空气进入后副高边缘发生的区域性暴雨过程中暴雨区域内的假相当位温均强于高层,大气处于对流性不稳定层结状态,对四川盆地暴雨的增强也起了不可忽视的作用,但由副高控制到副高逐渐断裂,湿位涡的斜压扰动是逐渐增强的过程,导致倾斜垂直涡度发展,激发更为强烈的上升运动;副高与西风槽环流形势相配合的暖区暴雨过程水汽主要来自中低层孟加拉湾;而副高断裂后发生在副高边缘的区域性暴雨过程,水汽主要来自850hPa层南海和孟加拉湾,从对流层中到低层,四川盆地东部恰恰是冷暖气流的交汇处,偏南气流将海上充沛的水汽输送到盆地东部,为暴雨的发生提供充足的水汽条件,并与对流层低层秦岭附近的东北冷气流交汇。      

近6年陕甘宁三省5—9月短时强降水统计特征

利用2005—2010年5—9月加密自动气象站1 h降水资料对陕甘宁三省不同强度短时强降水时空分布特征、天气学概念模型以及物理量特征进行研究,结果表明:短时强降水在陕甘宁三省存在4个活跃区和3个不活跃区;7—8月是短时强降水的多发期,两大峰值出现在7月下旬和8月中旬,日变化呈双峰分布,1 h降水量≥30 mm的短时强降水具有夜间多发性;通过典型个例的综合分析,建立了低槽-副高型、低涡-远距离台风型、两高切变型3类短时强降水概念模型;从物理量场来看,3类短时强降水均具有丰富的水汽和不稳定层结 (能量)、高于发生冰雹的0℃层高度、较厚的暖云厚度,且均发生在弱风切变环境中;低槽-副高型最为典型,其抬升凝结高度最高,500 hPa与850 hPa假相当位温差Δθ_se、抬升指数,K指数,对流有效位能量值最低,短时强降水发生频次高,1 h降水量大多在25 mm以内。低涡-远距离台风型水汽条件最好,深厚湿区、次天气尺度Ω系统和较低的抬升凝结高度使短时强降水发生范围最广,强度更强。两高切变型降水强度最大、持续时间最短并具有突发性, 其Δθ_se、抬升指数、K指数、对流有效位能最高,0～3 km垂直风切变最强,对流性特征明显,特别是强天气威胁指数接近300,强降水发生的同时往往伴有雷暴。     

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。     

陕西盛夏一次强雷暴天气成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°逐6 h再分析资料、云顶亮温资料等对2019年8月2—4日西北涡作用下发生在陕西的一次强降水过程进行分析,结果表明：强降水发生在高原槽东移加深,副高西伸北抬的大尺度环流背景下,700 hPa西北涡是强降水产生的主要影响系统;台风“韦帕”与副高外围的暖湿气流为西北涡迅速增强提供了水汽、能量、动力条件,低层辐合、高层辐散进一步加强了西北涡发展;西南急流为强降水提供了水汽输送和不稳定能量,陕西处于θse高能区,大气上冷下暖存在位势不稳定层结;地面辐合线触发对流,陕南出现分散的对流性强降水,西北涡东移北上,低涡切变引发陕北系统性强降水;深厚的湿层、较厚的暖云有利于短时强降水出现;低涡降水云系中有对流单体生成发展,短时强降水出现在云顶亮温等温线密集处。     

2009年浙江省罕见的夏季连阴雨过程分析

通过实测降水资料和NCEP/NCAR提供的逐日再分析资料,对2009年夏季浙江省连阴雨天气的大尺度环流特征和动力热力学结构进行诊断分析,并与气候同期环流形势进行对比,结果表明:(1)此次夏季持续阴雨天气发生持续性时间长,累计雨量大,期间短时强降水和雷暴天气频繁发生,强降水日数多,气温持续偏低,均为历史同期罕见;(2)极涡强度较气候平均明显偏强,冷空气活动频繁,60°E附近的乌拉尔山地区不断有低槽东移,携带冷空气南下,而副高位置偏南偏东,强度偏弱,有利于冷暖空气在浙江省频繁交汇,维持长期低温阴雨天气;(3)连阴雨期间,长江中下游地区一直有较大水汽通量存在,副高西侧偏南气流为浙江省输送充足的水汽,假相当位温密集带主要位于江苏省和浙江北部一带,密集带南侧的浙江省是假相当位温高值区。