眉山一次暴雨的MCS特征分析

利用常规气象观测资料、FY-2E TBB及NCEP FNL1°×1°全球分析资料,对2013年7月四川省眉山地区一次暴雨过程和中尺度对流系统(MCS)特征进行分析。结果表明:(1)暴雨过程由两个中-β尺度的MCS在眉山地区合并加强所致,暴雨中心刚好位于两个中-β尺度MCS的合并交接地带的梯度大值区,强降水出现在对流系统迅速发展和再次加强阶段。(2)高原切变东移南压和副高东退是影响这次MCS的大尺度环流背景。低层辐合和弱冷空气配合是此次MCS的触发条件。(3)暴雨中心在降水前期处于高能高湿对流不稳定的环境中,有利于MCS的生成和加强。     

黔西南州一次暴雨中尺度对流系统的发展分析

分析2005年6月发生在黔西南州境内的一次大暴雨过程,认为此暴雨是青藏高原东侧的短波槽南压时与随西南风急流北上的孟加拉水汽交汇,从而形成强大的中尺度对流系统而产生的。低层辐合,高层辐散、充足的水汽和对流不稳定为本次暴雨提供了有利条件。     

中国短时强降雨对暴雨的贡献特征

中国暖季暴雨有显著的对流性特征,但尚不明确对流导致的短时强降雨对不同等级暴雨的贡献程度。利用1951—2019年的逐时降水资料,统计分析了中国两种强度的短时强降雨(小时雨量≥20 mm和小时雨量≥50 mm,分别简称为HR20和HR50)和不同等级暴雨之间的关系,得到了两类短时强降雨对不同等级暴雨的贡献特征。结果显示,短时强降雨发生频率高的暴雨分布区域与暴雨日数多的区域并不一致,在华北南部到黄淮地区和西南地区到华南地区短时强降雨对暴雨的影响最为显著,其超过50%的暴雨中伴随HR20,华北南部和华南中部地区暴雨中发生短时强降雨的占比超过了70%;随着暴雨等级的提升,伴随短时强降雨的比例逐渐增大,尤其HR50的占比增加显著,超60%的特大暴雨中伴有HR50,表明暴雨越强,其对流性越强。在华北南部到黄淮地区、西南地区东部和华南地区,短时强降雨雨量对暴雨雨量的贡献也最大,且随着暴雨等级的提升,这些地区短时强降雨雨量在暴雨总雨量中的占比呈显著增长的趋势,HR50的贡献增幅超过100%;而江淮、江南等地区短时强降雨雨量的贡献较小,随暴雨强度等级的增强其增大程度也相对不明显。此外,伴随有HR20的暴...     

“09.7”四川攀西暴雨的MCS特征及其成因分析

利用FY-2CTBB及NCEP1°×1°再分析资料,分析2009年7月四川省攀西地区一次暴雨过程的MCS特征及其成因。结果表明:暴雨由一MCS发展增强所致,暴雨中心米易6h内出现降水量超过150mm的大暴雨是由一水平尺度大于100km的β中尺度对流系统造成,该系统由其西北方一TBB-72℃的γ中尺度对流系统发展增强而来;500hPa高原切变和700hPa中尺度低涡是该MCS发生发展的主要触发系统,冷空气入侵也是促使MCS增强的重要因素;来自孟加拉湾的西南低空急流为暴雨期间攀西地区提供了充沛的水汽输送,大暴雨区700hPa层为一强水汽辐合中心。     

华南前汛期福建一次致洪暴雨过程的中尺度结构特征

利用FY-2E卫星云顶亮温资料、全国加密自动站资料和NCEP再分析资料,对2010年6月19～20日华南前汛期福建一次特大暴雨过程的中尺度对流系统的演变及其结构特征进行了分析和讨论。结果表明,特大暴雨发生在稳定的环流背景下,整个过程有4个主要的中尺度对流系统,沿着低层切变线东移和发生、发展,为强降水的发生提供了有利条件;高层辐散和低层辐合促进了强降水区中的上升运动,低层辐合的水汽在强上升过程中释放凝结潜热,进一步促进了水汽的上升运动和低涡的发展,是强降水发生的动力特征;地面不稳定能量和西南暖湿气流在强上升运动作用下,与中高层沿等θse线向低层侵入的干冷空气在对流层中层相遇并形成锋区,是特大暴雨过程的热力特征;湿位涡的诊断分析表明,对流不稳定和条件性对称不稳定的发展促使强降水区附近的涡旋发展,上升运动的加强,对强降水的发生和持续起了重要作用。     

短时强降雨对能见度的影响

利用安装在宁沪高速公路沿线26个AMW自动气象观测站监测的每小时雨量、每分钟雨强与每分钟能见度资料,分析了强降雨对能见度的影响,结果表明:短时强降雨大多数产生在暴雨天气过程中,随着每分钟雨强的增大,能见度急剧减小危及行车安全;结合交通运营管理部门的实际需求,确定了短时强降雨的定义和预警阈值,制定了短时强降雨的预警、临近预报流程。应用实例证明:该流程能够满足交通气象服务中短时强降雨的预警预报要求。     

中尺度对流系统影响西南低涡持续性暴雨的诊断分析

利用加密自动站降水资料、FY-2E卫星云顶相当黑体温度TBB资料和NCEP再分析资料,对2010年7月16-18日四川盆地持续性暴雨天气过程中的西南低涡及伴随发展的中尺度对流系统(MCS)进行了分析。结果表明,500 hPa高空槽、700 hPa中尺度切变线和暖湿气流为MCS的发生提供了良好的环境条件;地面降水时空分布具有明显的中尺度特征,MCS是造成暴雨的重要原因;暴雨中心集中在TBB冷云区或边缘梯度密集带。在西南低涡发展过程中,MCS有利于激发上升气流,中低层的上升气流和正涡度配合利于热量和水汽垂直输送,高层的辐散进一步促使MCS的发展。水平涡度平流和涡度垂直输送项的配置影响上升气流和涡旋系统的发展,MCS对西南低涡的移动有一定的引导作用。有无MCS伴随发展时,对流活动对热量和水汽的输送能力迥异。     

华南暴雨及中尺度对流系统发展对土壤湿度的敏感性

采用WRF及其耦合的Noah LSM陆面过程模式,通过对发生在2009年3月28日（个例1）和2010年5月6日（个例2）两次暴雨过程的24 h模拟,研究了华南暴雨及中尺度对流系统（MCS）发展对初始土壤湿度（SM）的敏感性问题。首先采用源自NCEP-FNL和NASA-GLDAS的两种不同SM资料驱动模式进行对比试验,在此基础上,以NASA-GLDAS资料模拟结果为控制试验,通过不同程度（20%、60%）增减初始SM开展多个敏感性试验。对比试验分析表明,两种资料应用对24 h累积降水分布的模拟结果影响不大,但某种程度上可影响降水量的大小。预报技巧评分结果表明,采用NASA-GLDAS SM资料进行模拟得到的结果比采用NCEP-FNL SM资料的模拟结果有所改进,尤其是50 mm以上的暴雨预报,TS评分最大可提高5%。敏感性试验分析发现,两次暴雨过程降水与SM之间主要呈正反馈作用,但其表现出的特征不完全相同。暴雨过程中MCS的组织发展形式对SM与降水之间的反馈作用有影响,具有午后局地降水性质、对流组织性发展较弱的个例1,SM增大仅引起微弱的降水增多,SM减少则明显导致降水强度减弱,降水对SM的减少更为敏感;而具有持续降水性质、对流组织性发展较强的个例2,降水对SM的增大更为敏感,SM增大可带来更明显的降水增多。此外还发现,对流系统不同发展阶段的这种反馈作用也存在差异,MCS组织性发展较弱的个例,强的反馈作用主要出现在对流发展初期阶段,而MCS组织性发展较好的个例,强的反馈作用则主要出现在对流系统发展后期。      

华南前汛期MCS的活动特征及组织发展形式

利用卫星云图Tbb资料、常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,按照Jirak对中尺度对流系统(MCS)的分类方法,将华南MCS分为MCC(中尺度对流复合体)、PECS(线状或长条状MCS)、MβCCS和MβECS(即β尺度的MCC和β尺度的PECS)4种类型,对华南前汛期MCS的时空变化特征、发生发展的组织形式和天气学背景进行了分析。结果表明:PECS是华南地区MCS的主要发展形式。4—6月MCS的发生个数逐月增多。MCS的日变化呈单峰型,主要集中于下午到上半夜形成,傍晚到半夜之间发展成熟。但具体到不同的4种类型,其日变化特征有一定差异。MCS活动分布特征与地形没有明显对应关系,全区都可有PECS发生。MCS主要以东移为主,其次的移动方向4种不同类型分别略有不同。MCS的发生发展有3种主要天气形势:500 hPa槽前西南风场型、850 hPa切变线南侧的西南风场型和地面低槽配合的Ⅰ型;500 hPa西北风场型、850 hPa切变线型和地面低槽配合的Ⅱ型;500 hPa西风槽过境型、850 hPa切变线南侧的西南风场型和地面低槽配合的Ⅲ型。孤立发展和合并增长是华南MCS的主要组织发展形式。     

上海“0185”特大暴雨的MCS形成条件分析

在分析影响系统的基础上，结合GMS-5卫星云图、WSR-88D雷达资料对2001年8月5日夜间上海城市特大暴雨作了初步剖析。分析发现，中尺度对流系统（MCS）更替发展加强是产生强降水的直接原因；有利的环流背景导致了中尺度对流系统（MCS）的产生和稳定少动；上海三面环水的特殊地理条件为中尺度对流系统提供了充足的水汽。     

一次云南强对流暴雨的中尺度特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料及常规观测资料与雷达、卫星等非常规观测资料,综合分析了2014年6月6日云南暴雨过程的天气成因及中尺度对流系统特征。结果表明:500hPa前倾槽、700hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的天气尺度影响系统;高能高湿的对流不稳定层结、明显的垂直风向切变是强对流天气形成的有利条件;在Q矢量散度辐合区内多个β中尺度对流系统(MCS)发生发展,短时强降水主要出现在MCS移动方前沿对流活跃的云顶亮温(TBB)等值线密集区,雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关;多普勒雷达及地闪资料显示多个γ中尺度对流系统是强对流暴雨产生的直接影响系统,雷暴易发生于回波强度在35~45dBz、回波顶高超过10km的区域,中尺度辐合线、第二类γ中尺度辐合区附近负地闪密集区与短时强降水、雷暴天气有很好的对应关系。     

江苏一次锢囚状MCS和相关中涡旋MCV的观测分析

利用常规地面和高空气象观测资料,结合气象卫星云图和雷达回波,分析了2009年6月14日15—23时(北京时,下同),造成江苏强对流天气的一个中尺度对流系统(MCS)的锢囚状特征的形成过程及其垂直结构。地面中尺度分析表明,雷暴高压东侧在飑前倒槽北端发展的闭合低压环流的东南气流将暖湿空气输送到冷性雷暴高压的北侧形成东南一西北向的暖舌,从而形成锢囚状的结构。长三角探空网资料的垂直结构分析表明,在对流层下部地面到850 hPa为冷性的雷暴高压,在对流层中部700 hPa为冷性的α中尺度涡旋(MCV),而500 hPa已转变为暖性的MCV。静力学关系可以说明MCV仅仅存在于700~500 hPa的原因和MCS下冷上暖的热力结构密切相关。     

2003年7月3～5日淮河流域大暴雨中尺度对流系统的观测分析

2003年淮河流域的大洪水主要是由3次集中的持续性大面积强暴雨过程引起, 其中7月3～5日从淮河上游向下游的移动性强降水, 使来自上游的洪水与下游暴雨 "遭遇", 加剧了淮河的洪水水情.作者主要采用探空、卫星和雷达资料, 对造成滁州和南京强暴雨的中尺度对流系统的结构和发生背景进行分析.结果表明: 低槽的东移造成了雨区从淮河上游向下游东移; 降雨前来自中纬度的中层干空气侵入加强了对流层中低层的对流不稳定; 7月4～5日的大范围降水主要由α中尺度对流系统的发生、发展引起, 但突发的局地强降雨是由较小的β中尺度, 甚至γ中尺度系统直接造成; 云顶温度低于-52℃的对流区虽然覆盖范围较大, 但其下部的雷达强回波带与其并不完全对应, 而是位于-52℃云区的中心偏南, 强回波的北侧有100～200 km宽的云砧; 双多普勒雷达反演资料较好地揭示出造成滁州强降雨的是中尺度辐合线及其上的中尺度对流线和对流单体, 辐合线随高度向北倾斜.     

2002年中国暴雨试验期间一次低涡切变上发生发展的中尺度对流系统研究

采用常规观测和"973"中国暴雨试验资料,对2002年6月22～23日一次由中尺度对流系统(MCS)发展而产生的低涡,以及伴随其发生发展的对流系统进行了分析和模拟研究.结果表明:MCSA东移到河南西部时,由于对流层中层正涡度中心的强迫和潜热释放产生了气旋,低层的暖平流可能是低涡东移发展的原因之一.模拟结果显示低涡东部的对流系统发生在气旋东部的暖切变上,西部对流系统发生在冷切变附近.在低涡的南部偏南风与偏北风之间形成辐合线,辐合线上有低层偏东风与高层偏西风的垂直切变,对流沿辐合线由西南向东北方向移动形成对流带.对流系统发展强盛时除了低层的强辐合外,高层较深厚的强辐散是其维持的重要原因,当系统倾斜时表明开始减弱.试验加密资料分析也表明:降雨发生前有明显的增湿过程,而降雨开始后,整层可降雨量迅速减少;对流系统南侧强的西南低空急流向对流区输送了大量水汽;气旋东移后,西北风(冷空气)的侵入使降雨结束.     

Mesoscale Analysis of a Heavy Rainfall Event Along the Huaihe River Valley During 8-9 July 2007

During 8-9 July 2007,several successively developed rainstorms along the Meiyu front produced heavy rainfall in the Huaihe River Valley,which led to the most catastrophic flooding in this region since 1954.Through mesoscale analysis of both conventional and intensive observations from upper air and surface stations,automatic weather stations,Doppler radars,and the FY-2C satellite,the current study examines the developing style and environmental conditions of the mesoscale convective systems(MCSs)that led to the development of the rainstorms.Our analysis showed that this event went through three phases.The first phase of the heavy rainfall(Phase Ⅰ)was caused by a meso-α-scale wind shear in the lower troposphere during 0200-1700 BT(Beijing Time)8 July.Phase Ⅱ was characterized by a reduction in rain rate and the formation of a low-level vortex between 1700 BT 8 and 0200 BT 9 July.In Phase Ⅲ,the well-organized mature meso-α-scale low-level vortex brought about intensified rains during 0200-0800 BT 9 July.Satellite and raclar observations showed a backward development of MCSs(new convective cells were generated at the back of the system)in PhaseⅡ,a forward development in Phase Ⅲ,and a spiral organization of the convective lines in Phase Ⅱ.The heavy rainstorm systems were initiated continuously along a surface mesoscale dew-point front with a horizontal scale of～300 km(as part of the Meiyu front)in the upper reaches of the Huaihe River Valley near Fuyang City,Anhui Province and then gradually decayed in the middle and lower reaches.It is hypothesized that lifting by strong low-level convergence is sufficient to trigger convection in the high CAPE(convective available potential energy)environment.     

2013年7月四川盆地一次特大暴雨的中尺度系统演变特征

利用常规观测资料、地面加密资料、卫星观测资料和NCEP再分析资料等,对2013年7月8日四川盆地西部大暴雨过程的天气背景、水汽来源、地面环境场特征、中尺度云团活动等进行了分析并开展了数值模拟研究。这次过程发生在中纬度“东高西低”的环流背景下,西风槽与西太平洋副热带高压稳定的同时有高原东部小槽东移,孟加拉湾低槽槽前西南暖湿气流在盆地转为偏东风,输送充沛水汽。地面偏东风与偏北风形成的中尺度辐合线上有对流云团发展加强,为此次大暴雨的发生提供了有利的中尺度辐合条件。模拟结果表明,在川西高原地形阻挡影响下,偏东气流被迫抬升,配合中低层低涡发展形成的辐合上升,形成有利于对流系统发生和维持的环境条件。近地层辐合线北侧偏北冷空气的侵入促使对流不稳定能量释放,对对流的触发和维持有一定作用。     

华南雷暴大风天气的环境条件分布特征

利用中国气象局提供的观测资料研究了2010—2014年华南雷暴大风和普通雷暴的空间分布特征,并将华南春夏两季雷暴大风和普通雷暴的大尺度环境条件进行对比。结果表明:研究的华南区域08—20时(北京时)夏季雷暴大风略多于春季,而普通雷暴夏季样本数约为春季的3.6倍,雷暴大风主要发生在粤西到珠江三角洲地区。相比于普通雷暴,雷暴大风天气发生的环境条件具有更强的条件性不稳定,斜压性和动力强迫更强。春季雷暴大风发生时环境中的大气可降水量和中高层湿度均比普通雷暴更大,而夏季反之。华南春季雷暴动力条件明显优于夏季,而夏季热力强迫的作用大于春季。     

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...     

一次强暴雨过程地闪活动特征与中尺度对流系统和强降水的关系

利用2007年8月8日18时至9日02时发生在陕西关中强暴雨期间的地闪、卫星TBB、雷达回波和地面加密降水资料,通过统计和对比分析的方法,分析了地闪活动特征及其与中尺度对流系统（MCS）和强降水的关系。地闪活动特征分析显示,暴雨过程中负地闪占绝对优势,为总地闪的97.7%。负闪频数和总闪频数的逐时演变趋势完全一致且呈现两峰一谷的趋势,正闪频数的变化呈现三峰两谷的趋势,但是正闪频数最大值与总闪、负闪频数峰值时间一致。负闪活跃期正负闪6 min演变均表现为多峰结构,正闪的波峰提前于负闪的波峰12 min。负闪频数变化和MCS、雷达反射率因子演变对比分析表明,负闪发生区是未来对流云团和对流发展加强区,负闪频数密集区位于对流云团前部TBB等值线密集区,负闪频数的急剧增加意味着未来对流系统的猛烈发展;负闪主要出现在回波强度大于40 dBz的区域,正闪则落到强回波中心两侧30～40 dBz的回波区,中尺度对流系统快速发展加强期,负闪密集区位于回波单体的前沿,中尺度系统发展稳定少动期,负闪大部分集中在各对流单体的强回波中心附近。对比分析地闪与暴雨发生发展的关系可见,地闪的发生和急剧增加对暴雨发生和发展加强有很好指示意义,初闪的发生提前于强降水发生,地闪急剧增加与降水强度猛增密切关联,负地闪发生密集区是未来强降水发生区。     

2004年9月川渝暴雨的中尺度分析

采用多种常规和非常规资料对2004年9月3—6日形成川渝暴雨过程的中尺度对流系统及其发生发展的背景场进行分析后认为：（1）低涡切变线上不断发生发展的中-β尺度对流系统是造成此次强降水的主要原因;（2）高层强辐散与中、低层强辐合以及强上升运动可能为中尺度对流系统的发生发展提供了有利的动力背景;（3）水汽通量的强辐合以及对流不稳定条件的存在可能为中尺度对流系统的发生发展提供了有利的热力背景。