贵州西南部一次暖区暴雨不稳定性分析

该文综合利用常规观测资料,日本再分析JRA-25的6h资料（分辨率为1．25°×1．25°）、国家气象中心卫星红外辐射亮度温度（TBB）资料等,对2012年5月21日贵州西南部的暴雨过程的动力、水汽、中尺度及不稳定特征进行了分析,得到一些结论：此次过程影响系统主要是中低层的低涡切变和冷锋,但降水发生在冷锋前的暖区,为一次暖区暴雨,对云图TBB的分析表明降水由MCC产生。地面中尺度辐合区产生的辐合、垂直涡度激发次级环流产生,高低空急流的耦合等作用是暴雨产生的动力条件;对湿位涡的分析表明降水中存在对称不稳定能量,主要以对流不稳定能量为主,在中低层存在深厚的对流不稳定能量区,在降水区附近有MPV密集陡立区,700hPaMPV负值中心的移向和数值与降雨落区和趋势对应较好,降水发生在低层MPV1〈0,MPV2负值区前沿0线附近MPV2≥O的区域。     

华南暖区暴雨研究进展

2016年4月22日06时中央气象台对中国南方地区发布24 h大暴雨、暴雨预报,但实况却以小雨天气为主。本文利用常规探空和地面观测站资料、ERA-Interim再分析资料和ECMWF预报资料,对这次个例空报的原因进行了探讨,同时用同一地区另一出现了暴雨的个例作对比分析。结果表明:高空低槽东移加深,槽前西南急流发展是我国南方暴雨常见的一种天气形势,但22日08时—23日08时西南急流中低层存在辐散,且比湿值小、湿度层浅薄,没有上下一致的上升运动,水汽通量辐合高度偏低,动力和水汽条件均不利于出现较强降水;21日20时—22日08时华南地区出现一次短历时强对流天气后,K指数、对流有效位能(CAPE)和Si指数持续偏低,假相当位温(θ_se)等值线密集区(锋区)偏北,不稳定能量弱,能量条件不利于继续出现较强降水。数值模式对这次过程存在较大预报误差,但700 hPa以上较低相对湿度不利于出现大暴雨天气,一定程度上能对降水落区进行订正。分析对照个例表明,如果中低层存在弱辐散场,但水汽条件较好,也能出现较强降水;因此,从华南槽前类暖区暴雨环境场看,中低层较高比湿(高于平均值2~3 g·kg^-1)、较好的边界层触发条件、较深厚的上升气流与更强对流不稳定都可能是我国南方春季暖区暴雨重要的预报思路。

     

一次暖区暴雨的诊断分析

利用实况常规气象资料、NCEP每天4个时次1°×1°再分析资料、FY2C卫星资料及地面自动站资料,从天气形势、动力和水汽等方面综合分析了2011年5月上旬清远市的一次强降水天气.结果表明:这次强降水天气是广东处于地面变性高压脊区的情况下,回流东风与偏南风辐合所触发的华南暖区回流暴雨;西南低空急流在这次暴雨的生成中不仅起了输送热量和水汽的传送带作用,由于其脉动式的风速变化具有强烈的不稳定性,更容易触发中尺度系统的形成,导致暴雨产生;这次强降水的水汽主要来源于南海,华南北部存在明显的水汽辐合区和强烈的位势不稳定区,与暴雨发生区域相对应;红外云图上显示先后有2个强对流云团影响清远地区,后一个云团云顶亮温较高,对流发展更旺盛,这与降水强度更大的实况相一致.另外,造成这次强降水天气漏报的主要原因有2个:一是对华南地区850 hPa西南风速脉动式的变化没有预报出来,另外对辐散式的低空急流不够重视;二是地面弱冷空气对华南地区影响比预想中要明显,地面变性高压脊南部的偏东风一直吹到了华南中部粤桂交界附近,形成了触发暖区回流暴雨的有利条件.     

强西南急流背景下湘桂边界两次预报失败的暖区暴雨个例分析

利用常规观测资料、FY-2G卫星黑体亮温(TBB)资料、多普勒天气雷达资料以及ERA-Interim再分析资料,对2016年5月5日(以下简称"16·5"过程)和2018年4月23日(以下简称"18·4"过程)两次强西南急流背景下的暖区暴雨预报失败案例进行对比分析。结果表明:两次暖区暴雨过程的水汽分别来源于925 hPa西南急流和显著西南风,"16·5"过程的水汽辐合强度及范围较"18·4"过程更强、更广,导致暴雨出现的范围更广;超低空急流断裂处的辐合区叠加在湘桂边界南岭山脉特殊地形上,动力抬升触发及维持作用更加明显。大气层结稳定度对暖区暴雨的发生具有重要指示作用,"16·5"过程大气不稳定度更大导致了更强的暖区暴雨;两次暖区暴雨的湿层厚度较锋面暴雨浅薄,中低层的显著湿区导致了暴雨或大暴雨的出现;"16·5"暖区暴雨发生过程中能量长时间的维持,是西南低空急流暖湿输送导致高温、高湿、高能的对流不稳定层结反复重建的结果,最终导致强降水持续,进而导致了更大的总降水量。"18·4"过程冷锋前100 km外相对较弱的水汽辐合区,是暖区暴雨的一个重要预报指标;两次过程中高空槽的经向度是决定暖区暴雨范围大小的重要因子。地形在两次暖区暴雨过程中的降水增幅作用明显,降水中心主要出现在山谷或盆地的迎风坡位置;两次暖区暴雨与边界层的动力辐合、水汽供应关系密切,边界层辐合抬升和地形的作用明显,短期预报需重点关注边界层辐合区及特殊地形位置,对数值预报进行适当订正。雷达风廓线资料揭示了两次暖区暴雨过程西南风厚度的差异对降水强度的影响;垂直风切变的增强、环境风偏弱特征在这两次过程中分别提供了强降水持续维持的信息,对暴雨的预报预警的升级有一定的指示作用。     

弱天气尺度背景下湖南两次暖区暴雨对比分析

首先对2008-2019年4-9月湖南弱天气尺度背景下暖区暴雨依据500 hPa环流形势分为强西南急流型和副高型,然后对2018年4月30日(简称"4·30"过程)和2016年7月17日(简称"7·17"过程)两次不同类型暖区暴雨过程进行对比分析。结果表明:(1)两类暖区暴雨具有明显季节差异,强西南急流型和副高型分别发生在春季和夏季。强西南急流型一天任何时刻均会出现,夜间降水频次增多。副高型的日变化明显,降水峰值出现在上午。强西南急流型降水范围广,多出现在湘南地区,西南急流北推到长江中下游地区时,湘北也会出现暴雨。副高型降水分散,在湘西北、湘北及湘东南地区均出现强降水,局地性强,对流性明显。(2)"4·30"过程暴雨区处于上下一致西南风中,在切变线南侧辐合上升、西南急流和地面辐合线共同影响下湘东北出现暴雨,属于强西南急流型暖区暴雨;而"7·17"过程,副高脊线控制湖南,受中低层弱切变和地面中尺度气旋影响,湘西北出现暴雨,属于副高型暖区暴雨。(3)"4·30"过程暴雨区上空垂直螺旋度均为负值,700 hPa存在负值中心,意味着700 hPa切变线造成暴雨区强辐合上升,导致强降水发生;"7·17"过程,垂直螺旋度呈"上正下负"结构,900 hPa高度强气旋性旋转辐合最强,表征近地层中小尺度系统影响造成暴雨。"4·30"过程水汽输送和辐合比"7·17"过程更强。"7·17"过程比"4·30"过程低层热力不稳定能量更大且热力不稳定层结更强。β中尺度辐合线和γ小尺度气旋分别为"4·30"过程和"7·17"过程的触发机制。     

长江中下游地区暖区暴雨特征分析

利用2007到2013年5-9月间常规和非常规资料以及6 h一次的NCEP 1°×1°再分析资料,将长江中下游地区暖区暴雨按天气形势划分为冷锋前暖区暴雨、暖切变暖区暴雨以及副热带高压边缘暖区暴雨三种类型。统计表明暖区暴雨一般发生在距离切变线(锋线)100~300 km的暖区内。主要结论包括:(1)冷锋型降水强度偏弱且分布均匀,集中在5、6月;暖切变型发生次数最多且强度大,主要发生在6、7月长江中下游地区的偏南部;副热带高压边缘型发生次数最少但强度较大,发生在7、8月。暖区暴雨的发生次数及强度在大别山、皖南山区较为集中。(2)暖区暴雨中短时强降水贡献大。(3)冷锋背景下的暖区暴雨一般产生在锋前低压槽中,暴雨落区与高低空急流耦合有紧密联系;暖切变型以低层暖切变线为主要天气背景,地面常有弱静止锋,暖区对流活动与中尺度急流结构、地形强迫等因素存在较高的相关性;副热带高压边缘暖区暴雨与局地的水汽积累和对流不稳定条件的发展有密切关系。据此建立三类暖区暴雨的概念模型。     

中国暖区暴雨的研究进展

暖区暴雨是中国大气科学界的一个研究热点,由于其天气尺度斜压性强迫弱、环境大气热动力不稳定性强,以及特殊的地形和海陆热力差异的外强迫作用,暴雨对流系统触发机制复杂,暴雨突发性、局地性特征明显。目前全球业务数值预报模式、中尺度数值模式对暖区暴雨的预报能力十分有限。20世纪80年代以来对华南暖区暴雨的天气学特征进行了深入分析,并对多地区暖区对流系统的发展特征进行了总结,指出暖区极端暴雨与稳定的线状对流系统的发展有密切关系。近年来通过若干大型科学试验,对造成华南暖区暴雨的对流系统特征、边界层物理特征、降雨云物理过程有了更为深入的认识,其中关于边界层急流、华南沿海地面冷池边界等中尺度特征分析进一步深化了暖区暴雨对流触发机制研究。本文回顾了近40年暖区暴雨部分研究成果,针对多地区暖区暴雨的天气学特征、暖区暴雨与低空急流的关系、暖区暴雨中尺度对流系统的发展特征等问题进行了总结,并提出需要进一步深入研究的科学问题。     

新疆哈密一次罕见暖区暴雨的成因分析

利用区域自动站、常规观测、卫星云图TBB及FNL资料,对2018年7月31日(简称“7.31”暴雨)新疆哈密市东南部暖区暴雨天气成因进行分析,结果表明:1)此次暴雨过程出现在南亚高压东部型的大尺度环流背景下,暴雨区位于200 hPa强西南急流入口区右侧,500 hPa中亚低涡前部西南气流与西太副高西侧偏南气流的汇合处,850~700 hPa东南急流出口区前部辐合区,700 hPa暖式切变及地面γ尺度切变重叠区域;2)此次过程的水汽主要来自阿拉伯海、孟加拉湾及黄海,500~700 hPa水汽辐合大值区与暴雨落区关系密切;3)β中尺度对流云团和地面γ中尺度切变线在暴雨区滞留,受西北—东南向的天山山脉地形作用,使得垂直环流进一步加强。     

安徽沿江一次连续性暴雨过程中急流特征分析

利用国家自动气象站和ECMWF-interim再分析资料,从高低空急流的角度对2016年7月1—4日安徽沿江地区的连续性暴雨的成因进行了探讨。研究表明,7月1—4日,高空急流出现明显的北跳、强度增强,低层西南急流强度则达到2016年最大值。伴随着高低空急流的异常变化,在安徽沿江地区上空形成了强烈的高空辐散和低空辐合,同时高低空急流耦合激发形成次级环流,使得旺盛的上升运动一直延伸至对流层上层。高低空急流耦合在1—2日比较强烈,3日起耦合强度逐渐减弱,导致小时雨强进一步减弱。另一方面,低空急流的增强也使得孟加拉湾的水汽源源不断的输送至安徽沿江地区,近地面至3 000 m高度上南风输送为沿江地区连续性暴雨提供了充沛的水汽。     

“5·7”闽南沿海暖区特大暴雨中尺度特征分析

利用双偏振多普勒雷达、风廓线雷达、雨滴谱仪等新型探测资料以及双雷达风场反演资料、地面加密自动观测站资料与FNL再分析资料,分析了2018年5月7日闽南沿海一次暖区特大暴雨过程的中尺度特征。结果表明:此次特大暴雨发生在强盛的超低空西南急流区内;超低空急流具有明显的脉动特征,其突然增强引起低空扰动加强,造成明显的低层辐合;深厚的西南急流导致对流回波形态与回波移动方向高度一致,使得多个强降水对流系统接连经过同一区域,形成列车效应,这是强降水长时间维持的重要原因;强降水对流回波带中,水平方向存在风向、风速双重辐合,垂直方向上存在明显的波状运动,上升运动位于强回波前部,使其不断向东北方向移动,同时在强降水对流回波带东南侧存在明显的补偿性次级环流,使低层辐合和上升运动得以维持;高浓度的小雨滴与大雨滴并存是此次暖区强降水云微物理的重要特征。     

Comparison of Microphysical Characteristics Between Warm-sector and Frontal Heavy Rainfall in the South of China

During the April-June raining season,warm-sector heavy rainfall(WR) and frontal heavy rainfall(FR) often occur in the south of China,causing natural disasters.In this study,the microphysical characteristics of WR and FR events from 2016 to 2022 are analyzed by using 2-dimensional video disdrometer(2DVD) data in the south of China.The microphysical characteristics of WR and FR events are quite different.Compared with FR events,WR events have higher concentration of D<5.3 mm(especially D <1 ...     

Comparison of Microphysical Characteristics of Warm-sector, Frontal and Shearline Heavy Rainfall During the Pre-summer Rainy Season in South China

Warm-sector heavy rainfall (WR), shear-line heavy rainfall (SR), and frontal heavy rainfall (FR) are three types of rainfall that frequently occur during the pre-summer rainy season in south China. In this research, we investigated the differences in microphysical characteristics of heavy rainfall events during the period of 10-15 May 2022 based on the combined observations from 11 S-band polarimetric radars in south China. The conclusions are as follows: (1) WR has the highest radar echo top height, the strongest radar echo at all altitudes, the highest lightning density, and the most active ice-phase process, which suggests that the convection is the most vigorous in the WR, moderate in the FR, and the weakest in the SR. (2) Three types of rainfall are all marine-type precipitation, the massweighted mean diameter (Dm, mm) and the intercept parameter (Nw, mm-1 m-3 ) of the raindrops in the WR are the largest. (3) The WR possesses the highest proportion of graupel compared with the FR and SR, and stronger updrafts and more abundant water vapor supply may lead to larger raindrops during the melting and collision-coalescence processes. (4) Over all the heights, liquid and ice water content in the WR are higher than those in the SR and FR, the ratio of ice to liquid water content in the WR is as high as 27% when ZH exceeds 50 dBZ, definitely higher than that in the SR and FR, indicating that the active ice-phase process existing in the WR is conducive to the formation of heavy rainfall.     

2018年山东一次极端暴雨的环境场特征分析

利用多源气象数据资料,对2018年台风“温比亚”引发山东历史极端暴雨的环境场进行了研究。结果表明：（1）台风“温比亚”影响山东引起的前期强降水位于鲁南地区,主要为台风外围螺旋云系降水,19日白天至夜间是此次强降水主要时段,主要受台风和西风槽相互作用引起的,强降水落区主要集中于台风倒槽附近。（2）副高稳定少动、中低纬系统相互作用及低空急流的稳定维持是此次台风强降水的主要原因。（3）超低空急流相比低空急流对出现强降水更有明显的指示意义,其强度大小影响降水的强弱程度,且超低空（500 m以下）出现20 m?s-1以上的强风速对短时强降水有明显指示作用。低空急流指数对强降水出现特别是中小尺度强降水及雨强大小有一定预示作用。（4）特殊地形在此次台风暴雨中起了较大作用,地形的迎风坡效应在山地产生的强迫抬升作用及山脉阻挡引起的水汽在山前积聚等动力和热力共同作用触发湿对流是此次台风出现短时强降水的重要触发机制。（5）此次台风暴雨过程Q矢量散度负值的强弱对于未来6 h雨强大小有较好的指示意义。另外,此次台风特大暴雨与冷空气密切相关。     

“2011.6.18”湖北大暴雨成因分析

利用常规观测和地面自动站资料、NCEP1°×1°再分析资料、FY-2E卫星云图,以及武汉和荆州多普勒雷达资料,针对2011年6月17-18日湖北中东部地区一次大暴雨过程进行了天气动力学诊断和中尺度分析,结果表明:(1)暴雨是在有利的大尺度背景条件下,在特定的地域触发产生的,干冷、暖湿空气在江汉平原和鄂东剧烈交汇触发了这次大暴雨过程.(2)中尺度对流云团有3种类型:即单一云团型、合并型和急剧发展型.中尺度对流云团的大小与其生命史相关,尺度越大,生命史越长,在多个α中尺度对流云团之间的新生云团发展最为迅速,降水强度也最大.(3)呈气旋性转动的中尺度回波团和由低层较强的偏北风急流与偏南风急流辐合作用产生的中尺度复合体是此次暴雨过程雷达回波的主要表现形式;(4)地形对暴雨的强度以及落区等起到重要的作用,长江中游地区由于特定地形形成了三支明显的气流,由这三支气流组成的中尺度辐合系统促进了中尺度对流云团的形成和发展,云团F的加强和发展与地形作用密切相关.     

山西2006年雨季天气气候特征分析

2005年6月17～24日,华南地区发生了连续多日的暴雨天气过程,其显著特征是存在着南北两条雨带,北支雨带(福建中北部)由准静止的梅雨锋造成,南支雨带(广东中东部)发生在锋前暖区之中,这种连续多日共存的双雨带现象引起了气象学家的广泛关注.为了探究锋面和锋前暖区暴雨的成因,加深这两类不同性质暴雨的认识,利用NCEP每6 h一次的1°×1°经纬度再分析资料以及华南地区加密观测的逐小时地面降水等资料,以此次连续多日维持的双雨带降水过程为例,详细分析了锋面附近与锋前暖湿区内暴雨系统的主要物理差异.结果发现:梅雨锋暴雨和锋前暖区暴雨不仅在中尺度雨团活动、系统动力结构、大气不稳定机制和大气加热结构等存在明显的差异,而且在水汽输送、中尺度环境以及与暴雨有关的垂直环流之间也存在着不同点,这些差异可能是造成锋前暖区暴雨难以模拟和预报的主要原因.     

海南岛一次暴雨天气分析与预报概念模型

对海南岛２０００年１２月１１日出现的一次暴雨天气的成因进行了分析，并结合１９６０—２０００年海南１２月份暴雨的普查分析结果，提出了海南１２月暴雨降水率的计算公式及概念预报模型。     

2019年6月桂林三次强降水天气成因对比分析

利用多普勒雷达、气象卫星、自动气象站等监测数据以及NCEP再分析资料,对桂林2019年6月6-12日接连3次强降水天气过程的环流背景、影响系统与形成原因进行了对比分析。结果表明:(1)3次过程按影响系统分属暖区暴雨、低涡暴雨和锋面暴雨过程,均发生在高空急流右侧辐散、低空急流左侧辐合叠加区。(2)3次过程均受500 hPa短波槽和地面中尺度辐合线影响,但第1次过程中西南急流及地形等、第2次过程中低涡切变线、第3次过程中冷锋也起到重要作用。(3)3次过程的触发系统不同,第1次暖区暴雨过程迎风坡地形对其起触发作用,西南急流使得后向传播的对流云带维持;第2次低涡暴雨过程的触发系统为低层位于贵州一带的西南涡,西部冷空气侵入与西南急流加强是低涡对流云团维持较长时间的原因;第3次锋面暴雨的触发系统为冷锋,锋面配合锋前暖湿气流使对流云带加强。(4)第1次过程暖区暴雨MCS模态主要为线状后向扩建类,极端强降水出现在线对流中后端;第2次过程低涡暴雨MCS模态为涡旋类,极端强降水出现在涡旋中心附近;第3次过程锋面暴雨MCS模态由前期后部层云区线状对流转为层状云包裹对流系统,强降水发生在线对流弯曲或中心强回波处。     

高低空急流在云南大范围暴雨过程中的作用及共同特征

通过对1980—1991年出现的46次云南全省性大范围暴雨过程的主要影响系统进行分型,找出云南暴雨的主要影响系统,利用美国国家环境预测中心NCEP再分析资料,对暴雨出现次数最多的11次冷锋切变型全省性大范围暴雨过程进行合成分析,揭示了在冷锋切变环流形势下云南大范围暴雨发生前后对流层高低空急流或强风速带的演变特征及其与大范围暴雨发生之间的关系,找出了它们的共同特征,并提取造成云南暴雨的强信号,以期对今后的暴雨预报提供依据。     

湖北省梅雨期特大暴雨的环流分析和概念模型

通过对湖北省梅雨期２７例非局地特大暴雨资料的分析，概括了天气尺度、次天气尺度系统的一般特征和作用；采用动态分析方法，归纳出两类基本环流型；结合物理量场的分析，建立了强锋区和暖涡旋两类典型特大暴雨系统的概念模型。     

1998年5月20日暴雨天气过程分析

应用常规天气图和T10 6数值预报模式标准等压面上的 1°× 1°格点资料 ,对 1998年 5月 2 0日甘肃陇东地区和宁夏的暴雨天气过程进行了分析和研究。结果表明 ,暴雨天气产生在西北干冷空气与低空暖湿气流的辐合区内 ,由于低空急流的作用 ,大量的水汽不断输送至暴雨区 ,入侵冷空气触发了对流不稳定能量的释放 ,造成暴雨天气