广西西江流域致洪暴雨过程中尺度特征及机制分析

利用广西逐站逐小时降水量、1°×1°逐小时FY-2C的TBB资料和1°×1°逐6 h NCEP/NCAR再分析资料,应用空间25点平滑滤波方法,分析了2005年6月18~22日西江流域致洪暴雨过程的中尺度特征及其发生、发展的机制。结果表明:这次致洪暴雨过程的降水时空分布不均,具有明显的中尺度特征。雨团集中出现在TBB值的低值中心、低值中心北侧等值线密集的地方以及等值线曲率大的地方。镶嵌于大尺度西南气流中的中尺度涡旋系统在西江流域反复生成,导致对流云团不断生成和加强,是此次暴雨产生的直接原因。暴雨区上空中尺度经向垂直环流圈的存在对中尺度涡旋和对流云团的发生和发展具有促进作用。中低层弱的对流不稳定与强的水平风垂直切变和湿斜压性共存是此次暴雨产生和持续发展的重要机制。     

2003年淮河流域致洪暴雨的环流背景及其与大气热源的关系

利用NCAR/NCEP的逐日再分析资料和降水资料,分析了2003年夏季淮河流域致洪暴雨的环流背景及其与大气热源的关系.结果表明,2002-2003年的El Nino事件是本次暴雨的前期背景;南海地区的视热源和视水汽汇异常可能是副高偏南维持的重要原因之一.与2003年夏季相比较,6月21日-7月22日淮河流域为正的异常视热源和视水汽汇,并且二者的高值中心与该时段雨量中心位置基本一致.孟加拉湾地区的异常加热源在其西北侧强迫出的高层反气旋性环流有利于南亚高压在青藏高原、江南、华南地区维持,从而使得淮河流域位于高压北侧高空西风急流入口区南侧的上升运动区,有利于淮河流域强降水发生和维持,形成该流域洪涝.     

夏季中国南方流域性致洪暴雨与季风涌的关系

中国淮河以南地区夏季最易受到洪水灾害的威胁,这种致洪暴雨一般出现在沿着河谷走向的静止锋上。在引发致洪暴雨的环流系统中,季风涌的作用非常重要,它提供了暴雨产生所必须的水汽。分析了1998、2003、2005及2006年中国南方流域性致洪暴雨和东亚季风涌,以及与赤道附近大气环流的30～60天振荡（称作Madden—Julian Oscillation,简称MJO）活动的关系。当来自赤道印度洋的MJO引起南海地区西风的加强;南海西风的加强,触发中国南部大陆出现季风涌;季风涌与来自北方的冷空气交绥,造成静止锋上的致洪暴雨。由此提出我国南方夏季流域性致洪暴雨中、短期预报的基本思路。     

2007年淮河流域雨季暴雨多尺度环流分析

使用NCEP/NCAR 1°× 1°逐日再分析资料、风云2号气象卫星亮温(TBB)资料,分析2007年淮河流域梅雨期降水的多尺度特征.结果表明,2007年梅雨期暴雨集中在淮河流域,其中从6月30日-7月8日.沿淮淮北连续9 d暴雨、大暴雨,降水集中程度和降水强度均超过2003年,导致淮河流域发生仅次于1954年大洪水.雨季期间乌拉尔山附近的阻塞高压频繁出现;西太平洋副热带高压偏强,且位置稳定;强盛的季风涌将充沛的水汽输送到淮河流域一带与中高纬度干冷空气频繁交汇.西太平洋副热带高压稳定偏强、强盛的季风涌、中高纬度冷空气和青藏高原对流扰动东传的有利配置导致2007年淮河流域集中强降水.     

惠州高潭一次特大致洪暴雨过程分析

利用2013年8月16—17日CFSR的0.5°×0.5°网格资料以及自动监测站数据,分析了发生在惠州市惠东县高潭镇及其附近地区的特大致洪暴雨过程,结果得到:"尤特"登陆后残余环流长时间的少动维持,有利于西南(偏南)气流源源不断向高潭及其附近的暴雨区输送充沛的暖湿水汽;西南气流与偏南气流的交汇形成中尺度能量锋和露点锋,有利于暴雨的发生发展;强降水期间,高潭及其附近地区上空存在不稳定层结和较强的上升运动,以及低层辐合高层辐散的有利配置,另外,强降水区及其西侧的对流层中还存在着一个逆时针旋转的垂直风场;"U"型地形和喇叭口地形及近地面层的风场辐合,为白盆珠至高潭附近地区的暴雨起到非常重要的增幅作用。     

2003年淮河流域致洪暴雨的环流演变

使用EC模式的格点高度场和风场资料,分析2003年6~7月欧亚地区环流形势演变特征与安徽淮河流域致洪暴雨的关系发现:淮河流域的强降雨能持续14 d之久,是500 hPa高空超长波维持2波、长波交替出现5~6波、高纬度为阻塞环流形势以及副热带高压脊长时间稳定在23~27°N偏北位置诸因子共同作用的结果。     

近年来江淮流域致洪暴雨特征分析

江淮流域暴雨研究与预报是大家所共同关注的课题.对近年江淮梅雨尤其是2010年汛期致洪暴雨(以江西为例)特征进行了探讨.强调暴雨预报仍是一项很具挑战性的任务,并提出了一些需要继续突破的科学和技术问题.     

淮河流域致洪暴雨预警系统

介绍淮河流域暴雨预警系统和所采用的处理方法。该系统利用合肥CIN—RAD雷达体扫资料,配合地面雨量观测资料,采用最优判别系教法建立了适合淮河流域的孔关系,用以估算每6分钟的降水量。此外系统还在区分GMS-5卫星云图上不同种类云系的基础上,配合地面观测,采用数理统计方法建立了淮河流域GMS-5卫星估算降水多通道经验公式。在CINRAD雷达和GMS-5卫星的雨量估算结果的基础上,通过与站点观测雨量的对比分析,利用数理统计方法对这两类估算雨量资料进行了集成。集成估算得到的雨量值较单独用CINRAD雷达或GMS5卫星进行雨量估算的结果在精度上有所改进,能更精确地对淮河流域雨量进行估算,进而结合HLAFS数值预报产品进行致洪暴雨的预警。该系统在2003年汛期成功地对淮河流域出现的几次暴雨过程进行了预警,汛期服务效果显著。     

一类华南锋前暖区暴雨β中尺度系统环境特征的分析研究

对2005年6月一次引发珠江(西江)流域致洪暴雨的环流特征和影响系统,尤其是β中尺度系统的环境场进行了研究.这次暴雨具有明显的多尺度特征,涉及到季风的活动、边界层的影响、地形的动力作用等.得到如下结果:(1)南海季风爆发推迟而后持续影响华南,西风带急流以及副热带高压位置均明显偏南,且副高脊线稳定维持在18°N左右,为6月中下旬暴雨在华南地区持续发生提供了稳定的大尺度环流条件.(2)这是一类华南前汛期锋前暖区暴雨.在该时段,华南地区始终维持一条近于东西向的准静止锋,这在卫星云图上清晰可见. 锋生函数的计算结果表明,弱冷空气的作用明显.经向剖面分析揭示出: 锋前有明显的上升运动区存在,非常有利于中尺度对流的发生发展.北方的弱冷空气与副高西北的暖湿气流之间存在明显的中低纬度系统的相互作用.(3)低空偏南气流的风速辐合场,在925 hPa层上最明显.表明在这次华南暴雨过程中行星边界层有很重要的作用.不但从中南半岛和南中国海输送了大量水汽至暴雨区,而且其前方的风速强辐合区,对于对流的启动很有帮助.就启动机制而言,该风速辐合区可能与1998年华南暴雨的风向辐合区有一些差异.(4)南岭山脉的喇叭口地形,对偏南暖湿气流有明显的辐合抬升作用,使垂直运动进一步增强,有利于暴雨的发生.华南(尤其是西江流域)的特殊地形是持续性暴雨产生的重要条件之一.(5)中尺度对流雨团是这次致洪暴雨的直接影响系统.至少有4个β中尺度雨团(A、B、C、D)在西江流域发生发展.上述雨团A 和雨团D分别出现于桂林和梧州等测站附近.该研究集中对中尺度雨团A、D的环境特征作了分析.低空风速辐合中心反复向暴雨区"冲击",暴雨区对流有效位能一次次积累、释放,而又重建.在这种环境下,中尺度对流系统与强降雨云团,此起彼伏,频繁发生.加之对流雨团受环境流场影响 "追随" 洪峰向下游移动,使暴雨和洪水 "叠加" 或 "遭遇",加重了洪涝灾害的影响.     

"98·6"广西特大致洪暴雨过程的中尺度系统概述

利用常规天气图和１ｈ雨量图，分析了“９８·６”广西特大致洪暴雨过程的环流背景和中尺度系统，指出比常年偏南的西太平洋副热带高压、稳定的乌拉尔阻塞高压和南亚高压是极有利于中尺度系统在广西境内活动的环流背景，锋面上的扰动、西南低涡、西南热低压、西南低空急流等从区外移入广西的中尺度系统和海南岛绕流辐合、东兰和昭平附近的地形性涡旋和辐合等在本地特定地形条件下形成的地方性中尺度系统共同作用下产生了这次特大的致洪暴雨过程。当有利于中尺度系统活动的背景环流发生调整后，降雨过程便告结束。     

2007年入梅期由横槽与低涡切变引发淮河流域强降水的诊断研究

采用对比分析、诊断和数值计算的方法, 运用NCEP资料、常规观测资料、卫星云图资料和地面降水资料, 对2007年6月19～20日发生在淮河干流及其以北地区一次特殊的降水过程 (入梅期首场强降雨) 进行研究。主要结论包括: (1)该年梅雨期降水和首场降水的特点及原因: 梅雨期雨带位置偏北(位于淮河流域而非长江流域), 并且在115°E的中部地区降雨量最大; 入梅后的降雨首先产生在淮河干流上游的湖北、 河南南部地区, 随后雨区迅速北跳至淮河以北的山东南部地区。分析表明, 在临近35°N和115°E区域, 梅雨锋强烈, 冷暖空气汇集, 加之充沛的水汽输送和高低空急流耦合所激发的上升运动, 共同导致了115°E的中部地区产生强烈降水和汛期的雨带偏北; 19～20日淮河及其以北地区阻塞形势迅速调整, 其后所产生的500 hPa横槽对于首场强降水的维持起到了重要作用。低层涡旋系统沿着锋生带, 在槽前气流的引导下向东北方向移动, 致使雨带北跳。 (2) 首场降雨主要由横槽和切变线及其所引发的涡旋共同产生。高空横槽提供了较为活跃的冷空气, 这种横槽形式在典型的梅雨期尚不多见, 但亦值得关注。锋区和低层水汽叠加较好。上升运动的持续增强, 使得不断有强降水时段出现并最终导致强降水产生。 (3) 该年入梅前后存在比较明显的气象信号变化 (包括夏季风、 副高脊线、 阻塞、 环流形势等), 入梅期实质上是中高纬大气环流由非梅雨期特征向梅雨期特征的调整和过渡期。 (4) 在切变线诱生出低涡的过程中, 动力作用比热力作用的影响更为显著。低涡生成后向东北方向移动, 这一时期虽属梅雨起步阶段, 未完全呈现典型梅雨暴雨的特征, 但中尺度云团、 雨团仍十分活跃。     

2003年夏季中高纬度环流与淮河流域降水

研究了 2 0 0 3年夏季中高纬环流特征以及乌拉尔山、鄂霍茨克海和贝加尔湖三个地区阻高指数逐候的变化情况。 6月下旬至 7月上旬东亚中高纬出现“双阻”形势 ,造成淮河流域持续一个多月的集中强降水 ,但是在 7月底 ,鄂霍次克海阻高再度建立并持续 ,致使盛夏西太平洋副热带高压较常年偏南 ,所以雨带的位置也未能北移。因此 2 0 0 3年夏季主要雨带维持在淮河流域     

1999、1998年长江流域暴雨成因对比分析

运用GMSTBB资料对比分析了1999年1998年夏季长江流域暴雨的成因，其中，重点探讨了南海季风云涌与副主的相互作用同南方强降水过程表成的关系，认为，南海季风涌爆发射副高比推或者保使长江中下游地区高压形成，张降雨出现在华南，相反，季风云涌间歇期西北太平国高西伸占据南海和华南，长江中下游地区出现强降水。     

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.     

2003年淮河流域洪涝暴雨的气象水文特征分析

用常规的气象水文资料和常规分析方法,对2003年、1991年和1954年3a气象水文特征分析发现:(1)2003年淮河流域的降水比常年明显偏多,比1991年多,但比1954年少,是自建国以来仅次于1954年的第2个多雨年份;1954年洪水最大,2003年次之,1991年最弱。但3a的共同特点是洪峰高、流量大、持续时间长、灾害损失严重;3a的不同之处是降水集中时段和强度各不相同,洪水的早晚也不同,1991年最早,2003年和1954年较迟。(2)环流形势的共同特点是:副高脊线相对常年位置均偏南,亚洲西风带阻塞高压活动十分频繁,120°E以东越赤道气流较常年偏弱、赤道西风明显偏弱,这样就造成赤道辐合带不活跃,低空急流都较常年偏强。环流不同之处:1991、1954年东阻活动最昌盛,而2003年以中阻塞形势为主;1991年副高与2003年相似,但强度和范围不及2003年,1954年是3a之中副高脊线最偏南、副高范围最小、强度最弱的1a;由于高、低空配置、副高位置的不同,低空急流的强度并非与越赤道气流强度呈正相关关系。     

闽北汛期强降水中尺度特征分析

为揭示闽北暴雨的中尺度规律,利用1980~2005年南平市10县(市、区)气象站5~6月雨量大于等于50mm达到或超过3个站的43个暴雨过程129个暴雨日的逐时降水自记资料,分析了汛期暴雨日雨团和强雨团的时空分布、强度及持续时间、移动规律、雨团与影响系统的关系以及地形对雨团的产生、分布、移动等的影响等,得出闽北汛期强降水的中尺度若干特征,其结论可为预报人员在业务实践中提供有益的参考。     

1998年"二度梅"期间突发强暴雨系统的中尺度分析

采用实测资料,对造成7月20日至22日期间的特强暴雨过程进行了分析,认为,除去副热带高压南退且稳定维持这种有利的大尺度条件外,一系列β中尺度天气系统在长江中游(即鄂东河谷地区)的发生发展是造成本次强暴雨的最直接原因,这类系统的发生发展具有很大的局地性和突发性.分析表明,对流层中低层的水汽的大量集中以及对流不稳定条件的存在可能对此类系统发展提供了有利环境,对其启动的机制作了初步的讨论,认为地形的热力强迫及梅雨锋上的中尺度扰动可能对此类系统的发生发展起了触发作用.     

2007年汛期淮河流域致洪暴雨的雨情和水情特征分析

利用2007年6月19日～7月23日淮河流域167个测站逐日降水观测资料,对2007年汛期淮河流域致洪暴雨的雨情和水情特征进行分析,并与2003年历史同期进行了比较。结果表明:2007年汛期淮河流域持续性强降水天气集中于6月19日~7月23日,期间共经历了10次暴雨过程, 2007年总降水量和水位都超过2003年同期,2007年淮河流域洪水期间王家坝上游的面雨量大于2003年,下游的面雨量和2003年持平。2007年汛期淮河流域雨情的重要特点是:雨带稳定,前期强降水过程的降雨中心基本上出现在淮河支流分布比较密集的淮北地区和上游地区,致使淮河流域底水明显增加,是后期强降水导致全流域性洪水的主要原因。造成淮河流域降水稳定持续的重要原因是副高稳定、位置偏南,冷空气活动频繁等。       

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。