浙江一次梅雨期暴雨过程中尺度特征及成因分析

利用浙江省逐日降水量资料、自动站雨量及FNL 1°×1°再分析资料对2017年6月19—25日浙江省梅雨期暴雨过程的高低空环流形势和中尺度对流系统及其物理量特征进行了分析和诊断。结果表明:此次暴雨过程为典型的梅雨天气系统背景下低空急流的加强和低层切变线的北抬或南压造成的具有明显的中尺度特征的一次降水过程。强降水分为3个阶段,前两个阶段均发生在低层暖湿空气北抬的过程中:低层切变线北抬过程中,伴随着西南和东南急流增强,使得中尺度辐合抬升运动增强,暴雨过程具有明显的暖区暴雨的中尺度特征。第3个阶段则为冷空气南下过程中:中低层的切变线和急流东移南压,锋区内垂直风切变增大,不稳定能量得以增强,中尺度对流系统沿着锋区不断的产生和发展。     

2012年初浙江连阴雨天气的环流特征及其异常成因

利用浙江省常规气象站雨量资料、NCEP再分析资料、海温资料、射出长波辐射（OLR）日平均场资料,对2012年初浙江省出现的罕见阴雨寡照天气的环流特征和水汽、动力条件进行了诊断分析,并与历史同期对比,探讨海温异常对乌拉尔山阻塞高压和南海、孟加拉湾偏南风异常的影响。结果表明：1）乌拉尔山阻塞高压前西北气流为连阴雨产生提供了冷空气条件,南海至我国东南沿海西南暖湿气流较常年明显偏强,两者在浙江构成切变线,造成水汽辐合上升,偏强的西风急流造成高层辐散增强,辐散区高度及位置对雨势大小起主导作用。2）热带OLR低值区在连阴雨雨势加大前的北传现象具有一定预报意义。垂直方向上连阴雨区上升运动与北侧下沉气流形成＂上暖下冷＂配置,冷空气的＂冷垫＂作用迫使暖湿气流抬升凝结。3）赤道中东太平洋冷海温异常和印尼附近暖海温异常使沃克环流加强,其上升气流向北输送构成连阴雨西南气流的一部分。另外,北太平洋海区海温正异常和中东太平洋海区海温负异常可能是乌拉尔山阻塞高压形成和维持的外强迫因素。     

长江中游一次暴雨中尺度天气系统的观测分析

利用多种加密观测资料，详细分析了长江中游一次暴雨中尺度天气系统的观测特征。结果发现：(1)暴雨由各种尺度的天气系统相互作用造成，直接造成这场暴雨的是中α尺度切变线上活动的多个并不深厚的中β尺度对流系统，该对流系统在发生发展过程中一直伴有明显的中尺度雨团活动。(2)这次中β尺度对流系统活动可能的物理图像为：在切变线东北方和西南方各有一支气流在切变线上辐合抬升并汇入对流系统中，在暖平流的作用下，气流在倾斜的θse锋前上升(或沿锋区爬升)并随高度发生顺转，到7km高度以上开始以西南气流发散，在离对流区400～500km处下沉，并在θse锋区附近构成中尺度垂直环流圈，对流云团发生在该垂直环流的上升支一侧。     

鲁西北连续两次强降水过程对比分析

利用各种观测资料和NCEP/NCAR 1×1°再分析资料,对2012年7月30日夜间和31日夜间鲁西北连续两天强降雨天气进行诊断和对比分析。结果表明:强降水产生在西风槽前和副热带高压边缘的偏南暖湿气流中,西风槽稳定少动,台风在东南沿海北上,副高加强北抬,为鲁西北连续两天的强降水提供了天气尺度背景。925hPa及以下的低层,来自于渤海的偏东气流和来自于华东沿海的东南气流同时向鲁西北强降水区输送水汽,低层比湿大,CAPE和K指数较高。第1次强降水产生在偏南气流的暖区中,降水强度大,维持时间短。第2次强降水期间,低层有冷空气锲入,把暖湿气流抬升,前期为对流性降水,中后期转为稳定性降水,降水强度小,维持时间较长。850hPa及以下倒槽式切变线和中尺度低涡环流是造成强降水的中尺度影响系统,近地面层来自于渤海的东北气流与来自于东南沿海的东南暖湿气流形成中尺度涡旋,产生气旋式辐合上升,触发对流不稳定能量释放。对流云团在鲁西北形成长形的中尺度对流系统(MCS),稳定少动,有明显的列车效应和后向传播特征。强降水具有较强的日变化,夜间发展增强,白天减弱。     

高空西北气流下贵州铜仁特大暴雨的成因分析

本文利用NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料和地面区域自动站逐小时观测资料,对贵州省铜仁市梵净山东侧2020年6月29日夜间的一次特大暴雨天气过程的大尺度环流背景和中尺度天气系统进行了分析。结果表明：此次暴雨过程处于高空西北气流控制背景下,中低层动力抬升条件较弱,但深厚的暖云层和湿层、较低的自由对流高度（LFC）、抬升凝结高度（LCL）和中等到强的对流有效位能（CAPE）,配合低层水汽辐合抬升运动的爆发性增强有利于此次梵净山东侧高效率降水。暴雨落区分为A区和B区两个区域,其间降雨特征存在明显不同,A区降水开始时间早,累计雨量大,主要为偏东北风与偏东南风辐合引起的上升运动造成的对流性降水,而B区小时雨强更大,由于小尺度涡旋的发生发展、配合低层弱冷空气的抬升触发作用造成的冷性降水;且降水强度与1h正变压、负变温呈正相关关系。迎风坡和喇叭口地形的动力强迫抬升作用,利于低层水汽输送和抬升凝结,受近地层东北气流与东南偏南气流形成的中尺度辐合线触发、加强,也是此次极端暴雨形成的重要原因。     

陕西北部一次暴雨过程的中尺度对流系统分析

利用FY-2卫星云图和物理量对2006-07-02发生在陕西北部的区域性暴雨天气过程分析发现:暴雨天气过程主要是3个时段的中尺度对流系统(MCS)在暴雨区上空反复出现造成的。第一时段的降水出现在850hPaθse能量锋区右侧,第二、三时段降水出现在850hPa能量大值区中心附近。中尺度对流系统发生具有一定的时间间隔。暴雨期间,高空西风急流和低空西南急流耦合产生的次级环流促进了暴雨区上空强烈的垂直上升运动,为中尺度对流系统反复发生、发展提供了有利条件。     

一次复杂地形暖区强降水的特征及触发机制分析

利用常规观测资料、地面自动站降水资料、FY-2E云顶亮温资料及NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,对2012年8月16日20时—18日08时副高边缘复杂地形暖区强降水过程的环流背景、环境条件、中尺度特征及其触发机制进行分析。结果表明:暖区强降水发生在四川盆地与青藏高原东坡的过渡带上,呈狭长带状,小时降水中心与MCS云团TBB梯度大值区对应较好。在南海台风西行及副高位置稳定的环流背景下,稳定的副高和近地层热低压阻止了西风带低值系统和地面冷空气影响龙门山地区,使大气高能高湿状态得以维持。同时冷、暖平流在龙门山上空交汇,使得大气层结不稳定性增强。龙门山对台风"启德"东北侧东南气流的强迫抬升最终触发暖区强降水。     

河池市春季气候背景及降雨特征分析

统计分析1986～2015年30a河池市春季降雨时空分布特征,并采用欧洲中心再分析资料分析春季(3～5月)河池市气候环流背景,为进一步研究春季降雨预报指标奠定基础。结果表明:春季500hPa东亚中高纬基本为一槽一脊形势,西太平洋副热带高压逐渐西伸北抬,南支系统逐渐活跃,河池市上空由平直偏西气流转受西南气流影响;850hpa由偏西北气流转为西南气流,水汽输送加大;冷空气活动区域逐渐往北往西收缩,强度减弱,并经华北、江淮以偏东路径影响河池,河池盛行偏东风,雨日渐多,雨量渐增。在大尺度环流背景下,河池市春季降雨概率呈现夜雨大于日雨,且3月最为明显,5月差异最小。空间上,夜雨由北向南递减,日雨则自东向西减少,以3、4月最明显,至5月呈均匀分布特征。     

湖北省春季降水低频特征及其与海温的联系

利用1961—2018年湖北省68站逐日降水资料和美国国家海洋和大气管理局（NCEP/NCAR）环流、海温资料,分析了湖北省春季降水低频特征,并讨论了其年际变化与海温的联系。结果表明：①湖北省春季降水存在显著的准双周低频周期。春季涝（旱）年,准双周活动活跃（不活跃）。②春季印度洋和黑潮海温分别通过影响中低纬、日本海附近不同区域上空的环流,进而影响湖北省春季降水的低频活动。③2018年受黑潮海温异常偏暖的影响,日本海附近500 hPa高度场呈正距平,具有明显的低频振荡特征,其后部东南气流和华南上空的西南气流构成了暖切,从而给湖北省带来低频降水,造成当年春季降水准双周活动指数异常。     

呼伦贝尔市岭东一次强降雨分析

利用MICAPS系统的各种传真资料和实况观测资料，对2003年7月25～27日发生在呼伦贝尔市岭东的强降雨天气过程的环流背景和物理量场进行分析。结果指出：由于副热带高压的北抬加强，西南边缘的偏南气流为降雨区提供了充沛的水汽和能量，加之地形的阻挡作用，有利于水汽在大兴安岭东侧积累；对流层低层切变线上的扰动为降水提供了触发机制，从而产生了较强的降水。     

祁连山区降水的大气特征分析

利用祁连野外试验站观测资料,引入客观反映高空大气云和降水的表示方法,分析了祁连山区降水的大气特征。结果表明,高层冷云和低层暖云是祁连山区形成降水的主要云系,高层冷云由天气尺度系统决定,而低层暖云则由地形阻挡和加热等作用形成。在不同的天气系统下,地形对降水的作用不同。在西南气流影响下易形成谷风环流,从而增强降水;在西北风...     

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。     

华南前汛期锋面对流系统和暖区对流系统的多尺度特征和集合预报敏感性对比分析

2018年5月7日华南地区受锋面中尺度对流系统和暖区对流系统影响,出现多条中尺度雨带。其中锋面对流系统形成降雨区范围较广,雨量分布不均;在锋前30～200 km暖区内,多个离散的短生命史β中尺度对流系统形成范围较小的中尺度雨带;而在华南沿海地区中尺度线状对流长度超过300 km,稳定维持时间超过12 h,形成局地300 mm以上的沿海强降雨带。雷达回波分析表明华南地区的锋面对流系统、暖区对流系统均以低质心型对流单体为主,其中锋面对流单体35 dBz回波顶高平均为5.5 km,暖区对流系统35 dBz回波顶高平均为4.7 km。利用ERA5再分析资料诊断降水效率表明,锋面系统降水效率平均在10%～15%,暖区对流系统的降水效率波动明显,瞬时降水效率可超过90%。此次降雨过程中雨滴谱分析表明,小粒子直径、高雨滴数密度的暖云降水特征突出,沿海暖区对流系统在各个降水强度量级上都具有更大的粒子直径和数浓度,因此降水效率较高。预报检验表明主流业务数值模式对于暖区对流性降水预报能力有限,欧洲中心再预报改善了暖区对流性降水离散度分布,中尺度区域数值模式能够反映锋面对流和暖区对流的基本特征,但在沿海暖区对流系统的强度、组织上仍然有偏差。比较锋面降水和暖区降水的集合预报敏感性表明,锋面降水对于锋前低压槽、低空急流等天气系统强迫具有较高预报敏感性,而沿海暖区降水对于上游入流区不稳定能量分布具有更显著的敏感性。     

受两次干线影响的湖北大暴雨过程成因分析

利用GFS的6小时间隔的再分析场、FY-2C卫星云图、加密自动雨量监测、雷达监测等资料,对2011年6月17—18日湖北大暴雨过程进行分析,结果表明:先后两次干线作用是此次大范围大暴雨的重要触发机制。500 hPa槽后干空气的侵入在鄂西南附近先后触发产生4个中尺度云团,槽前有正涡度平流东移与江汉平原南部低涡环流叠加,加强了低涡发展,造成湖北南部强降水发生。西南急流的发展加强与华北高压干冷空气南侵,产生明显干锋生,表现为江汉平原东部相继生成3个中尺度云团。另外,高层高位涡沿等θse锋面产生动量下传,在江汉平原东部暴雨区形成一个垂直高值涡度柱,北侧干冷空气向南向下侵入,形成次级环流,为持续性强降水提供动力上升条件;地面图上有3支气流汇合加强,气流汇合中心与强降水中心吻合较好,是降水天气的主要触发条件。      

长江上游中小洪水月分布特征及天气成因

基于1981~2012年宜昌站日均流量、长江上游287个气象站逐日雨量及NCEP再分析资料,选取长江上游中小洪水过程128例,分析其洪水、致洪降雨月分布特征,并研究其天气成因。结果表明:长江上游流域中小洪水多发于7~9月,且过程持续时间6~9月呈逐渐变长趋势,其中过程洪量7月最大,洪峰流量及次洪量最大值出现在8月。6月副热带高压(以下简称副高)及南亚高压偏东偏南,贝加尔湖槽引导冷空气南下,与西南急流在重庆—宜昌、乌江汇合,造成降水各子流域分布不均,中心位置偏东,强降水日数少但强度较大;7月副高及南亚高压西伸北抬,中高纬地区多短波槽活动,西南气流强盛,辐合区范围大,造成降水范围广且分布均匀,强降水日数多;8月副高进一步西伸北抬,中高纬环流平直,辐合中心位于长江上游流域西北部,配合高热高湿的环境场,造成降水分布不均匀且局地性强,中心位于岷沱江,过程面雨量大;9月以后,副高继续西伸,南亚高压南压东移,受深厚东北槽影响,地面冷空气活跃,西南暖湿气流减弱,降水中心位于岷沱江、嘉陵江,强度减弱,过程面雨量小。     

西江流域面雨量与区域大气环流型关系

利用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法,对西江流域1971—2015年逐日平均850 hPa和500 hPa高度场进行环流客观分型,分析流域降水天气环流型出现概率及主导环流型变化特征,探讨主导环流型对西江流域总面雨量和子流域面雨量的贡献率及环流型配置与降水的关系。结果表明:当850 hPa为西南风型、500 hPa为西风型时,流域出现降水天气的概率最大;850 hPa气旋型和500 hPa西风型对年总面雨量和各子流域面雨量的贡献率均为最大,且对东部子流域面雨量的贡献率大于西部子流域,850 hPa南风型与500 hPa反气旋型的环流配置是西部子流域秋季降水偏多的主导环流型配置;春季850 hPa气旋型与500 hPa西风型、夏季850 hPa气旋型与500 hPa西风型、秋季850 hPa南风型与500 hPa反气旋型、冬季850 hPa西南风型与500 hPa西风型的环流配置时,出现强降水天气的概率分别为18.7%,21.1%,4.0%和2.0%,即夏季最大,其次为春季,冬季最小。近45年,850 hPa气旋型、500 hPa西风型对流域年总面雨量的贡献率呈增加趋势,是西江流域面雨量呈偏多趋势的主导环流型。     

西太平洋副高影响下柳州暴雨统计特征及环流分型研究

利用2010～2016年常规观测资料及区域自动站雨量资料、NCEP 1°×1°再分析资料,根据暴雨发生时副高脊线位置的不同,分类总结出5种环流类型及其相应降雨落区。结果表明:副高暴雨主要出现在5～7月,6月最多;华南沿海型发生的次数最多,副高控制型最少。华南沿海型、两广中北部型、副高控制型为“两槽一脊型”,两广中南部型和两广交界以东型为“多波动型”环流;两广中北部与副高控制型高原无小槽活动,其余均有短波槽活动。低层各型均在贵州一带有明显θse锋区,其南侧有西南季风气流向广西输送水汽和能量,其中华南沿海与两广交界以东型还存在副热带东南季风气流,但副高控制型季风及锋区均较弱,而近地面各型均存在辐合线,其位置与降雨落区相一致。华南沿海型副高增强比减弱时暴雨位置更偏北,强度更大,出现暴雨概率更高;两广中南部型与两广交界以东型均为副高减弱比增强时范围、强度更大;两广中北部型与副高控制型暴雨落区分散局地性强。      

影响山东切变线特征及典型个例分析

利用天气观测资料和NCEP再分析资料对2004-2013年5-9月影响山东的切变线天气特征和环流形势进行了分析。将影响山东的切变线按热力性质分为冷切变线和暖切变线,10a间影响山东的切变线共发生59次,其中暖切变线出现43次,占切变线总发生次数73%;冷切变线出现16次,占切变线总发生次数27%。切变线发生频数7月最多,6月次之,分别占切变线总数的35.6%和23.7%,9月最少,约占0.05%。影响山东典型切变线的发生与副高关系密切,冷切变线多出现在西风槽东移受阻,在对流层低层逐渐形成,暖切变线则出现在西风带小高压与副高合并,副高北抬时形成。针对2次典型冷暖切变线暴雨天气过程对比分析其暴雨落区、雷达回波特征和动力机制等,结果发现:暖切变线降水的强度、暴雨范围和持续时间明显大于冷切变线降水。暖切变线暴雨的GPS可降水量在强降雨出现前8h快速上升,可降水量峰值对应地面降雨大值,对地面降雨变化反映不敏感,物理量呈垂直分布,强回波单体基本位于暖切变线雨带的中间。冷切变线暴雨的GPS可降水量短时间内增幅大,地面强降雨在峰值出现1h后发生,对地面降雨变化反映较敏感,物理量从低层到高层向北倾斜且上升运动区较深厚,回波单体位于切变线南侧。     

朔州市"8·12"暴雨分析

利用MICAPS系统资料对2005年8月12日发生在山西朔州市北部的暴雨天气过程的大尺度环流背景和物理量场进行分析。结果表明:这次暴雨天气过程发生在纬向环流向经向环流调整的过程中,西太平洋副热带高压有一次明显的西伸北抬,是一次典型的副高西北侧西南气流型暴雨。降水水汽主要来自南海,中低层的水汽输送十分充沛,并在朔州市北部形成辐合。低空急流的建立,为此次强降水提供了丰富的水汽和位势不稳定能量;过程期间,物理量场表现出强水汽输送辐合及上升运动;冷空气与暖湿气流及特殊地形的综合作用激发出中尺度降水云团,造成此次强降水。     

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。