习水河流域两次局地特大暴雨成因对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料以及雷达、卫星等资料,对2013年6月21日和2014年8月11日遵义市习水河流域两次局地特大暴雨的天气形势场,热力、动力和水汽条件,结合地形特征进行对比分析。结果表明:16.21暴雨大陆高压控制我国中东部地区,受高压阻挡,低层低涡切变主要影响四川中东部,低涡未整体东移,仅850 h Pa冷式切变影响遵义西北部;8.11暴雨降水区中低层处于槽前正涡度区,高层200 h Pa处于南亚高压脊线附近,垂直方向上存在正向环流圈,受副高稳定维持阻挡,中低层低涡切变及地面辐合线东移缓慢,较长时间停留在强降水区域。2两次过程雷达回波反射率因子均呈带状分布,且回波移动方向与带状回波长轴一致,具有典型的"列车效应",剖面显示均为低质心结构,降水效率高。36.21暴雨能量条件比8.11暴雨好,但水汽条件和动力条件不及8.11暴雨。4受习水河谷地形影响,6.21暴雨和8.11暴雨强降雨落区分别与习水河谷赤水段和习水段走向一致。     

河北盛夏2次大暴雨过程对比分析

利用常规天气资料、NCEP再分析资料、地面区域站和多普勒天气雷达资料对比分析了2012年7月21~22日罕见特大暴雨和2011年7月24日大暴雨的天气形势、水汽条件、动力条件以及中尺度影响系统。分析发现:这2次暴雨过程都是低槽冷锋类暴雨过程,中尺度影响系统也基本相同,降水效率相当,但降水极值和暴雨范围相差很大;充足的水汽输送、强的动力条件和高降水效率是2012年7月21~22日极端降水的原因之一,河北中部长达6 h列车效应是这次极端降水的关键原因;低层θse锋区和切变线南侧急流的有利配置是造成河北中部列车效应的关键原因,是低槽冷锋类暴雨强降水持续时间和能否出现极端降水的预报着眼点之一;锋面前侧的地面中尺度辐合线是主要中尺度影响系统,强降水落区沿地面中尺度辐合线分布,根据地面中尺度辐合线的演变预报暴雨的落区比依据低层低涡东南象限预报暴雨落区更精确。     

河南“7·19”豫北罕见特大暴雨降水特征及极端性分析

2016年7月18-20日受低涡气旋影响,河南省出现了一次全省大范围的强降水过程("7·19"),其中豫北部分地区出现特大暴雨,最大过程雨量达732 mm。本文基于自动气象站降水、地面风场观测资料、雷达组合反射率资料、常规气象探空资料和1°×1°ECMWF再分析资料,对"7·19"过程的降水特征、大尺度环流特征和中尺度系统进行了分析,同时也对比分析了"7·19"过程和1980-2016年以来发生在豫北太行山东麓的71个强降水过程(所选区域至少有一个站点的日降水量大于100 mm)的物理量场特征。结果表明:太行山地形和低涡气旋背景下有利的大尺度环流为"7·19"特大暴雨提供了充沛的水汽和辐合抬升条件;中尺度地形辐合线的生成、发展和维持、多个地面中尺度气旋移动造成的列车效应是导致局地特大暴雨的主要原因,对比不同强降水过程的物理量场显示"7·19"的动力因子具有明显的极端性特征。     

2008年6月5～7日阳江特大暴雨的中尺度特征

利用1°×1°的NECP/NCAR再分析资料、自动气象站每6min一次的加密资料、阳江多普勒雷达反射率因子等资料,诊断分析2008年6月5～7日以阳江为暴雨中心的广东省大范围大暴雨降水过程。分析结果表明:在青藏高原东部的低涡和小槽东移影响下,华南沿海暖式切变线加强,促进了低层水汽辐合和不稳定能量的累积,为暴雨中尺度系统的发生发展提供了有利条件;阳江地区的特大暴雨与超强降雨雨团密切相关,中尺度雨团受中尺度地面切变线或辐合区的直接影响,强降水多出现在切变线北侧。     

一次弱对流引发局地特大暴雨天气的诊断分析

对2003年8月28-29日宁陕特大暴雨过程诊断分析结果表明：特大暴雨发生在低层辐合、高层辐合,不利于强对流发展的弱对流环境中。低层850～700hPa低涡倒槽为特大暴雨提供了辐合上升运动和充沛的水汽条件。850hPa几股来自不同方向、性质不同的气流相汇在宁陕上空,强水汽辐合是特大暴雨形成的主要原因。     

太行山对北京“7.21”特大暴雨的影响及水汽敏感性分析的数值研究

运用GRAPES_Meso模式对2012年7月21—22日发生在北京地区附近的特大暴雨过程进行数值模拟和地形、水汽的敏感性试验。地形敏感性试验发现,在这次特大暴雨过程中,由于太行山北端的阻挡作用,使得气流和水汽辐合、抬升,加强了对流过程;对流层低层山前东南风和西南风、北风的辐合带增大了气旋性涡度,使东移到北京的低涡稳定维持5 h左右,对降水有明显的增幅作用;而且地形起伏和地形海拔高度对降水都有明显增幅作用,地形起伏的增幅作用较地形高度的大。水汽敏感性试验发现在这次特大暴雨过程中,水汽条件较小的变化,会导致水汽输送的明显差异,从而导致降水量显著地改变。     

四川盆地2013年夏季三次特大暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、自动气象站降水资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年夏季四川盆地三次特大暴雨过程进行了对比诊断分析。结果表明:三次暴雨过程均发生在阻塞环流背景下,在充分的水汽、较强的上升运动、不稳定的大气层结等条件下产生的。前两次过程低层影响系统是西南低涡、第三次过程是切变线。水汽和能量主要在中低层积聚,水汽的辐合上升区域、不稳定层结区域与降水大值区较吻合。中低层水平湿Z-螺旋度负值区域分布与相应时刻的降水落区和天气系统有较好的对应关系。垂直分布上,暴雨区低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制。     

渭北2010年7月下旬区域性大暴雨天气过程分析

应用常规气象观测资料、FY-2C气象卫星资料、多普勒雷达和自动气象站资料,对2010年7月22—24日发生在陕西渭北的强降水天气进行分析,结果表明:副热带高压稳定在长江中下游一带,青海中部到高原低槽东移和海南登陆台风"灿都"外围暖湿气流合并,为暴雨形成提供了有利的条件;低层切变线、低涡、低空急流是暴雨产生的主要影响系统;卫星云图上在低槽云系中有圆形的暴雨云团特征;雷达径向速度图上强西南风以及产生的风速辐合与大降水密切相关,反射率因子强回波区总是与大降水对应;暴雨发生前自动气象站地面要素特征明显,地面中尺度辐合系统对暴雨的监测预警有较好的指示性。     

"18·8"广东季风低压持续性特大暴雨水汽输送特征

利用NCEP再分析资料、地面观测资料和GDAS资料,对2018年8月27日—9月1日广东受季风低压影响发生的超历史极值、持续性特大暴雨天气过程的水汽输送特征进行了详细分析,同时利用Hysplit后向轨迹模式对水汽来源进行了诊断分析。结果表明:持续性特大暴雨过程期间,我国华南沿海为北半球的水汽汇合区,水汽主要来源于印度洋,经印度半岛北上至青藏高原南部向东转进入华南上空;另一部分水汽来源于西北太平洋和南海地区,三支水汽汇聚于华南上空,建立了稳定、持续的水汽输送通道,使得此次特大暴雨过程范围广、持续时间长。降水发生前期水汽辐合中心位于华南东部沿海,29日开始逐渐向西移动,于夜间达到峰值,水汽辐合最为明显,31日夜间其中心进一步西移并趋于减弱;水汽通量势函数高值区的变化与此次过程中降水峰值的逐日变化对应良好。逐日水汽辐合表现出明显的日变化特点,白天水汽辐合减弱,夜间明显加强,此次持续性特大暴雨过程呈现出季风降水特征。华南区域南边界是主要的水汽输入边界,且水汽输入主要集中在低层,尤其是华南中东部南边界的水汽输入量持续较高;29日夜间开始华南区域南边界的水汽输入量明显增大,30日达到最大,与大范围大暴雨和特大暴雨的区域及时段基本吻合。     

关中一次大暴雨天气过程成因分析及陕西智能网格预报检验

利用常规气象观测资料、西安多普勒雷达资料和NCEP/NCAR1°×1°再分析资料,对2018年8月21—22日陕西关中地区发生的暴雨天气过程进行综合分析,并就陕西智能网格对该次暴雨过程的降雨量预报进行了检验。结果表明:(1)关中地区位于冷涡底部冷空气和副高外围暖湿空气交汇区,低层"人"字型切变、西南暖湿气流、东北急流、低涡辐合和地面冷锋是该次暴雨过程的主要影响系统。(2)关中地区上空低层辐合、高层辐散为暴雨形成提供了动力条件,暴雨发生区上空的水汽辐合为暴雨的形成提供了水汽条件。(3)暴雨发生时,雷达图上出现大于60 dBz反射率因子,回波顶高达9～12 km,风向辐合等有利于短时强降水发生的特征;VIL大值区与强回波区、强降水中心区相对应。(4)陕西智能网格预报对系统性降水预报偏强,结果与实况基本一致;而对流性降水预报偏弱。     

贵州一次辐合线锋生极端暴雨过程的中尺度特征分析

利用地面常规观测资料及加密自动站观测资料、FY-2G卫星云图、多普勒天气雷达产品和ERA5再分析资料,对2021年5月10日贵州东部和北部的一次辐合线锋生极端暴雨过程中尺度特征进行分析,初步探讨其形成机制。结果表明：此次极端暴雨过程发生在低涡切变背景下,低层强盛的南风为中尺度对流系统发生发展输送了充足的水汽和不稳定能量,地面辐合线及锋生提供了触发条件,暴雨区主要位于云团云顶亮温低值中心西侧或南侧梯度大值区,并沿地面辐合线呈东西向带状分布,最强降水发生在对流云团合并阶段。辐合线锋生作用在其西侧频繁触发对流单体,新生对流单体沿地面辐合线东移发展,持续影响贵州东部和北部地区。在降水最强的两个阶段,雷达回波呈现暖云和悬垂结构特征。地面辐合线及其锋生、上游降水带来的降温增压以及持续增强的南风有利于暴雨区水汽辐合增强,而垂直方向上纬向、经向中尺度次级环流上升支正好位于特大暴雨中心附近,有利于中尺度对流系统维持和增强。     

2006-06-03突发性暴雨预报讨论及成因

对2006-06-03西安、咸阳突发性暴雨天气进行预报讨论及成因分析,结果表明:①预报失误的原因主要是环流形势非常复杂,天气系统演变规律难以把握,对造成影响的中小尺度系统很难捕捉;高原东部低涡、切变突生机理认识不清;冷空气强度及入侵路径不明晰。②这次突发性暴雨天气是由贝湖冷涡东移、高原上多短波槽活动,东高西低形势建立,提供了大降水发生的背景条件;高空冷槽、上升运动、低涡辐合区汇合并叠加在西安、咸阳,为该地中小尺度系统生成和发展提供有利条件;突发性暴雨产生在深厚的水汽层结、水汽辐合及强烈的持续上升运动区,在高层辐散、低层辐合的形成区,对流发展,强烈的低涡辐合触发不稳定能量释放,产生突发性暴雨;低涡辐合形成与暴雨过程同步,辐合中心出现突发性暴雨。低涡辐合是造成突发性暴雨的直接影响系统。

     

北雁荡山地形对2020年“黑格比”台风暴雨影响的数值模拟

2020年第4号台风“黑格比”在浙南登陆后过境北雁荡山期间在山区引发了特大暴雨。基于中尺度数值模式WRFV4.0.2对台风进行高分辨率数值模拟,分析北雁荡山地形对此次台风暴雨的作用,并设置了升降地形敏感性试验。结果表明:数值试验较好地模拟了台风移动及特大暴雨的落区和强度,台风大风区明显不对称分布,台风登陆后第一、四象限过境山区,其东侧强偏南气流向山区输送了充足水汽。台风登陆前山区低空存在一条由台风内核拖曳出的狭长螺旋辐合带,水汽通量辐合与风场辐合相一致。台风眼墙过境时沿着降水中心的迎风坡有强烈上升运动,动力条件极好,水汽输送带由近地面向对流层低层延展,山区有零星对流单体触发加强。台风后部环流影响时在高海拔山区风速减弱、绕流激发了中尺度低涡,强降水中心迎风坡上出现持续性、停滞不动的强正涡度中心,是特大暴雨发生的主要原因。地形敏感性试验中无地形时降水减幅40%~50%,地形高度翻倍降水增幅超过60%。     

2012年初夏滇中首场暴雨过程诊断分析

利用地面加密观测资料、多普勒天气雷达回波强度、卫星云图TBB资料和NCEP 1°×1°分析资料,应用滤波和广义位涡理论, 对2012年6月1—2日云南省中部的首场切变冷锋型暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明:中尺度天气系统是该次暴雨产生的直接原因, 强降水均发生在云顶亮温等值线梯度较大一侧,回波强度空间分布不均匀,回波发展高度较低,但回波结构致密,低质心,以液态降水粒子为主,因此降水分布不均匀,但降水效率高;水汽源地为孟加拉湾;低层水汽通量辐合带与冷锋、切变线、中尺度辐合线以及β中尺度低涡位置有较好的对应关系;700 hPa,850 hPa水汽通量强辐合区中心位置叠加时,其所在区域地面降水增强;强降水区域上空中低层广义湿位涡的正异常现象体现了降水区中低层高水汽集中特征;单站上空低层的广义湿位涡正异常增加时,地面降水强度增加,反之减小;800 hPa广义湿位涡正异常区对地面降水分布有一定指示作用,但暴雨中心与广义湿位涡强中心并不完全重合。     

2006—06—03突发性暴雨预报讨论及成因

对2006—06—03西安、咸阳突发性暴雨天气进行预报讨论及成因分析,结果表明：①预报失误的原因主要是环流形势非常复杂,天气系统演变规律难以把握,对造成影响的中小尺度系统很难捕捉;高原东部低涡、切变突生机理认识不清;冷空气强度及入侵路径不明晰。②这次突发性暴雨天气是由贝湖冷涡东移、高原上多短波槽活动,东高西低形势建立,提供了大降水发生的背景条件;高空冷槽、上升运动、低涡辐合区汇合并叠加在西安、咸阳,为该地中小尺度系统生成和发展提供有利条件;突发性暴雨产生在深厚的水汽层结、水汽辐合及强烈的持续上升运动区,在高层辐散、低层辐合的形成区,对流发展,强烈的低涡辐合触发不稳定能量释放,产生突发性暴雨;低涡辐合形成与暴雨过程同步,辐合中心出现突发性暴雨。低涡辐合是造成突发性暴雨的直接影响系统。     

北京721特大暴雨极端性分析及思考（一）观测分析及思考

本文利用多种常规和非常规观测资料对北京2012年7月21日大暴雨过程的降水特点,引发特大暴雨的中尺度对流系统的环境场条件及其发生发展过程进行了全面的分析。观测分析发现：这次特大暴雨是一次极端性降水过程,具有持续时间长、雨量大、范围广的特点。降水过程由暖区降水和锋面降水组成。暖区降水开始时间早,强降水中心较为分散,持续时间长。锋面降水阶段,多个强降水中心相连,形成雨带,雨强大,降水效率高,持续时间较短。引发此次特大暴雨的中尺度对流系统的环境场条件分析发现：极端降水过程发生在高层辐散、中低层低涡切变和地面辐合线等高低空系统耦合的背景下。来源于热带和副热带的暖湿空气在暴雨区辐合,持续输送充沛的水汽,具有极高的整层可降水量、强低层水汽辐合等极端水汽条件。在充沛的水汽条件下,低涡切变、低空急流上的风速脉动、地面辐合线、地形作用等触发了强降水。随着锋面系统东移,在冷空气和适度的垂直风切变作用下对流系统组织化发展,产生较强的锋面降水。中尺度对流系统发生发展过程分析发现：降水过程首先以层状云降水和分散的对流性降水为主。随着干冷空气的侵入逐渐转化为高度组织化的对流性降水,多个中小尺度对流云团组织化发展并形成MCC,产生极端强降水。由于回波长轴方向、地形以及回波移动方向三者平行,此次过程的雷达回波具有明显的“列车效应”;并具有明显的后向传播特征和低质心的热带降水回波特点。通过此次罕见暴雨事件观测资料的综合分析,提出了需要进一步研究的问题：此次特大暴雨过程极端性降水特点及极端水汽条件的成因;北方地区暖区暴雨的形成机制;列车效应和后向传播的形成机制;对流单体的组织维持机制以及数值预报对暖区降水的模拟诊断能力等。     

2003年江淮梅雨期一次特大暴雨的研究——中尺度对流和水汽条件分析

本文对2003年7月4日-5日江淮梅雨期间的一次特大暴雨过程进行了多尺度的详细分析.环流背景、中尺度对流云团和水汽条件分析表明,这次特大暴雨是在典型梅雨的有利环境背景形势下,由梅雨锋上的中尺度对流系统造成的,地面低压、低层切变线及西南低空急流与这次特大暴雨过程有着密切的关系.强降水中心与中尺度对流云团的关系十分密切,中β尺度云团的生成合并增强,和其中中γ降水系统的存在,导致了降水强度的局地性差异.江淮流域主要表现为经向水汽通量的辐合区,强水汽通量舌与低层高θse的舌区一致,暴雨过程中水汽的快速集中主要是通过风场散度项造成的,局地风场的辐合在水汽快速集中起主要作用.低层充沛的水汽则通过气旋性涡度柱中的强上升气流输送到对流层的中高层.     

一次高原低涡切变东移引发的持续性特大暴雨过程分析

利用常规观测的地面和高空资料、地面加密自动站资料、美国国家环境预测中心(NCEP)提供的一天4次1°×1°再分析资料以及FY2E卫星TBB资料,对2013年7月15～19日高原低涡切变东移诱发的四川盆地特大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:强降水落区发生在副高边缘西北侧的不稳定区域内,低层和地面冷空气扩散南下是触发特大暴雨发生的关键因素。强降水主要出现在MCS系统发展和成熟阶段,最大降水出现在MCS中心最冷云顶面积达到最大的时候。中低层水平湿Z－螺旋度负值区域分布与相应时刻的降水落区和天气系统有较好的对应关系。垂直分布上,暴雨区低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制。      

重庆2次西南涡暴雨过程的类比分析

基于AREM模式分别对2010年夏季发生在重庆的两次西南涡暴雨过程进行数值模拟,并利用模拟结果对暴雨过程的动力和热力场演变以及涡度收支变化进行分析。结果表明:1)西南涡造成的降水落区位于低涡中心附近,整个降水过程雨带分布与低涡移动路径相一致;2)整层水汽通量辐合极值出现时间超前于最大降水出现时间,降水增强阶段,整层水汽呈增长趋势,说明存在稳定的水汽输送;3)最强辐合出现时间略早于最大正涡度出现的时间,说明大气辐合能够促进涡度的发展,辐合中心比正涡度中心位置低;4)涡度辐合辐散项对低涡的发展加强起最主要的作用;涡度平流项和涡度辐合辐散项的作用集中体现在中低层大气中,而垂直对流项和扭转项的作用则在中高层更为明显;降水的强弱与涡度变率的大小及伸展高度相对应。     

5.10特大暴雨分析

本文对造成2000年5月10日茂名地区特大暴雨的天气形势、大气物理量场和数值产品应用等特征进行了分析，得出的主要结论为：①500hPa东亚槽加深，形成“北槽南涡”形势，在广西与粤西之间发展成中尺度系统“T”型的辐合切变，是有利的天气背景条件。②地面锋面低槽的南压，强烈的降压，是大气层不稳定能量释放、特大暴雨爆发的触发因子。③200hPa辐散，850hPa辐合的垂直配置，有利于低层水汽能源源不断上送；④特大暴雨发生在正涡度中心附近和上升运动中心的南侧。