NCEP／NCAR再分析资料中南北半球大气质量交换的特征研究

用1948～2000年共53年的NCEP／NCAR再分析资料,分析了南北半球大气质量交换的周期变化特征和两半球大气质量交换通道的空间分布。结果表明：两半球的大气质量交换从长时间来看基本上是平衡的。两半球质量交换的季节变化表现为明显的半年周期,冬季和夏季的交换比较显著,且以夏季为主;具有显著的十年际变化;年际变化特征总体来看不显著,只在1980年代～1990年代存在较为显著的2-5年的年际振荡。NCEP资料存在较大变更的三个时段（以1968、1979年为分界）的周期变化特征确实存在一定的差异。全球平均异常向南的越赤道质量输送不存在很强的季节依赖性,主要由低空北半球太平洋．大西洋副热带高压南侧东北信风和亚洲季风区对流层高层副热带高压南侧的越赤道东北气流决定,亚洲季风区冬季南下的冷空气也起到很大的作用;而异常向北的越赤道质量净输送则主要发生在夏季,主要由亚洲季风区越赤道西南季风决定,特别是索马里越赤道急流从对流层低层到高层整层的向北输送,同时对流层低层赤道中东太平洋．大西洋信风区的东南信风也有较大的贡献。     

上海热带低压特大暴雨分析

对红外卫星云图和高低空天气形势的分析表明，2001年8月5日发生在上海的特大暴雨是副热带高压南侧的热带云团发展而成，与之相伴的环流系统是形成于东风带中的热带低压。对其进一步的诊断分析发现：(1)热带低压具有深厚的热带天气系统结构特征，自形成后，对流层中低层为正涡度区，其上为负涡度区，散度场高空存在强辐散层；(2)暴雨发生前，流场上存在有利于对流发展的垂直环流结构；(3)副高减弱断裂导致热带低压转向经过上海，海上高压的阻挡作用有利于低压在上海维持较长的时间并发展；(4)在暴雨发生前一天就有明显的水汽通量中心，并伴有较好的能量和稳定度条件。     

一次热带低压引发上海特大暴雨过程的中尺度系统分析

作者利用每日4个时次的1.×1. NCEP资料、逐时的GMs 5卫星红外云图资料、雷达组合反射率及雷达回波顶高图像资料和上海雨量自动站观测资料,对2001年8月5至6日上海特大暴雨过程进行了分析,认为:(1)停滞在上海地区的热带低压为此次特大暴雨的发生提供了有利的背景,而低压内部不断更替出现的中尺度对流云团是暴雨的直接制造者;(2)5日夜至6日晨,热带低压内至少有四个中尺度雨团发生发展,雨团的水平长度小于100 km,宽度约50km,生命史1～3 h不等,属于典型的β中尺度系统;(3)来自西太平洋和南海的暖湿气流向上海地区输送了充足的水汽;(4)热带低压内对流层低层的辐合、高层的辐散有利于强上升运动的维持,强上升气流携带充足的水汽、能量有利于对流云团的发生发展,产生降雨.     

热带低压环流引发的中尺度特大暴雨过程分析

文章利用常规资料，对2001年8月5～6日浙江舟山等地的暴雨过程的大尺度环流背景和物理量场进行分析。发现：前期副热带高压异常强大，其南侧的偏东气流为暴雨区提供了充沛的水汽和能量；北面西风槽携带弱冷空气侵入热带低压环流残体，使对流强烈发展，触发不稳定能量释放，导致中小尺度系统发展，为暴雨的发生提供了动力抬升条件。     

山东省远距离热带气旋暴雨研究

应用1971—2003年的山东降水资料、常规天气图资料、台风年签和NCEP资料,对在华沿海登陆和活动的热带气旋在山东造成远距离暴雨的气候特征进行统计分析,对环流形势场进行合成分析。建立了山东省远距离热带气旋暴雨的天气学模型。分别计算分析了山东有和无远距离热带气旋暴雨合成的水汽和温湿能的收支。结果表明：在华南沿海登陆和活动的热带气旋与西风带环流系统和副热带高压相互作用在山东造成的远距离热带气旋暴雨年均2.5次。暴雨的范围广、强度大。出现暴雨的时间比热带气旋登陆时间滞后。在山东造成远距离暴雨的热带气旋在华南沿海登陆时,中心东部有一股东南风或偏南风低空急流指向内陆。中高纬度中低层西风带环流弱,位置偏北。500 hPa西风带中的偏北气流与副高边缘的偏南气流在山东境内汇合。低层850—700 hPa伴有低值系统影响,山东为气旋性环流控制。热带气旋登陆后其中心附近的中低层偏南风急流向北伸展,绕过副高脊线直达山东。在台风中心附近至山东之间建立起水汽和温湿能的输送通道,把高温高湿的暖湿空气源源不断地向山东输送。在台风登陆后12—48小时内,山东暴雨区上空有大量的水汽和温湿能的净流入。暖湿气流与西风带气流相汇合,产生辐合上升,造成暴雨。     

山东半岛中部特大暴雨过程综合分析

利用实时资料、ＨＬＡＦＳ客观分析资料、山东省各测站的逐时观察资料,对１９９９年８月１１～１２日山东半岛中部的特大暴雨过程进行诊断分析,发现特大暴雨发生在副热带高压位置异常偏北、偏东、西风短波槽与热带低压带相互作用的背景下。对流层下部的热带低压带为特大暴十提供了充沛的水汽和不稳定能量。热带低压带中北上西进的中尺度热带气旋为特大暴雨创造了较强的上升运动环境。地面边界层莱州湾南下的冷空气侵入西移的中尺度     

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。     

华南热带气旋特大暴雨的统计特征

利用１９６０－１９８９年《台军年鉴》资料，从时特大暴雨、日特大暴雨、过程特大暴雨三方面统计分析了华南热带气旋特大暴雨的基本特征。并采用相对落区分布图的方法分析了不同时段、不同地区、不同路径华南热带气旋时特大暴雨的分布规律。     

DIAGNOSTIC ANALYSIS OF A RAINSTORM IN SHANDONG PENINSULA INFLUENCED BY A DISTANT TROPICAL DEPRESSION

Based on the observational data as well as data of satellite, NCEP reanalysis and moist potential vortex, the heavy rainfall event that occurred away from the outer cycle of tropical depression Kaemi (No.0605) on July 27, 2006 in Shandong Peninsula has been analyzed. The results show that there are three severe convective cloud clusters during the heavy rainfall. The uprightness of coupling pattern between upper-layer jet and low jet and a divergence area, which appeared in the right of upper-layer jet, provided favorable environmental conditions for convective cloud clusters. The strong convective weather happens over the prefrontal warm sector and the storm rainfall mainly distributes in the front of a high-energy area.Positive vorticity distribution and transportation of warm advection in low levels provide dynamic and thermal conditions for the rainstorm. The spatial-temporal evolvements of physical variable fields and MPV2 as the horizontal component of moist potential vorticity show that the rain intensity change is determined by upper and low level jets and the area of MPV2>0 occurs at the front of the low jet cores.     

南海低压倾斜结构的特征分析

南海低压的中心的垂直方向上常发生倾斜，高低层的环流中心出现明显错位。如果预报员只关注卫星云图的云团动态，往往会得到低压中层环流中心的错误信息，使预报失败。因此对南海低压的预报更需要关注其低层环流的动态，特别在云团或风速极不对称致使低压环流可能出现转向时，或靠近陆地时都会出现云团和低层环流明显的倾斜，使南海低压的路径（特别是靠岸时）更复杂多变，需要谨慎分析各种资料信息，综合判断才能作出准确的预报。本文的工作旨在为南海低压的预报提供一些经验参考。     

江西“6·19”特大暴雨天气过程诊断分析

利用NCEP逐6 h 1°×1°的grib再分析资料和常规气象观测等资料,对2010年6月19—20日江西地区特大暴雨天气过程的物理量演变及高低空急流配置进行了分析。结果表明,此次特大暴雨过程发生在副高与高空槽稳定维持的有利背景场环境下。暴雨落区上空强烈的垂直上升运动,持续的西南水汽输送和高低空急流配置,共同造成了此次大范围暴雨的发生和维持。在高空急流入口区右后侧、低空急流的前方造成正涡度辐合上升运动,暴雨出现在低空急流的左前方。气流的高层辐散与低层辐合的叠加,形成强烈的上升运动,为这次暴雨天气的产生提供了有利的环境条件,也是对流维持、持续的重要机制。湿位涡低层为负、高层为正,高、低值中心和密集带的演变显示了强对流系统暖湿气流与外界干冷空气的相互作用。     

与海南岛秋季暴雨有关的一类热带中尺度涡旋的动力学分析

对惯性重力内波方程组分别通过线性和非线性求解探讨造成2010年10月海南岛一次特大暴雨中一类热带中尺度涡旋生成发展的动力、热力机制,研究发现：（1）在副热带高压和大陆冷高压南侧反气旋性纬向水平风切变大值区、静力不稳定大气层结、积云对流潜热释放、低空急流、适当强度的冷空气有利于热带中尺度涡旋的形成和发展;（2）非线性惯性重力内波的孤立波解与这类热带中尺度涡旋有很好的联系,在静力不稳定的大气层结下,热带中尺度涡旋的形态主要由对流凝结潜热加热所决定,即潜热加热下的孤立波解要求热带中尺度涡旋在垂直方向是一个浅薄的涡旋系统;另外强盛的对流凝结潜热对热带中尺度涡旋垂直运动振幅的增强起主要作用,更有利于涡旋的发展和维持。基于天气事实分析的理论研究为深化影响海南的热带中尺度涡旋乃至南海中尺度对流系统的机理认识进行了探索。     

浙江一次江淮气旋后部强对流暴雨过程诊断研究

利用地面降水观测、NCEP/NCAR FNL再分析、ECMWF模式预报场和FY-2H静止卫星TBB资料, 对2020年6月30日浙江省一次暴雨过程进行了综合分析。结果表明: (1) 200 hPa南亚高压强高空辐散、中纬度低槽东移、副热带高压带状稳定的阻塞形势、江淮气旋后部下摆冷空气与暖湿气流交汇形成的冷式切变等共同提供了有利的环境条件; (2)对流层中低层水汽通量向高空伸展、700 hPa正的垂直螺旋度中心都对暴雨落区有示踪作用, 高层正水汽通量散度强于低层负水汽通量散度, 垂直螺旋度和垂直速度中心几乎重合, 先低层强辐合后强垂直上升运动均为本次暴雨的发生提供了重要的水汽和动力条件; (3)暴雨发生在MPV、MPV1和MPV2为正负过渡的零值区, 为对流不稳定和斜压不稳定相结合区域, θ_se线密集区与地面近乎垂直, 湿位涡的高值中心位于θ_se梯度最大处, 高空湿位涡下传触发了位势不稳定能量的释放, 引起大范围的强对流暴雨; (4) 850 hPa冷切变线附近的降水云团, 是由多个块状对流云团合并加强形成完整的带状积雨云团, 而上游不断有新生对流云团生成东移补充消散的老单体, 触发阶段对流云后向传播, 扰动发展阶段对流云团合并过程, 形成对流云串的“列车效应”。      

一次热带系统北上引发华南大暴雨的诊断分析和数值研究

2006年5月21-22 日,南海北部洋面上一强的气旋性风速扰动快速北上,在广东西南部发展成一中尺度涡旋后,它与南下的中纬度切变线结合,期间出现了3次强的中尺度对流系统活动,造成了广东沿海大暴雨甚至特大暴雨.利用1°×1°NCEP再分析资料和WRF中尺度模式对该过程进行了数值模拟、位涡反演和敏感性试验,并结合常规观测资料、卫星云图和中尺度模式输出结果等资料对这次暴雨过程进行了初步分析.结果发现:暴雨发生在高温高湿、抬升凝结高度低以及对流不稳定的有利环境中.暴雨高温高湿条件的形成与南海北部热带洋面上气旋性风速扰动向北推进时强偏南气流对水汽的输送密切相关.中尺度涡旋形成之后,在东移南压的北支槽前西南气流的引导下,中尺度涡旋向偏北方向移动,造成广东境内大部分地区出现了暴雨,中尺度涡旋为对流的触发以及暴雨的产生提供了一定的抬升条件.中尺度涡旋活动期间,广东境内云雾山中尺度地形一定程度上增强了暴雨,但它对暴雨的作用随其上空盛行气流的方向变化而变化,云雾山地形相对于暴雨中尺度系统的位置不同其作用也不相同.珠江三角洲喇叭口地形一定程度上决定了强暴雨的落区.南海洋面对华南暴雨区水汽的近距离输送是大暴雨形成的主要原因之一.     

华南前汛期一次特大暴雨过程的数值模拟及其诊断分析

利用WRF3 DVAR同化常规观测和全国自动站资料的WRF模拟结果,对2010年6月18—20日华南前汛期一次特大暴雨过程发生发展的动力条件和热力条件进行详细的诊断分析和研究。结果表明,同化观测资料的WRF模式能较好地模拟出特大暴雨过程的强降水中心、雨带分布及降水强度的变化趋势。稳定的大尺度环流是特大暴雨发生的背景条件。高低空急流及其耦合产生的次级环流的建立是特大暴雨过程的主要动力机制。地面不稳定能量的累积和西南急流输送的充沛水汽和不稳定能量在强垂直运动作用下形成的湿上升,以及中高层冷空气在次级环流的下沉支作用下向低层侵入是特大暴雨过程的热力条件。湿位涡和锋生函数的诊断表明,对流层中高层的干冷空气在次级环流作用下向低层侵入与上升的暖湿空气相互作用,促使斜压不稳定和对流不稳定的释放和发展,是特大暴雨发生发展的触发机制。     

台风“黑格比”造成浙东北滞后型暴雨成因分析及多模式预报检验

基于地面常规加密观测及ERA5再分析、热带气旋最佳路径、雷达卫星等资料,利用天气诊断方法探讨了2020年4号台风“黑格比”在登陆北上减弱后南侧滞留的降水云团引发浙东北暴雨成因。受对流层中层副高西脊点偏西及台风北侧高层急流出口区右侧辐合下沉影响,台风云系不对称结构明显,主要分布在南侧。中层冷空气从台风西侧入侵触发中小尺度对流系统,小尺度云团在台风环流内逆时针移动至台风东侧并发展滞留,在浙东北引发强降水。期间冷暖气团（中层MPV1正值和低层MPV2负值）交汇区及中低层锋生大值均可指示暴雨落区,垂直螺旋度也可体现冷空气入侵后台风后倾的垂直结构演变特征;台风东侧持续的西南急流水汽输送有利于夜间浙东北对流降水的维持发展,且水汽低层辐散区对强降水落区有6 h左右的预报提前量。基于SAL定量降水检验证实：大尺度模式由于模拟对流降水演变的欠缺,无法预报出夜间滞后型暴雨增幅;中小尺度模式虽然对暴雨强度刻画相对准确,但大值雨区偏移;ECMWF 3日20:00起报场预报过程累积雨量误差小,较4日08:00起报预报结果更接近实况,但短时暴雨出现时间偏早3～6 h,不利于此类滞后型区域暴雨的预报参考。