天津地区两次副高边缘特大暴雨过程的多尺度对比分析

利用常规观测资料、加密自动站资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图资料、多普勒天气雷达资料和雷达变分同化分析系统（VDRAS）资料、风廓线资料,对2012年7月21—22日和25—26日两次特大暴雨过程（分别简称＂7·21＂过程和＂7·25＂过程）进行对比分析。结果表明：（1）＂7·21＂过程的主要影响系统是低槽和地面冷锋,暴雨发生前,其动力条件较好;而＂7·25＂过程属于槽前暖区降水,其发生前热力不稳定条件较好。（2）两次过程中,台风＂韦森特＂顶部的东南气流与副高边缘的偏南气流共同构成了这两次华北暴雨的水汽通道,但两支气流辐合的位置不同。（3）＂7·21＂过程在冷空气侵入后,槽前辐合明显,对流组织性加强,而＂7·25＂过程主要是由中低层南风风速辐合导致;两次过程的维持机制均与雷暴高压的出流与偏南气流辐合有关;＂7·21＂过程中尺度对流系统伴随着高空槽系统的东移南压,自西北向东南方向移动,而＂7·25＂过程中尺度对流系统则是在西南气流引导下,自西南向东北移动。     

基于两次副高边缘川西暴雨的预报思考

对于发生在副高边缘的川西暴雨,由于开始期影响系统不明显,暴雨云团完全由盆地内部自身生成并发展,预报难度较大。利用过程开始前能够获得的常规观测资料和数值预报资料对发生在副高边缘的两次对流性川西暴雨个例进行对比分析。分析指出:这类暴雨一般发生在中高纬度盛行纬向环流,巴湖-贝湖为宽广槽区,中低纬度维持稳定而强盛的东西向副热带高压环流背景下;高能不稳定及高湿区是这类暴雨易发的温湿能背景条件;当四川盆地以北、以东为高气压区,四川盆地内为低气压区时,有利于此类暴雨的发生。分析又指出:850hPa河套偏东气流的形成与维持以及武都、汉中、安康站和盆地出现3℃左右温差对此类暴雨的发生有提前意义;500hPa北支锋区前沿南压到达青海中部,副高西界东退到盆地西部边缘或北界南落到盆地北部边缘对过程开始具有指示意义。在认识这类暴雨发生背景基础上,合理应用数值预报产品是提高这类暴雨预报准确率的有效途径。      

副高边缘暴雨的多普勒雷达回波特征

利用常规观测资料和多普勒雷达探测资料，对2003-2004年湖南省4次副高边缘暴雨的天气形势和雷达回波特征进行了分析研究。结果表明：4次暴雨过程的副高位置适当，高空有低槽，中低层有低空急流和低涡切变线，地面上有冷锋。在基本反射率图上，低槽暴雨有S-N向的窄带回波特征、冷式切变线暴雨有准W—E向的积层回波特征、暖式切变线有NE—SW向的积层回波特征，但每一次暴雨过程不尽相同。在多普勒速度图上常出现低空急流、冷暖平流、冷锋、逆风区以及高层大风核等特征，并常是几种特征同时出现，有利于强降水产生。     

一次副高边缘特大暴雨的成因分析

利用常规资料,NCEP/NCAR的1°×1°每6h再分析资料和柳州多普勒雷达资料,对2017年7月9-10日发生在柳州一次副高边缘特大暴雨进行了分析。结果表明:高空槽、低空急流以及地面辐合线是这次过程的主要影响系统,副高脊线的稳定维持,使得暴雨区主要出现在柳州中北部;孟加拉湾与南海源源不断的水汽输送为这次暴雨提供了充分的水汽条件;地面弱冷空气的侵入增强了柳州上空的不稳定度,并在地面形成中尺度辐合线触发暴雨产生。地面中尺度辐合线的长久维持为强降水提供了动力抬升的条件,有利于强降水的维持;低质心、高效率的"列车效应"回波反复经过柳州市北部三县,造成了特大暴雨。     

副高边缘西安地区一次短时暴雨分析

应用常规观测资料、卫星资料、西安雷达资料和NCEP 1°×1°逐6h再分析资料对2016年7月24日发生在西安的一次暴雨天气过程的特征和成因进行分析。结果表明:此次暴雨过程是在东移短波槽、副热带高压和低层切变共同作用下产生;强降水与对流云团活动密切相关,造成西安地区短时暴雨的β中尺度对流云团具有初生强度大、发生发展迅速等特点;暴雨区水汽通量辐合高值区的形成为暴雨的发生提供了有利的水汽聚积条件;暴雨发生前暴雨区低层暖湿条件增强;暴雨发生前和发生时大气层结维持对流不稳定状态;切变东侧上升气流发展,触发不稳定能量释放,为暴雨的发展提供了有利条件。     

副高边缘一次突发性暴雨过程的成因分析

本文利用常规的探空资料、卫星云图和U-CAR／PSU的中尺度大气模式MM5。对2004年8月5日发生在山东半岛的一次中β尺度暴雨过程进行了天气学分析、数值模拟及动力特征分析。结果表明：西太平洋副高边缘加强西伸,高、低空西南风增大导致山东半岛纬向型切变线发展、辐合加强造成本次暴雨,暴雨发生在有利的水汽输送和水汽辐合的条件下,水汽的主要来源为长江中游和黄海。暴雨中心附近垂直动力结构特征为：450hPa以下为强融的上升运动,低层正涡度、辐合,高层负涡度、辐散,这种结构有利于强对流天气的发生。     

一次暖区特大暴雨过程分析

5月3～5日珠海市出现2003年开汛第一场暴雨。利用天气学原理、参考云图以及其它物理量对这次暖区特大暴雨进行分析，发现南支小槽、西南低空急流和地面风场辐合是形成这次暖区特大暴雨的主要原因。     

鄂尔多斯市一次副热带高压边缘暴雨天气过程分析

2016年8月14日20时至15日02时,内蒙古鄂尔多斯市南部出现了一次大暴雨过程,最大小时雨量达到84.4mm。文章利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、FY-2E卫星TBB资料以及雷达资料对本次过程进行分析。结果表明:(1)西太平洋副热带高压西北边缘的暖湿气流与低层切变线的共同作用导致了本次强降水;(2)水汽的输送与辐合、低层增温、增湿等为本次过程提供了有利的动力、水汽条件;(3)鄂尔多斯市南部上空被-70℃的对流云系覆盖,雷达反射率因子达到55dBz以上,速度图中观测到有明显的风场辐合,是本次过程的中尺度特征。     

一次暴雨天气的分析

本文利用天气学方法以1991年春夏之际久旱后下暴雨天气为例,提出了小范围暴雨天气前后的特征,可提高单站降水预报水平。     

副热带高压气候动力学研究回顾

基于早期副热带高压气候动力学的研究,本文重点介绍了近10 a在南亚高压和西太平洋副热带高压形成和变异机理方面的动力学研究,包括南亚高压的建立和维持机理、副热带高压的季节变化、年际—年代际变化和未来预估,最后讨论了需要进一步深入研究的方面。     

Progress in the study on the formation of the summertime subtropical anticyclone

The studies in China on the formation of the summertime subtropical anticyclone on the climate timescale are reviewed. New insights in resent studies are introduced. It is stressed that either in the free atmosphere or in the planetary boundary, the descending arm of the Hadley cell cannot be considered as a mechanism for the formation of the subtropical anticyclone. Then the theories of thermal adaptation of the atmosphere to external thermal forcing and the potential vorticity forcing are developed to understand the formation of the subtropical anticyclone in the three-dimensional domain. Numerical experiments are designed to verify these theories. Results show that in the boreal summer, the formation of the strong South Asian High in the upper troposphere and the subtropical anticyclone over the western Pacific in the middle and lower troposphere is, to a great extent, due to the convective latent heating associated with the Asian monsoon, but affected by orography and the surface sensible heating over the continents.On the other hand, the formation of the subtropical anticyclone at the surface over the northern Pacific and in the upper troposphere over North America is mainly due to the strong surface sensible heating over North America, but affected by radiation cooling over the eastern North Pacific. Moreover, in the real atmosphere such individual thermal forcing is well organized. By considering the different diabatic heating in synthesis, a quadruple heating pattern is found over each subtropical continent and its adjacent oceans in summer. A distinct circulation pattern accompanies this heating pattern. The global summer subtropical heating and circulation may be viewed as “mosaics” of such quadruplet heating and circulationpatterns respectively. At last, some important issues for further research in understanding and predicting the variations of the subtropical anticyclone are raised.     

一次副热带高压边缘切变线暖区暴雨特征分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料以及卫星和雷达资料,对2018年6月25—26日副热带高压(简称“副高”)边缘切变线暖区暴雨的大尺度环流背景、雨带的移动与传播、中尺度特征以及温湿特征等方面进行分析。结果表明：此次暖区暴雨过程是在副高稳定维持,500 hPa西风槽东移,并有低空急流配合,低空暖切变线触发不稳定能量释放的有利背景下产生的;暴雨落区位于700 hPa暖切变线和925 hPa暖切变线之间;暴雨期间,小尺度对流单体在鲁南地区触发,云顶亮温tbb≤-60 ℃,并沿引导气流向东北方向移动;强降水区域有多个强回波中心持续影响,有明显的“列车效应”,强回波持续时间长;红外云图能很好地反映天气系统的发生、发展和消亡,而水汽图像上色调暗区不明显,冷空气活动较弱;低层暖湿气流强烈发展,是造成此次暖区暴雨过程层结不稳定的主要原因;暴雨的水汽源地是孟加拉湾和南海,且强降水期间,随着西南暖湿气流的增强,水汽通量有一个跃增现象;云顶tbb≤-70 ℃覆盖的区域、水汽通量散度负值中心可以作为暖区暴雨落区预报的参考点。     

大气扰动分解技术在副高边缘大暴雨落区精细化分析中的应用

利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF）再分析资料,基于大气扰动分解技术,对2012年7月华北东部两次副高边缘大暴雨事件进行扰动分析。结果表明：边界层及对流层低层扰动辐合中心与副高边缘大暴雨中心有较好地对应关系;扰动锋区和扰动比湿大值区（4 g·kg^-1）叠加的区域与大暴雨落区相对应,与切变线类暴雨不同,副高边缘暴雨中心并不是出现在冷暖空气対峙扰动（0 ℃线）的位置,而是发生在扰动锋区内的暖区一侧（扰动温度0 ℃以南）;两次过程均存在自南向北的水汽通道,且水汽在输送过程中不断得到抬升,大暴雨落区对应的扰动水汽通量散度中心分别达到-6.8×10^-8g·cm^-2·hPa^-1·s^-1和-11.9×10^-8g·cm^-2·hPa^-1·s^-1,为大暴雨的形成提供了较好地水汽条件。     

2017年江西副热带高压边缘雷暴大风回波特征

利用MICAPS天气资料、WebGIS雷达拼图、自动站、强天气监测和雷电监测等数据,对2017年8月江西副热带高压边缘产生的4次雷暴大风天气过程,采用数据统计、形态特征对比等方法进行分析,结果表明:江西北部回波和南部回波发生辐合运动时,南面回波会发展的更为旺盛,形成飑线回波带。回波的传播方式一方面加快了回波移动速度,另一方面改变了回波的移动方向。副热带高压边缘雷达回波特征主要有两种:一是南北向短带回波,有时会发展为弓状回波;二是强回波单体,超级单体和复合单体回波。带状回波上,雷暴大风分布在回波带前沿,尤其是弓状回波带的头部,雷电分布则在回波带移动方向的后侧;强单体、超级单体和复合单体回波上,雷暴大风和雷电集中在强回波中心附近区域。超级单体回波具有55～60 dBZ块状回波结构,垂直液态水含量VIL达到60 kg·m~(-2);相对风暴速度SRM图上和垂直径向速度RHI_V图上,都具有相邻的正负速度对和达到中等以上中气旋标准。     

A diagnostic analysis of the weakening of West Pacific subtropical anticyclone during the period of South China Sea summer monsoon onset in 1998

The onset of South China Sea summer monsoon in 1998 occurred on May 21st. Using the U.S. National Centers for Environmental Prediction reanalysis data, this paper examines the physical process of the weakening of a subtropical anticyclone in West Pacific during the onset period using the Zwack-Okossi vorticity equation. Results show that during the pre-onset period, the positive vorticity advection in front of an upper tropospheric trough was the most dominant physical mechanism for the increase of the cyclonic vorticity on the 850-hPa layer over the South China Sea and its nearby region. The secondary contribution to the increase of the cyclonic vorticity was the warm-air advection. After the onset, the magnitude of the latent-heat warming term rapidly increased and its effect on the increase of the cyclonic vorticity was about the same as the positive-vorticity advection. The adiabatic term and divergence term contributed negatively to the increase of the cyclonic vorticity most of the time. Thus, the positive vorticity advection is the most important physical mechanism for the weakening of the West Pacific subtropical anticyclone over the South China Sea during the onset period.     

副热带高压边缘连续两次强降水形成机制分析

利用常规观测资料、自动气象站加密观测资料、GPS/MET水汽监测资料、FY-2E卫星云图和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对副热带高压边缘山东南部连续两次强降水的形成机制进行分析。结果表明,两次强降水都是由副热带高压边缘500 hPa弱西风槽过境影响产生的,副热带高压主体加强西移,850～700 hPa有较强的西南急流。强降水产生在西南低空急流的前方、暖式切变线附近;西南低空急流加强北上强降水开始,急流减弱强降水结束。强降水区与CAPE的高值区、低层水汽通量高值舌、水汽辐合中心、暖平流中心有较好的对应关系。西南低空急流、GPS/MET水汽监测对强降水的短时预报有一定的指示性。对流云团TBB最低为-78～-62 ℃,各观测站对应最大小时雨量为40～90 mm。强降水期间,850 hPa及以下有中尺度涡旋发展,涡旋尺度小,气压场上表现很弱,流场上表现明显,有明显的气旋性环流中心,在925 hPa涡旋中心东南部的暖平流中心降水强度最大。第一次强降水的中尺度涡旋源地发展,稳定少动,在其东南部上升运动强且降水强度大;第二次强降水中,冷空气在低层从西北部侵入,形成气旋,向东北移动,强降水产生在冷锋前部的暖区中,对流不稳定能量高,降水强度大、范围大。     

2004年鲁西南两次台风低压暴雨过程对比分析

对2004年鲁西南两次台风影响造成的大~暴雨过程分析结果表明,西风槽作用下的降水,若有台风低压参与,系统均得以发展,雨势进一步加强。台风低压与西风槽结合及结合点位置,对鲁西南暴雨的形成均很重要。如副高强盛西进时,一般台风低压偏西,与西风槽结合点偏西;副高东退时,结合点一般偏东。     

Role of the subtropical westerly jet waveguide in a southern China heavy rainstorm in December 2013

An extreme rainstorm hit southern China during 13–17 December 2013, with a record-breaking daily rainfall rate, large spatial extent, and unusually long persistence. We examined what induced this heavy rainfall process, based on observed rainfall data and NCEP–NCAR reanalysis data through composite and diagnostic methods. The results showed that a Rossby waveguide within the subtropical westerly jet caused the event. The Rossby wave originated from strong cold air intrusion into the subtropical westerly jet over the eastern Mediterranean. With the enhancement and northward shift of the Middle East westerly jet, the Rossby wave propagated slowly eastward and deepened the India–Burma trough, which transported a large amount of moisture from the Bay of Bengal and South China Sea to southern China. Strong divergence in the upper troposphere, caused by the enhancement of the East Asian westerly jet, also favored the heavy rainfall process over Southeast China. In addition, the Rossby wave was associated with a negative-to-positive phase shift and enhancement of the North Atlantic Oscillation, but convergence in the eastern Mediterranean played the key role in the eastward propagation of the Rossby wave within the subtropical westerly jet.