四川盆地持续性暴雨发生的一类环流特征研究

利用NCEP 1°×1°的资料研究了四川盆地一类持续性暴雨特征,结果表明:(1)在伴有西太平洋副热带高压西伸和其南侧有热带低压系统扰动的大气环流背景下,其水汽供应环流形势体现为东南气流输送,这主要与副高和热带低压系统相互扰动有关,而与大部分造成四川盆地暴雨的西南气流输送有差异。(2)局地涡度的变化对大尺度环流背景场的分布起到重要的作用,在副高西伸稳定的边缘,局地涡度变化为负,在槽区和热带低压扰动区域内,局地涡度变化为正,而局地涡度的正负变化,取决于涡度方程各项的变化大小,在850hPa上,雨区局地正涡度的增加可能与热带低压的局地正涡度输送有关,而这一过程可能主要由正涡度平流来完成。(3)局地正涡度变化范围和中心较好程度上对应着雨区的范围和中心,可以作为一个判断降水落区的预报要素来参考。     

西北地区东部两次典型大暴雨个例对比分析

利用常规高空地面资料、陕西省自动站逐时降水资料及NCEP1°×1°再分析资料,分别对2010年7月23—24日（"0723"）和2011年7月28—29日（"0728"）两次暴雨过程做了对比分析。结果表明:相对稳定的环流形势是两次大暴雨发生发展的有利背景;"0723"大暴雨发生前期低空急流就已建立,"0728"过程中伴随低空急流的形成,高空急流增强转竖,强降水发生;"0723"大暴雨期间热带低压"灿都"东侧偏南气流沿副高外围形成了一条宽而强的水汽输送通道,将南海大量的水汽和能量直接输送到陕西,"0728"大暴雨期间热带风暴"洛坦"北部的偏东南气流沿副高外围与孟加拉湾的西南气流合并后经华南、华中输送至暴雨区上空;两次过程期间陕西省均应于θ_sc高值区;两次过程均有干冷空气入侵、位涡扰动沿θ_se密集区下滑的现象。位涡随时间的变化与强降水随时间的变化几乎保持一致,化涡大值的出现预示着强降水的发生。     

陕南一次暴雨天气过程的诊断分析

应用常规气象观测资料、NCEP（1°×1°）再分析资料和FY-2C气象卫星资料,对2007年7月28—29日发生在陕南丹凤的暴雨天气进行综合分析。结果表明：贝加尔湖的阻塞高压使得中高纬环流形势稳定,河套低涡、副高位置稳定少动,商洛处于稳定的东高西低的环流形势是本次暴雨的大尺度环流背景;低涡切变,低空西南急流为本次暴雨过程提供了充沛的水汽和能量条件,暴雨区上空存在着明显的水汽通量辐合中心,中层干冷空气由东北向下侵入暖气团,在雨区上空形成对流不稳定区。暴雨区上空900～300hPa都为正涡度区,为一深厚的气旋性涡旋,有利于对流的发展,雨区垂直运动发展旺盛且深厚,为大降雨提供了抬升条件。散度垂直分布从对流层低层到高层呈现辐合一辐散的双重结构,有利于对流的发生发展。     

一次西南低涡诱发四川盆地持续性暴雨的诊断分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°日4次再分析资料,针对2011年7月3—6日四川盆地持续性暴雨过程的影响系统和各物理量作了分析研究。结果表明:暴雨过程中不断有低压短波槽东移南下,西太平洋副高西伸至高原边缘,形成了有利的大尺度环流背景。对流层高层的强辐散与中层低涡的配合,低层强劲的南风暖湿急流与北风干冷气流在四川盆地内交汇,促使西南低涡发展和维持。高低层辐合辐散、对流运动强烈,持续强劲的水汽输送为暴雨维持起到了重要作用,暴雨持续期间产生不稳定能量释放从而又造成强烈的对流活动。螺旋度对暴雨落区及维持有较好的指示意义,暴雨落区与该地区上空中低层正、高层负局地垂直螺旋度中心有较好的对应关系。     

引发川东暴雨的“鞍”型大尺度环流背景及西南涡发展的诊断验证

本文在已有研究基础之上,利用2004年9月1～6日川东地区暴雨过程的观测资料,从大尺度环流、水汽输送和温度平流,并利用湿位涡的垂直和水平分量（Pm1和Pm2）以及相当位温诊断分析并验证川东暴雨发生的＂鞍＂型大尺度环流背景特征以及西南涡发展的物理过程,其结果表明如下：（1）在此次暴雨发生期间,仍存在显著＂鞍＂型大尺度环流配置;（2）在＂鞍＂型场大尺度环流背景下,强西南气流绕流高原东侧直接进入四川盆地,而弱西南气流则绕流云贵高原输送进入四川盆地东部,受地形的阻挡和西伸的西太平洋副高的作用在四川盆地东部形成向北的急流辐合带,同时,由于两支气流输送着大量的水汽,暖湿空气在川东地区形成高温高湿的辐合区;（3）在＂鞍＂型场作用下,盆地上空的低层不断聚集季风气流输送的大量暖湿空气,而在高层有两股冷干空气侵入,从而导致了盆地内低涡系统强烈发展,由湿位涡的诊断表明了在暴雨发生期间,在四川盆地北部上空的高层不断有干空气入侵,引起了垂直对流不稳定,即Pm1〈0,并向盆地东北部发展,从而使此区域气旋性涡度不断加强,即低涡强烈发展;并且,在盆地上空低层暖湿空气相当位温的水平梯度对于西南低涡的发展和暴雨的发生同样起了重要作用,正的Pm2中心与暴雨发生区域有很好的一致性,这表明暴雨往往发生在高温高湿的强垂直不稳定区域;（4）＂鞍＂型场大尺度环流背景、孟加拉湾及南海水汽输送辐合、川北冷空气侵入,西南低涡发展是川东暴雨发生的共同特征。     

副高断裂前后四川盆地一次暴雨过程的比较分析

利用NCEP1°×1°6 h再分析资料,对副热带高压与西风槽典型环流形势配合下发生的一次四川区域性暴雨过程的不同阶段进行对比分析。结果表明,前期暴雨天气过程,其动力条件占到了主导地位,具有明显的经向垂直环流圈和垂直上升运动支,而在副高断裂后较强冷空气作用下,在副高边缘发生的区域性暴雨过程受西风带槽前的能量锋区影响,动力强迫作用和热力强迫作用激发的次级环流,进一步加强了四川盆地垂直运动的发展;冷空气作用前期的暴雨过程和冷空气进入后副高边缘发生的区域性暴雨过程中暴雨区域内的假相当位温均强于高层,大气处于对流性不稳定层结状态,对四川盆地暴雨的增强也起了不可忽视的作用,但由副高控制到副高逐渐断裂,湿位涡的斜压扰动是逐渐增强的过程,导致倾斜垂直涡度发展,激发更为强烈的上升运动;副高与西风槽环流形势相配合的暖区暴雨过程水汽主要来自中低层孟加拉湾;而副高断裂后发生在副高边缘的区域性暴雨过程,水汽主要来自850hPa层南海和孟加拉湾,从对流层中到低层,四川盆地东部恰恰是冷暖气流的交汇处,偏南气流将海上充沛的水汽输送到盆地东部,为暴雨的发生提供充足的水汽条件,并与对流层低层秦岭附近的东北冷气流交汇。     

四川盆地一次暖性西南低涡大暴雨的中尺度分析

利用常规观测、FY-4A TBB资料和ERA5再分析资料,从环流背景、中尺度特征、水汽和动力条件、能量和不稳定条件等方面,对2020年8月14—18日发生在四川盆地西部的一次持续性极端暴雨过程进行分析。结果表明：西太平洋副热带高压稳定少动,导致高原低槽东移受阻而稳定维持在四川盆地西部,中低层有切变线和急流维持,配合地面冷空气南下,为持续性极端暴雨提供了有利的环流背景。中尺度对流云团生成、合并、加强,受地形阻挡及副热带高压外围气流、切变线和中尺度低涡的持续影响,对流云团强中心维持在四川盆地西部,是暴雨过程的直接影响系统。暴雨水汽来源于孟加拉湾和西太平洋,在地形辐合抬升作用下,四川盆地西部形成强水汽辐合中心,暴雨过程中各水汽物理量呈现极端性,为持续性极端暴雨的产生提供了充足的水汽条件。暴雨区上空始终有气流辐合与正涡度发展,有利于垂直上升运动加强;暴雨区位于假相当位温密集的锋区中,锋区的动力强迫有利于能量和水汽向上输送,使暴雨区持续维持高能、高湿环境,雨区上空有广义湿位涡异常。暴雨区位势不稳定主要由其散度分量造成,代表水平散度和位势稳定度的耦合作用,位势散度正值区由散度分量和垂直风切变分量共同决定,850 hPa位势散度高值区与强降雨落区有较好对应。

     

副高西北侧一次区域性大暴雨天气过程分析

应用常规气象观测资料、FNL再分析资料和FY-2C气象卫星资料,对2006-08-28发生在陕西中北部的区域性大暴雨天气进行综合分析。结果表明:副热带高压西伸北抬和贝湖冷涡分裂南下冷空气交汇对峙,为大暴雨形成提供了有利的大尺度环流背景,低涡切变、低空急流和地面冷锋是暴雨产生的主要影响系统。暴雨的水汽输送通道始于南海,沿副高外围气流到达暴雨区上空,雨区上空中低空存在着强水汽通量辐合中心。中层干冷空气从北方侵入暖气团,在雨区上空形成强对流不稳定区。涡度、散度、垂直速度等物理量的垂直分布有利于暴雨产生,散度在垂直方向上具有多层分布特征。暴雨发生在冷锋前部暖区中,共有4个中-β尺度对流系统生成发展,影响了暴雨区。     

四川盆地三次代表性暴雨过程中低空急流作用分析

利用常规高空探测资料、FNL 1°×1°再分析资料和地面加密区域自动气象站资料,分析了四川盆地2013—2018年有低空急流参与的区域性暴雨过程,从中选出了3次典型个例,分别分析了低空急流在3次代表性暴雨过程中的作用。结果表明：(1)东高西低型和低槽东移型是最常出现的500 hPa环流形势,副热带高压、西南低涡、南海台风(热带低压)是最常见的影响系统。(2)低空急流输送暖湿空气至四川盆地,使降水区内整层水汽含量和不稳定能量显著增强;暴雨区通常对应着低层的水汽通量辐合中心和一个密集的能量锋区。(3)低空急流出口区的左侧为强辐合中心,通过动力作用形成稳定的上升气流支和正涡度柱,产生强降水;整层的正涡度柱对应短时强降水,达到对流层中层的正涡度柱对应持续性降水,当正涡度柱加强时,降水明显增强。(4)低空急流风速增强或急流下边界降低预示着急流影响地区极有可能产生强降水。     

暴雨过程对副热带高压变动的影响

给出了长江中下游暴雨期间经圈环流观测事实, 指出在考虑垂直运动日变化之后, 可清晰地看到暴雨次级环流下沉支的存在。全型涡度方程对暴雨个例的计算发现, 非绝热加热中心西侧高空激发出负涡度, 东侧为正涡度;在低层则刚好相反。副高和南亚高压均会沿局地涡度变化的负中心方向移动。     

四川盆地一次暴雨过程的初步分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、结合多种数值预报产品对2007年7月27-29日发生在四川盆地的大范围暴雨过程进行了分析。结果表明：这次暴雨环流不同于四川盆地常见的四种基本类型,主要表现为500hPa中高纬度为两槽一脊并在贝加尔湖南侧伴有大范围阻塞高压,西太平洋副热带高压588线西端位于114°E附近,同时河套附近的冷涡为此次降水的发生补充了冷空气。大气低层伴有西南低涡,云南、贵州、四川一带维持一支8-12m／s的西南急流;高层辐散、低层辐合的垂直配置及暴雨区维持的垂直环流是此次暴雨发生的动力条件;暴雨区的降水中心变化,与垂直环流的上升区域位置变化有密切关系：欧洲数值预报产品对此次暴雨发生的环流形势预报效果较好,具有很好的预报参考价值,但数值预报产品对降水量级的预报误差较大。     

广东2008年罕见\

利用NCEP/NCAR 1°×1°的6 h再分析资料和WRFV3.6模式对2015年5月19—20日两广地区一次暴雨过程进行数值模拟,并利用模拟结果对其成因进行诊断分析。结果表明：此次暴雨过程主要受500 hPa上两槽一脊、副热带高压的共同作用以及850 hPa上稳定存在的切变线及低涡的影响而成;WRF3.6模式能够较好地模拟出此次过程雨强及雨带分布;利用模拟结果诊断分析表明,副热带高压边缘的暖湿气流和高空大尺度西风槽的干冷气流的交汇,为本次暴雨的产生提供水汽条件;850 hPa的低空切变线稳定存在于两广地区,并且低层强盛的急流建立起的水汽通道,为暴雨的形成提供了水汽条件和动力条件;本次暴雨过程的上升运动强盛且深厚,有助于低层暖湿空气向上输送,利于暴雨的发生、发展;螺旋度的中低层正中心、高层负中心的结构配置以及ξ_mpv1 < 0, ξ_mpv2 > 0的湿位涡分布表明大气处于极不稳定的状态,有利于对流的发展。

     

陕西一次远距离台风持续性暴雨的成因分析

利用MICAPS实况观测、卫星云图TBB、地面气象自动观测资料,对2010年7月16—18日陕西一次持续性暴雨天气过程进行诊断分析,结果表明:500 hPa大陆高压,副热带高压稳定维持使得两高之间低值系统稳定少动,宽广的低压底部不断有短波槽携带冷空气东移南下,与两高之间的低值区合并,Conson台风在登陆和减弱的过程中在南海及附近地区维持较长的时间,低层从台风东侧至陕西建立了温湿能通量的能量输送通道,把台风东侧的温湿能沿副热带高压外围偏南风向陕西输送,暴雨位于低层温湿能等值线密集处;条件性对称不稳定与对流不稳定是此次暴雨发展与维持的重要机制,高层湿位涡大值区向下伸展,对暴雨起到增幅的作用。暴雨产生在地面湿静力温度线密集区略偏向于高能中心一侧。     

东北冷涡的\

利用江苏、安徽国家基本气象站的观测资料、实况探空资料,结合ERA5的再分析资料,分析了2020年江淮地区梅雨异常特征,并对其成因进行了探讨。结果表明：（1）2020年江淮地区梅期偏长,梅雨期间雨量显著偏多,强降水过程频繁,覆盖范围广;梅雨雨带基本以30°—32°N为中心,在28°—34°N的范围内经历了4次为期约双周的持续性南北振荡。（2）低纬度稳定的副热带高压维持,高纬度前期稳定的双阻形势,后期多浅槽波动是造成超长梅雨的关键影响系统;低空急流的稳定维持是造成梅雨期持续强降水的关键因素,偏多的水汽主要来自于南海。（3）强降水位于江淮北部时,冷涡中心一般位于120°E以西,且向偏东或东略偏北方向移动;当冷涡位于120°E以东或南下明显时,降水南压。（4）梅雨期间副高经历了4次双周振荡、9次波动性北跳,伴有12次冷涡活动,副高北抬时段和冷涡南落东移时段两者的同期反位相叠加长时间维持,为江淮地区超长梅雨的形成和雨带的南北摆动维持提供了较好的系统配置。

     

山西中部一次致灾暴雨中尺度特征

利用常规资料、自动站资料、卫星产品和雷达资料,对2010年9月19日发生在山西省中部的暴雨天气过程进行了综合分析,结果表明:①500 hPa副高强盛,由块状转为带状以及对应200 hPa图上东西向反气旋的稳定存在是低空横切变线形成和维持的背景因素,而低空低涡横切变线是暴雨的主要影响系统.②降水表现出典型的β中尺度特征,对流云团首先在低涡西侧形成,随着涡前西南气流的加强,迅速发展东移;横切变线上激发出的β中尺度强对流云团是暴雨的直接影响系统.TBB大小与未来1h降水量成反相关关系.700 hPa水汽输送的变化和500 hPa引导气流风向的变化对6h后对流云团的增强或减弱有指示意义.③此次强降水过程,与低空横切变线相对应,雷达强度回波上表现为线状回波带,其上大于45 dBz的区域即是暴雨区.④850 hPa上低涡西北侧冷平流的侵入使得低涡发展,500 hPa正涡度平流的存在是横切变线维持和发展从而导致强降水的动力因子.     

2003年渭河流域5次致洪暴雨过程的水汽场诊断分析

利用实况高空探测和地面观测资料、NCEP/NCAR再分析资料, 从水汽输送、水汽收支以及水汽含量等方面着手, 对2003年发生在渭河流域的5次致洪暴雨过程进行了对比分析, 结果表明:强降水发生时, 降水区700 hPa上的比湿值均不低于7 g/kg; 在垂直结构上, 强降水地区低层水汽含量在降水前6~12 h出现峰值, 强降水出现在高层比湿的峰值附近; 致洪暴雨过程的水汽通道与西太平洋副热带高压的位置有着明显的相关性; 渭河流域南边界是水汽的主要输入方, 主要的水汽输送层在850~700 hPa, 西边界是水汽的主要输出方。     

COMPARISON OF THE EFFECTS OF ANOMALOUS CONVECTIVE ACTIVITIES IN THE TROPICAL WESTERN PACIFIC ON TWO PERSISTENT HEAVY RAIN EVENTS IN SOUTH CHINA

The different effects of anomalous convective activities in the tropical western Pacific on two persistent heavy rain events in South China in 2005 and 2006 have been compared in this study. The dataused consist of NOAA Outgoing Longwave Radiation (OLR) data, the NCEP-NCAR reanalysis and precipitation from meteorological stations in South China. Results show that the persistent heavy rain in 2005 was related to the 10-25-day westward propagation of convective activities in the tropical western Pacific from about 150 °E. The physical mechanism is interpreted as a Gill-type response of subtropical anticyclone westward extension during weak convective activities period over the Philippine Sea. Our researches also show that the persistent heavy rain in 2006 has longer period than that in 2005, and the subtropical anticyclone persists westward in the earlier summer which is possibly related to the lasting anomalous strong convective motion in the southern branch of Intertropical Convergence Zone (ITCZ) in the tropic western Pacific. The anomalous convective activities affect the local Hadley circulation over the western Pacific with anomalous ascending motion south of the equator and anomalous descend motion north of it, in favor of the westward extension of the subtropical anticyclone for a long time. Comparison between the two persistent heavy rain events indicates different physical effects of convective activities in the tropical western Pacific, though both effects are helpful to the subtropical anticyclone westward extension as a common character of large-scale circulation backgrounds for persistent heavy rain events in South China.     

与2003年梅雨期西太副高东西向运动有关的热带上空东风带扰动的结构和演变特征

利用NCEP/NCAR 1 000～10 hPa 2.5 (×2.5 (的再分析资料,分析了与西太平洋副热带高压(简称西太副高)东西进退相关系的热带对流层上空东风带扰动(简称EV)的结构和演变特征.结果表明:西太副高与其南侧的东风带扰动存在同时西进的过程,当西太副高南、北两侧的东、西风带上的扰动在相向运动中抵达同一经度上时,西太副高出现异常东退.热带对流层上空东风带扰动为中高层天气系统,它从对流层中层伸展到50 hPa高度附近,在200 hPa上表现得最为明显,在热力场上表现出"上暖强下冷弱"的垂直分布特征;在西太副高东退时,东风带扰动东西侧的辐散效应和垂直运动的性质发生了显著变化,东风带扰动中心附近的垂直速度场出现从上升运动到向下下沉运动转化的过程.     

台风“山竹”（2018）远距离暴雨的成因分析

热带气旋远距离暴雨（TRP）往往成为高影响天气,是业务预报难点。本文用地面、探空观测资料、雷达遥感资料以及NCEP一日四次0.5°×0.5°再分析资料,对2018年第22号台风“山竹”登陆广东期间在长江三角洲（简称长三角）地区引起的远距离暴雨过程进行分析。结果表明:（1）这是一次发生在副热带高压（简称副高）控制范围内的热带气旋远距离暴雨,低层受台风倒槽影响。（2）这次过程第一阶段暴雨主要是在强的对流不稳定条件下,由对流层低层“山竹”倒槽中的辐合线触发对流产生,同时对流层高层“山竹”的极向流出汇入加大了中纬度西风风速,在长三角地区上空产生辐散,有利于上升运动的维持。第二阶段,对流不稳定条件有所减弱,但前一阶段强回波产生的低层偏北外出气流与东南风形成辐合线,辐合线上还有中γ尺度的涡旋产生,又促进了对流发展。850 hPa台风倒槽北端形成一个低涡,500 hPa副高边缘发展出一个短波槽,暴雨的动力条件更为有利。（3）长三角的3个强降水中心分别在长江口、杭州湾北岸的嘉兴沿海及宁波沿海,都是在水陆边界附近。（4）远距离暴雨区的涡度收支诊断发现:暴雨的初始扰动主要由近地层水平辐合辐散项提供,850 hPa的水平辐合辐散项和扭曲项共同作用形成和加强低涡,并通过垂直运动上传使中层700～500 hPa附近涡度增长,进而发展出500 hPa短波槽。850 hPa涡度来自于台风倒槽和副高边缘的偏南急流。（5）在这次远距离暴雨过程中,台风“山竹”与海上西太平洋副高之间形成偏南低空急流,向长三角输送水汽,这与典型TRP事件相似。不同之处在于:典型TRP中暴雨的初始扰动一般由西风槽提供,而这次过程主要由低空台风倒槽和偏南急流提供,涡度上传形成高空短波槽,是不同于典型TRP事件的一个物理过程。