贵州西部2012年5月21—22日暴雨天气形势及物理量诊断分析

该文利用NCEP（1°×1°）每6h一次的全球再分析资料,对2012年5月21日—22日发生在贵州西部地区的一次暴雨过程进行天气形势和物理量场诊断分析,结果表明：贝湖低槽后部偏北气流引导冷空气南下,与中低层偏南气流共同作用是导致这次暴雨天气过程发生的主要原因,中低层低涡及地面辐合线维持产生的上升运动是暴雨发生的动力机制,低空急流为这次暴雨过程提供了充沛的水汽输送和水汽辐合,强烈的上升运动使水汽能伸展到较高的高度,中高层的径向次级环流有助于水汽持续向上伸展,高低空涡度、散度的有利配置有利于暴雨的发展,模式预报的垂直速度上升区对暴雨的量级和落区有很好的指导作用。     

云贵高原东段初夏辐合线锋生型暴雨研究

利用NCEP 1°×1°再分析资料、探空资料和红外TBB卫星资料对2012年5月11 12日一场典型的初夏暴雨展开分析。结果表明,此次暴雨过程属于贵州典型的辐合线锋生型暴雨类型,地面中尺度辐合线和850 h Pa切变线耦合是对流发展的主要原因,中尺度对流系统在云图上表现为一MCS对流云团自西向东移动。整个暴雨过程中,贵州大部具有高温高湿的层结不稳定特征,低层维持正涡度辐合,高层维持负涡度辐散。锋生函数揭示此类型暴雨天气过程存在明显的锋生现象,水平辐散项F2是引起地面锋生主要的动力因子,而水平辐散项F2和水平变形项F3对850 h Pa锋生有明显的正贡献。用气块理论及其运动学方法来分析对流的触发机制,发现对流的触发与自由对流高度LFC、天气尺度环境场水平辐合的强度、垂直方向辐合高度、辐合持续时间有关。     

一例台风诱发副高西北侧连续性暴雨过程的动力学机制分析

利用ncep 1°×1°再分析资料和地面加密自动站资料,采用动力诊断分析方法,对2008年9月22～ 26日发生在四川盆地西北部连续性暴雨的形成机制进行探讨.分析表明:连续性暴雨天气过程前期(对流性降水阶段),湿位涡正负区叠置的形式有利于低层气旋式辐合发展,强降水出现在对流层中下部MPV1 ＜0和低层MPV2＞0的范围内,而MPV1负值中心和MPV2正值中心及其包围的密集区,是暴雨产生的警戒区.后期(稳定性降水阶段),对流层高层MPV2负值位涡舌的向下伸展,有利于中低层大气斜压性增强,使垂直涡度发展,降水维持.湿螺旋度垂直分布能很好地反映暴雨发生时大气的动力特征,暴雨区上空低层正涡度、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.强降水发生时段,湿螺旋度有显著增加,这对于降水发生的预报要优于z螺旋度.     

一次东风波背景下的局地强降雨过程分析

2018年8月5-9日,活动在我国南方的东风波系统强度强、西行可深入至四川盆地,造成了7-8日贵州西南部到广西西北部的暴雨到大暴雨天气。利用常规观测资料、NCEP的1°×1°再分析资料、区域自动站资料、FY2G相当黑体亮温和雷达资料,对东风波的活动及局地强降雨成因进行分析。结果表明:(1)本次过程的影响系统为单纯性的东风扰动,该扰动强度强、垂直发展深厚、水平呈低涡型式;(2)中低层波轴附近及其西侧的低层辐合及上升运动、深厚的暖湿层、低的自由对流高度,为强降雨的发生和持续发展提供有利动热力和水汽条件;(3)出现在中层低涡底部及其南侧的东、西暴雨团具有不同的降雨特点,中尺度辐合加强、中γ尺度急流脉动分别起着更重要的作用。     

2013年南疆西部一次罕见暴雨的成因

利用新疆自动站逐小时雨量资料和NCEP(1°×1°)再分析资料,从锋生作用和湿位涡特征出发,对2013年5月26~29日发生在南疆西部罕见暴雨的成因进行诊断分析。结果表明:(1)此次暴雨过程是中亚低涡影响造成的,高空西南急流、低层偏东急流的耦合有利于次级环流的形成,对上升运动发展和水汽辐合抬升有重要作用;(2)降水出现在能量锋区上,暴雨中心位于等θse线密集且陡立的区域;(3)锋生函数与降水有很好的对应关系,锋生的强度和伸展高度与降水的强度及持续时间有非常明显的相关性;(4)暴雨发生在700 h Pa湿位涡零线附近等值线密集区,湿位涡"上+下-"配置以及高湿位涡的下滑有利于对流发展和降水加强。     

一次区域暴雨过程综合诊断分析

利用NCEP 1°×1°的6h再分析资料对2008年7月22日河南省南阳市的区域性暴雨天气进行了综合诊断分析,结果表明：此次暴雨过程是中低层的西南涡在高空急流的引导下,沿着河套高压与副高之间的辐合带移出造成的。降雨的水汽供应主要来自对流层中低层,且水汽强辐合出现在强降雨前。随着对流活动的发展,水汽通量和水汽辐合都向高层发展,湿层明显增厚。在整个降雨过程中,700hPa垂直螺旋度正值中心的位置和强度与西南涡的移动和强弱变化有很好的对应关系,垂直螺旋度正值长轴区与切变线辐合区相吻合,在某种程度上能反映出西南涡的移动和强度的演变;垂直螺旋度强弱的变化与暴雨强度变化基本一致。高层辐散、低层辐合的大气垂直结构能增强大气的抽吸作用,促进垂直上升运动的发展,反之,抑制垂直上升运动,降雨减弱。上、下层负、正垂直螺旋度耦合的结构对暴雨的发生和维持非常有利。在雷达速度PPI上,逆风区的出现预示着局地强降雨的产生。     

河西西部一次暴雨的机制分析

利用常规高空、地面气象资料、区域加密雨量站资料和FY-2静止卫星云图以及NCEP1°×1°再分析资料,对2016年6月1日发生在河西西部玉门的暴雨前后的天气环流背景、影响系统、物理量特征和卫星云图进行分析。分析表明:此次暴雨天气的流场配置在高、低层均为"东高西低",受"歪脖子"高压的影响,上游低值系统在河西西部长时间滞留,青海低涡移速缓慢,形成了近似"北槽南涡"的形势;暴雨发生时高层辐散、低层辐合,形成了强烈的抽吸作用,有利于输送和汇聚水汽;强降水中心发生在对流不稳定、斜压不稳定相结合的区域和CAPE强中心的下游;此次暴雨发生期间,多个中尺度对流云团在暴雨地区上空移过形成了"列车效应"。由于在酒泉西部这种极干旱地区出现暴雨天气过程极其罕见,通过分析,以期掌握河西西部极干旱地区暴雨的发生机制,进而能提高此类天气的预报准确率,给当地的防灾减灾工作提供更加准确、优质的气象预报服务和决策依据。     

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。     

“15·8”川东西南涡暴雨的Q矢量分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料和常规地面观测资料,应用非地转湿Q矢量(Q*)的理论,对2015年8月16~18日一次川东地区持续性暴雨进行了分析。500h Pa高空槽、700h Pa西南低涡(SWV)和850h Pa低空急流为造成此次持续性暴雨的主要系统。结果表明:(1)Q*散度的辐合区与未来6小时雨带相对应,能较好地诊断未来6小时雨带的分布,西南涡中心位于辐合区西偏南侧,强降水中心位于辐合区中心南部;(2)西南涡中心和未来6小时雨带分别位于Q*正涡度区东南侧和西侧,但Q*涡度诊断能力不如Q*散度;(3)在西南涡发展阶段,大尺度强迫占主导地位,在西南涡成熟阶段则是中小尺度强迫占主导地位;(4)Q*散度垂直分布能较好地反映出西南涡的垂直结构,西南涡位于Q*矢量散度辐合垂直带的西南侧。     

云顶亮温在一次区域性暴雨中的分析与应用

应用常规气象观测资料、NCEP（1°×1°）再分析资料和FY-2C卫星的云顶亮温（tBB）（0.1°×0．1°）资料。综合分析2007年7月4—5日发生在陕西中南部的区域暴雨天气。结果表明：此次暴雨过程发生在副热带高压东退的过程中,巴湖冷涡分裂南下的冷空气与副热带高压外围的暖湿空气在陕西中南部上空交汇,为暴雨形成提供了有利的大尺度环流背景．700hPa低涡切变、低空急流是暴雨产生的主要影响系统。产生这次暴雨的云团具有MCC特征,强降水区域与tBB低值中心对应较好。单站tBB值与降水强度对应较好．tBB低值出现时段与强降雨时段基本吻合。对流层中低层正涡度与高层负涡度的垂直分布特征以及低层辐合、中高层辐散的散度场垂直分布有利于中低层高温高湿的气流被抽吸到高层．增加局地对流不稳定性．有利于MCC的发生发展。MCC发生在假相当位温θae水平梯度大、上冷下暖的对流不稳定区域。     

河西走廊东部“6.27”突发性暴雨特征与成因

针对2012年6月27日河西走廊东部突发性暴雨天气过程,利用Micaps常规资料、FY-2D卫星资料、NCEP再分析资料和82个区域气象站及6个自动气象站逐时降水资料,从天气特征、高低空急流、水汽条件、中尺度特征、稳定度、垂直运动等方面进行综合分析。结果表明:(1)此次暴雨的大尺度环流特征为典型的"北槽南涡",即500 h Pa贝加尔湖冷槽东移南压携带冷空气从柴达木低涡后部侵入与其汇合,冷暖空气在河西走廊中东部交汇。同时鞍型场的稳定维持,为柴达木低涡的发生发展提供背景,进一步加强了低空锋区和动力辐合,造成本地大到暴雨及暴雨天气;(2)700 h Pa中尺度低涡和地面辐合线为此次暴雨提供了抬升条件;(3)冷空气侵入700 h Pa低涡成为此次暴雨的触发机制;(4)高原中尺度对流云团发展北上与河西走廊东部新生对流云团合并加强是造成大到暴雨的直接原因;(5)高空西风急流与中低空偏南和东南急流的耦合,中层干冷、低层暖湿,环境风垂直切变以及散度"上正下负"和涡度"上负下正"的强上升运动区都为大降水提供了有利条件。     

一次长江中下游梅雨锋暴雨过程的诊断分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2C卫星云顶亮温(TBB)和中尺度模式WRF输出的15 km高分辨率资料,对2008年影响浙皖赣地区的一次梅雨锋暴雨过程进行了诊断分析.结果表明,青藏高原东侧西风槽和副热带高压之间的相互作用、对流层中低层切变线的维持以及低涡东移、发展是暴雨发生的天气尺度背景.TBB数据显示,在切变线附近不断有中尺度对流云团生成并东移、发展.与暴雨区相对应,在低空西南急流左侧存在多个β中尺度强水汽通量辐合中心,高空西风急流人口区右侧排列着一系列的辐散中心,表明该地区存在较强的水汽辐合上升运动.对流层低层高温高湿、中高层冷空气侵入,导致大气层结处于极不稳定状态.湿位涡的分布与中心位置对暴雨落区及强度具有较好地指示意义.暴雨区附近对流层高、低层都存在较明显的位涡水平平流,导致位涡扰动不断地自上游向下游地区移动.锋区前暖区的对流层中低层存在强垂直位涡柱,引发气旋性环流的发展,从而促进了辐合上升运动.     

2006年7月2日陕北南部大暴雨成因分析

利用常规资料、新一代天气雷达观测资料和1°×1°NCEP资料对2006年7月2日发生在陕北南部的一次区域性暴雨、局地大暴雨过程诊断分析。分析表明：该次区域性暴雨、局地大暴雨天气过程发生在西太平洋副热带高压持续西伸北抬后缓慢撤退的过程中,低空气旋性环流及其前部的暖湿切变线是形成暴雨的直接影响系统。低空急流为暴雨提供了源源不断的暖湿气流和不稳定能量,地面辐合是触发对流发展和释放不稳定能量的中尺度条件,有利的涡度散度场耦合、垂直运动的强烈发展和水汽输送及辐合形成了暴雨天气。     

宁波一次特大暴雨过程的诊断分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°格点资料,对2008年9月5日宁波地区出现的暴雨天气过程进行综合分析。分析表明:冷空气、西南暖湿气流及东南气流的交汇,为宁波地区暴雨的发生提供了有利的天气背景条件。暴雨一般出现在θse最陡峭密集区内,该区内气旋性涡度发展最强。垂直螺旋度中心向低层移动,将会导致地面降水强度明显增强。湿位涡正异常中心能较好的反映高空冷空气的活动。中低层湿位涡的湿斜压项(mpv2)负中心强度变化对降水强度有一定指示作用。大气湿斜压不稳定的增强对暴雨的贡献不容忽视。     

河北中南部一次大暴雨个例的成因诊断

利用NCEP 1°×1°再分析资料和常规资料,分析了一次河北中南部罕见短时特大暴雨的环流背景,计算了暴雨发生过程的干位涡、湿位涡值以及暴雨区域垂直螺旋度的大小.然后利用这些物理量从动力、热力学方面对河北暴雨进行综合分析.结果发现:500 hPa干位涡正压项能较好地表征冷空气和辐合区的强度和移动方向,斜压项负值由小到大引发降水强度的增加,斜压项负值的减小预示着降水的减弱.在此暴雨个例中,强对流发生区域与湿位涡异常的移动方向有较好的相关性,强对流出现在湿位涡移动方向前部的等值线密集区,且短时暴雨靠近零线一侧.正MPV1异常与负MPV2异常相叠置区域,即大气对流稳定时,因垂直涡度得到发展,激发出强对流.低层螺旋度正值中心的出现并增大,预示着强对流的发生,同一经度相邻正负螺旋度中心的存在有利于正螺旋度区域暴雨强度的增大.     

青南地区两次强对流天气过程中物理量诊断分析

利用NECP的1°×1°的再分析同化全球资料,对玉树地区发生的两次强对流过程进行了动力条件及水汽条件的物理量诊断分析。结果表明,在强降水发生的时段内,中、低空垂直螺旋度有明显的增大过程,并出现正值中心,而高空垂直螺旋度则出现明显的减小且出现较强的负值中心。高、低空的负、正值闭合极值中心出现时间和强降水发生时间段具有良好的对应关系,尤其高层负值中心;中、低层均有较强的辐合区,辐合中心强度大于30×10-5·s-1,且一个明显的特征是该辐合区扩展到350 hPa以上,高层有较强的辐散区,其中心一般在250 hPa以上;青南地区出现较强的水汽辐合同时在其偏南地区出现较强的水汽辐散中心,对形成强降水过程非常有利;湿位涡的负值出现可能对临近强对流天气有一定的预报指示意义,湿位涡的正负值过渡区域可能是强对流天气的发生区域。     

“尤特”超强台风残留低涡引发的广西特大暴雨成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1.0°×1.0°再分析资料、欧洲高分辨率(0.75°×0.75°)再分析资料以及区域自动站资料和多普勒天气雷达资料,采用天气学诊断分析方法,对2013年第11号超强台风"尤特"(1311号)残留低涡在广西和湖南一带的复杂移动路径及其长时间维持与复苏造成广西特大暴雨的成因进行分析。结果表明:(1)大陆高压、西太平洋副热带高压与赤道高压形成合围态势,热带辐合带北抬加强,是造成"尤特"残留低涡在华南西部缓慢移动、运动路径先北移后南落的环流背景;(2)弱的垂直风切变环境,季风急流与"尤特"残留低涡长时间联结,有利于水汽和不稳定能量补充到"尤特"残留低涡中,是造成其长时间维持的原因;(3)"尤特"残留低涡后期向南移动过程中,与季风急流(季风涌)相遇获得潜热能,是造成残留低涡复苏并促使降水增幅的原因;(4)分析雷达回波可知,在"尤特"残留低涡东南侧,风暴单体呈螺旋带状并形成列车效应。     

一次伴有高原低涡和热带气旋活动的持续性暴雨过程分析

为了进一步考察持续性暴雨发生机制,针对2010年7月下旬川、陕、甘地区的一次持续暴雨过程,应用MICAPS资料,FY-2E辐射亮温资料,TRMM卫星降水资料,NCEP每6 h 1°×1°分辨率的分析资料,主要分析了暴雨发生的环流背景,暴雨直接影响系统-高原低涡、热带气旋、中尺度对流系统、冷暖平流等对持续性暴雨的影响。结果表明:(1)本次持续性暴雨过程发生在对流层高层南亚高压由纬向型转为经向型,对流层中层副热带高压东退西进,热带气旋登陆西行,高原低涡东移受阻,中尺度对流系统不断生消的有利条件下。(2)高原低涡与热带气旋相互作用使两者移速减缓,涡区切变流场加强,正涡度平流输送使低涡加强与维持。(3)低涡为暴雨发生提供了有利的抬升条件,使降水期间涡区呈现较强的正涡度和辐合上升运动,降水最大值出现时间对应辐合上升运动最强时,降水过程中对流层中低层为垂直正螺旋度,有利于低涡系统维持和降水持续,垂直正螺旋度大值区及出现时间对强降水发生及落区有一定的指示性。(4)对流层低层暖平流输送使暴雨区能量持续积累,同时也使暴雨区中尺度对流系统生肖不断,降水得以发生和持续。     

南疆西部“5·21”极端大暴雨成因分析

利用常规观测资料、区域自动站加密观测资料、NCEP/NCAR逐6 h 1°×1°的再分析资料和FY-2卫星逐时云顶亮温资料,分析2018年5月21日南疆西部极端大暴雨过程的成因。结果表明:100 hPa南亚高压双体型、500 h Pa塔什干低涡与贝加尔湖附近低槽"东西夹攻"、低空偏东急流强,为此次大暴雨提供了有利的高低空天气系统配置。副热带西风急流与极锋急流形成的高空强辐散区,在大暴雨区上空与低空偏东风急流左前方强烈的气旋式辐合区叠加,有利于上升运动维持;大暴雨发生前4 h,2个垂直环流圈的上升气流在暴雨区中心上空汇合,使得上升运动进一步增强。极端大暴雨发生前南疆西部整层大气湿润,低层偏西气流与偏东急流在暴雨区中心附近形成强烈辐合,促进了南疆盆地水汽向暴雨区集中和汇聚,同时有利于地面中尺度系统的发展和加强。卫星云图上多个γ中尺度MCS的活动造成本次极端大暴雨,强降水发生在TBB梯度最大的区域,极端大暴雨开始前3 h TBB下降超过30℃,与我国中东部地区局地暴雨发生前TBB的变化特征相似。     

2012年7月贵州西部一次局地暴雨诊断分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料以及加密区域自动站降水资料,对2012年7月16日贵州西部局地暴雨天气过程的环境条件和动力条件进行诊断分析。结果表明:暴雨发生前,500 hPa层有高空槽东南移,700 hPa层有西南低涡沿切变线向南移动;大气层处于高能不稳定的状态下,水汽输送通道畅通,有充沛的水汽向暴雨区上空输送,有利于强降水的持续。在此次局地暴雨过程中,韭菜坪主峰(2 901 m)引导天气系统由其东侧向下游移动,同时贵州西部的水城东部与六枝西部之间为河谷地形,使水汽在此处积聚,有利于此处的上升运动增强;700 hPa上的西南低涡沿切变线移动是造成暴雨的直接系统。结合加密区域自动站降水资料分析,该中小尺度天气系统的演变对贵州西部局地强降水落区具有重要的指示意义。