重庆暴雨的卫星云图特征和预报

气象卫星云图的应用已成为天气分析和预报决策的重要手段和依据。本文对重庆地区近年发生的区域暴雨(全市15个测站中有≥4站、日雨量≥25毫米)过程进行了极轨红外云图分析,按环流背景场不同得到重庆暴雨的天气系统云系有三大类和四种云型模式。 1 冷锋云系冷锋(包括静止锋)云系是来自中、高纬地区的大尺度云系,多与东亚地区夏季极锋急流扰动相联系,地面有明显冷空气活动,500hPa有西风低槽或低涡配合。冷锋云系是多层云系,一般为分布均匀的带状,有的为裂断的块状云团组成,     

2011年7月29日山西大暴雨过程的多尺度特征

利用1°×1°的NCEP再分析资料、红外辐射亮温（TBB）、多普勒雷达和气柱水汽总量等资料,对2011年7月28-29日发生在山西境内的区域性暴雨进行多尺度特征分析。结果表明：（1）乌拉尔山阻高崩溃,西风槽东移、副高进退是此次暴雨发生的环流特征;（2）850 hPa低涡切变和700 hPa暖式切变线及地面冷锋是暴雨发生的中α尺度触发系统;（3）〉30 dBZ的雷达回波呈南北向位于地面冷锋与700 hPa切变线之间,雷达回波随地面冷锋和700 hPa切变线的东移而东移;（4）低空低涡切变受500 hPa强盛西南气流的引导向东北移动,暴雨落区始终与低涡切变相伴随;（5）暴雨过程山西境内共有9个中β尺度对流云团活动,山西西南部的暴雨主要由5个中β尺度对流云团的相继移入并在自动站极大风速风场切变线附近触发对流发展所致;山西东南部的大暴雨则是3个中β尺度对流云团合并发展的结果,中γ尺度气旋是导致局地大暴雨发生的直接影响系统;（6）暴雨发生在气柱水汽总量空间分布图中水汽锋的南部和东部及靠近气柱水汽总量的大值区一侧,水汽锋的形成比降水开始提前17 h,比暴雨发生提前24 h以上,对暴雨的短期、短时预报有指示意义。     

梅雨锋上的三类暴雨

根据观测分析研究,概括出长江流域梅雨锋上主要有三类暴雨:梅雨锋上β中尺度的对流性暴雨、梅雨锋东部(115°E以东)的初生气旋暴雨、梅雨锋西端深厚高空低压槽前部的持续性强暴雨.第一类暴雨局地性特征明显,其范围一般小于300 km,暴雨的瞬时强度大,暴雨发生所需的强上升运动由局地强的对流有效位能(CAPE)释放的浮力抬升引起.第二类和第三类暴雨的共同点在于都有明显的大尺度强迫过程,大尺度的动力强迫使持续暴雨所需的垂直上升运动得以维持.后两类暴雨的数值预报效果较第一类的好,比梅雨锋上β中尺度暴雨预报更容易掌握.     

一次急行冷锋与付高同步西伸所造成的大、暴雨分析

造成前汛期河池地区大暴雨的主要天气系统有锋面(冷锋、静止锋)低涡、低槽、切变线、低空急流及台风等。诸类暴雨中以锋面类为主。因此河池地区前汛期暴雨预报十分强调锋面的影响。但急行冷锋(强冷锋)由于坡度大、移速快,在其南下时往往一扫而过,常无大的降水发生,因此,在预报中急行冷锋下造成的大、暴雨往往被漏掉。 我们在普查1967年以来前汛期急行冷锋10例中发现:急行冷锋下,河池地区产生局部暴雨的有3例,占30％;全区性的大暴雨有3例,也占30％。分析其原因发现:在与锋     

"02.6"梅雨期一次暴雨β中尺度系统结构和演化的数值模拟研究

通过利用观测资料和中尺度数值模拟结果,对2002年6月18～19日("02.6")的一次梅雨锋暴雨β中尺度系统结构和演化及其发展机理进行了研究,分析发现:(1)此次暴雨过程发生在500 hPa东亚大槽不断加深发展的阶段,也是中纬度大气长波调整的时期.东亚大槽后的冷空气和副热带高压前缘的暖湿气流在江淮流域交汇为此次暴雨的产生提供了有利的大尺度条件.同时,对流层低层不断加强的西南气流为此次暴雨过程提供了有利的水汽条件.(2)1小时观测的降水量和TBB的分析表明,此次暴雨的产生主要是由于β中尺度对流云团发展分裂     

1998梅雨锋的结构特征及形成与维持

应用1998年6月中旬的分析资料, 对1998年6月16~17日暴雨时段的梅雨锋结构及梅雨锋的形成与维持进行了诊断分析, 确认了暴雨发生时期梅雨锋结构的一些普遍特征, 如在对流层低层表现为θ_se锋而不是温度的强烈对比, 梅雨锋区是一个低层正涡度带以及风和水汽的辐合带等。同时揭示了1998年6月暴雨时期梅雨锋结构的典型特征:锋区从近地面可伸展到600 hPa层 (一般认为梅雨锋只存在于800 hPa以下), 近乎垂直、略向北倾; 锋区900 hPa以下是一个大气弱对流不稳定区, 向上气层变为潮湿中性直至400 hPa, 等θ_se线基本上呈垂直分布; 锋区斜压性相当弱等。研究表明, 出现强降水时的梅雨锋结构已经变性或者说它是介于温带锋面结构和ITCZ结构之间的副热带锋系结构。分析还认为, 在强盛的南海季风涌和频繁的西风带扰动组配的大尺度有利背景形势下, 低层空气的水平运动和地转偏差风对1998梅雨锋的形成和维持有明显的正贡献。     

广西大范围暴雨期间孟加拉湾强对流演变及东移特征

分析1980~2002年主汛期(5~7月)广西锋面型大范围暴雨期间孟加拉湾对流云团演变及与之相应高低空环流变化,结果表明:孟加拉湾强对流在广西暴雨发生前3天发展最为旺盛,受孟加拉湾低槽引导,对流云团爬上中南半岛进入广西,当其与高原东移的云团相结合时再次发展,造成广西大范围暴雨。分析200 hPa高度场和流场结果表明:当广西暴雨发生时,孟加拉湾、中南半岛及广西受200 hPa南亚高压控制。分析850 hPa水汽通量矢量场结果表明:广西锋面型暴雨发生时,从孟加拉湾到广西上空有一西南气流的水汽输送带,广西暴雨水汽主要来源于孟加拉湾。     

2017年7月下旬无定河流域一次罕见洪灾研究

为了提高对无定河流域洪灾的预报和预警能力,利用NCEP1°×1°资料、常规观测资料、黄河水利委员会绥德站观测资料等,对2017年7月25—26日无定河流域发生的一次罕见洪灾进行了研究。结果表明:米脂站、子洲站24 h降水量突破历史极值,无定河流域出现范围广、强度大(雨强≥30 mm/h)、持续时间长的暴雨是洪灾形成的主要因素,上下游洪峰的叠加也是洪灾形成的另一个重要因素;卫星云图观测表明,无定河流域大范围暴雨是中尺度强对流云团相互作用形成的;暴雨发生在500 hPa低槽和850 hPa切变东侧,700 hPa偏南气流前方的风速辐合区;地面冷锋的东移、锋前横切变线的生成是暴雨的触发机制之一。湿焓的高值舌和梯度大值区与暴雨区有较好的对应关系。     

“8·21”陕西中北部暴雨成因对比及预报偏差分析

运用常规高空观测资料、地面加密观测资料、EC-interim高分辨率(0.25°×0.25°)再分析资料对2018年8月21—22日(简称"8·21")陕西中北部暴雨过程进行综合分析,对模式的降水量预报进行检验,重点对比陕北和关中西部环流条件、水汽条件、能量条件、强降雨的不稳定机制等方面。结果表明:在陕西中部地区交汇的由高原槽带来的冷空气和副热带高压(简称"副高")外围的暖空气,为暴雨提供了有利的环流背景,700 hPa切变线为降雨提供了动力抬升条件,受河西地区西北路冷锋南压,陕北以冷锋后部的稳定性降水为主,而关中为冷锋触发的对流降水。暴雨过程中水汽输送弱,本地水汽含量大,关中西部比湿垂直梯度大,有利于对流增强、雨强增大。暴雨发生前,关中西部中低层存在显著的对流不稳定,对流有效位能(CAPE)较大,弱冷空气触发关中不稳定能量释放,产生对流暴雨,而陕北为中性层结,不稳定能量弱,中低层有条件对称不稳定,其造成较强的斜升气流,产生大到暴雨。冷暖空气交汇在关中产生锋生,是该地区产生对流暴雨的触发机制。模式对于大尺度降水预报偏强,而对于对流降水预报偏弱。     

“09.4.15”渤海和山东强风过程的动力学诊断分析

2009年4月15日,渤海和山东大部出现了一次强风天气过程。本次过程具有强度大、持续时间短、强风在渤海及山东附近显著加强等特点。为探讨强风的成因,根据常规观测资料以及NCEP分析资料进行了诊断分析。结果表明,本次强风过程是在低层冷锋、高层低涡横槽影响下产生的。冷空气向南推进过程中,冷平流中心由高层向低层传播,850 hPa以下冷平流不断加强,使冷锋不断增强。冷空气到达渤海湾后,锋前的强暖平流与锋后的强冷平流造成低空锋区进一步增强。冷锋次级环流的下沉运动与地面正变压中心对应,变压梯度风与大尺度气压梯度风共同造成强风过程,而强风中的阵风可能与次级环流的强烈脉动有关。     

2001年7月山西中部一次罕见暴雨过程的诊断分析

利用常规探空和地面实测资料以及GMS-5红外卫星云图资料,对发生在2001年7月26~27日山西省晋中市的一次区域性暴雨进行了天气学诊断和准地转Q矢量、湿Q矢量诊断及对比分析,结果表明:(1)此次暴雨发生在稳定的大尺度环流背景下,低涡切变线是其主要影响系统;东移发展的地面强冷锋是造成此次暴雨的天气尺度系统;而冷锋云系中新生、发展的中-β尺度暴雨云团是造成这次暴雨的直接系统。能量场在地面表现为Ω型。(2)Q矢量锋生函数表现出典型的准地转特征,而湿Q矢量锋生函数则具有明显的中尺度特征,且与降水量有滞后6 h的正相关关系,其强中心的出现是未来6 h强降水预报的重要指标。(3)对湿Q矢量的分解表明,Qx*和Qy*在强度、层次以及出现的时间上存在明显差异,这可能是由于对于暴雨这种伴有强烈垂直上升运动的天气现象来说,其经向上热量和动量的交换较纬向上的要大得多;暴雨出现在Qy*正、负值的交汇处。     

2004年6月29日西安市突发性暴雨成因分析

利用天气学原理对2004-06-29西安市突发性大暴雨的成因进行了诊断分析。结果表明:造成西安市突发性大暴雨的中尺度强对流云团是由西风带云系和副热带云系相互作用形成的,对流不稳定条件在暴雨前6h形成,水汽输送条件的形成和暴雨的发生是同步的,是预报的难点。对流层中上层新疆槽的东移发展、700hPa银川至兰州切变线的东移、850hPa新生的暖湿横切变和冷式切变在暴雨区形成交汇、配合850hPa中尺度锋生和地面东西两路冷锋对暴雨区暖湿空气形成夹挤抬升,使西安同时具备了产生突发性暴雨的强上升运动条件和不稳定能量集中释放条件。     

东天山哈密地区典型暴雨事件对流触发机制对比分析

本文选取2018年7月31日（简称“7.31”暴雨）和2016年8月8日（简称“8.8”暴雨）两次东天山哈密地区强降水天气过程,利用NCEP/NCAR的FNL资料（0.25°×0.25°）、中国地面卫星雷达三源融合逐小时降水产品、新疆地区常规观测资料、FY-2G卫星产品,通过对暴雨期间锋生函数计算诊断,证实了两次强降水过程中尺度对流系统触发因子差异,取得如下主要结果:（1）“7.31”暴雨期间,500 hPa西太平洋副热带高压位置异常偏北,700 hPa暖舌沿副高南侧偏东急流向西北伸展,低层增暖增湿,暴雨区上空形成不稳定大气层结,多个中尺度对流系统在700 hPa低空急流前生成,向东北方向移动和发展。“8.8”暴雨期间,500 hPa西太平洋副热带高压位置异常偏西,对流云团在对流层低层西南急流前生成向东北方向移动。（2）对流层低层暴雨区暖锋锋生是“7.31”暴雨中尺度对流云团的触发因子,云团初生阶段对流触发主要是锋生水平散度项和由垂直运动发展引起的倾斜项决定,成熟阶段暖锋锋生主要由锋生形变项和倾斜项所致。低空东南急流的维持加强利于锋面次级环流发展,是造成中尺度对流系统长时间维持的主要原因。（3）“8.8”暴雨对流云团由对流层低层弱冷锋触发。对流云团发展初始阶段,对流层低层冷锋锋生主要由水平辐散项决定;对流云团成熟阶段,对流层低层冷锋锋生主要由倾斜项决定。低层切变线长时间维持和加强利于低层冷锋进一步锋生,是造成中尺度对流系统长时间维持的主要原因。     

“15.7”广西超长持续性暴雨过程多尺度特征分析

利用多源气象资料,通过综合诊断分析方法,对2015年一次广西持续性暴雨过程进行多尺度特征分析。(1) 南亚高压经历了双体型构建,副热带长波槽有利于冷空气南下和高空急流的建立。El Ni?o状态下,副高强度偏强,位置偏西、偏南,有利于暖湿气流向广西输送。南亚高压过渡层与副高对峙,有利于冷暖空气在广西交汇。(2) 影响天气系统有高空槽、切变线、冷锋、低空急流、季风槽及低涡等多天气系统。降雨分为锋前暖区、锋面、高空槽加强、季风槽与低涡等四个阶段。(3) 中尺度特征为锋前暴雨发生在MCC云团形成到减弱期,雷达强回波呈弓型,对流性强;锋面暴雨发生在MCC减弱后云带,雷达强回波为弓型向直线型转换,对流性减弱;高空槽加强暴雨为直线型云系和雷达回波增强;季风槽与低涡暴雨为增强的涡旋型云系和雷达强回波。(4) 暴雨发生在总体地势为云贵高原下坡和地面喇叭口地形辐合的桂西北、海陆分布差异的沿海及山脉迎风坡的桂东南。可见,长时间持续性暴雨过程是一个多尺度和多天气系统相互作用的结果,暴雨发生在有利的大尺度环流背景和天气系统配置下的中小尺度系统频繁发生处,地形助推暴雨作用明显。深刻理解持续性暴雨发生的尺度特征可提高该类天气预报能力。      

论东亚梅雨锋的大尺度环流及其次天气尺度扰动

本文论述东亚梅雨锋的大尺度环流及其次天气尺度扰动,提出了以下的论点;东亚梅雨是印度季风体系与北太平洋哈得来(或信凤)体系之间的过渡带中产生的现象;梅雨锋是半热带、半温带性质的天气系统;梅雨锋暴雨的发展与梅雨锋上次天气尺度扰动有关。文中给出了东亚梅雨锋的大尺度环流及其扰动的概念模式。     

梅雨锋附近的条件性对称稳定度

本文根据二维基本气流的理论,通过实例分析了梅雨锋附近的条件性对称稳定度的分布和演变;它与准地转锋生环流的相互作用;它与锋区垂直结构及大尺度水平环流的关系。发现对流不稳定大气因垂直对流而达到对流中性后,可能由于局地条件性对称不稳定而激发斜对流;如果暖区条件性对称稳定度很弱,准地转锋生环流的上升支也会产生类似对流的强降水带,从而使暴雨在对流稳定的条件下持续。这种条件性对称不稳定和弱稳定性与锋区的垂直结构、大范围水平环流、尤其与200hPa南亚高压及500hPa西太平洋副高脊线的相对位置有关。      

一次低空暖切变线引发的暴雨天气过程分析

对2005年9月18—19日发生在山东省的一次区域性暴雨过程进行了分析。结果表明：该过程是由850hPa暖切变线北上引发的，暴雨主要产生在暖切变线强盛时期和转为冷槽时的变性阶段。西风带小高压在鲁北地区的滞留对稳定和延长暖切变线对暴雨区的影响时间起了关键作用。高空急流与低空较强西南气流的有利配置为暴雨区的对流运动提供了大尺度环境场。0516号台风和副高西北侧的两支偏南气流结合，为暴雨区输送了充足的水汽和不稳定能量。500hPa短波槽和850hPa湿静力能量锋是触发不稳定能量释放的主要系统。     

一次陕北区域性暴雨过程的诊断分析

利用常规观测资料和NCEP1°×1°6h再分析资料,对2014年7月8—9日陕北一次区域性暴雨过程进行了分析,结果表明:暴雨过程在河套北部冷空气和高原槽前的偏南暖湿气流共同作用下形成,高原槽、低涡切变是主要高空影响系统,西北路冷锋是地面的主要影响系统,降水主要发生在冷锋附近到其后部低层冷空气与高空暖湿气流交汇区域。雷达回波分析表明,暴雨过程有两个不同的降水时段,8日14—20时主要为对流性降水,回波强度大于55dBz的带状回波,造成陕北东部出现了20~50mm的降水;9日02—08时为冷锋后的层状云降水,回波以均匀的层云降水回波为主;速度图在2.4km高度上有18m/s左右的偏南急流,是降水持续的主要原因。物理量分析表明,暴雨落区与700hPa的水汽通量散度大值区对应很好;暴雨区上升运动层深厚,最大上升运动区在600hPa附近;在暴雨区北侧为冷锋后部的东北风下沉气流,同时暴雨区上空有西南风上升气流,这股气流沿着暴雨区北侧低层冷空气爬升,冷暖气流交汇,产生强降水;暴雨发生在能量锋区附近,陕北地区对流层中低层有显著锋生,有利于上升运动的加强,形成强降水。     

1997—08黄河洪水气象成因分析

通过对1997-08黄河洪水气象成回分析可知,在500hPa欧亚地区稳定的大尺度环流背景下,渤海至朝鲜半岛之间稳定少动的副高、长波槽上分裂东移的短波槽,为1997－08致洪暴雨提供了有利的大尺度环流背景;低层低涡、切交线为本次降水提供动力条件;850～500hPa深厚的偏南气流为本次降水提供水汽和能量条件;地面冷锋是本次降水的激发条件;而局地地形是本次降水的重要动力条件之一。     

长江中下游一次非典型梅雨锋中尺度暴雨过程的分析研究

利用T10 6物理分析资料、地面与高空加密观测资料和TBB资料对 2 0 0 1年汛期一次非典型的梅雨锋中尺度暴雨过程进行天气学和动力学诊断分析 ,并与 1998年典型的梅雨锋中尺度暴雨过程作一些比较。首先分析了该次暴雨过程的大尺度背景场 ,发现与 1998年典型的梅雨锋形势不同的是 ,5 0 0hPa环流形势表现为贝加尔湖地区是阻塞高压 (阻高 ) ,南海季风涌形式不明显 ,南亚高压位置偏东南 ,高空辐散气流较弱。接着对该暴雨系统的结构进行诊断分析 ,揭示了该非典型梅雨锋中尺度暴雨系统的三维结构 ,包括各物理量如涡度、散度、假相当位温、水汽的通量以及湿位涡等的结构特征。分析表明 ,总体来说 ,该次暴雨过程的强度要比 1998年典型的梅雨锋暴雨要弱 ,相应的各物理量的三维结构与 1998年典型的梅雨锋中尺度暴雨系统的三维结构相比有明显差异。