“5.7”广州局地突发特大暴雨中尺度特征及成因分析

2017年5月7日广州局地突发特大暴雨,降水集中爆发于广州北部复杂地形区,单点小时雨量大、强降雨持续时间长。然而降水发生于副热带高压边缘、无明显的低空急流等天气系统配合,为弱强迫背景下的华南前汛期暴雨,加之珠三角地形复杂,其触发和组织维持机制等问题引起了气象科研和预报工作者的广泛关注。针对其降水特点,采用5 min自动气象站观测、分钟雨量、风廓线雷达、葵花8号气象卫星红外等高时空分辨率观测数据探讨中尺度对流系统的触发和组织维持过程,发现:中纬度入海高压南侧偏东风和低层切变系统为珠三角边界层南风风速辐合提供了有利的天气背景,喇叭口地形增强了风速辐合。小尺度地形辐射降温配合城市热岛在山前形成高温度梯度区,山风与南风对峙使地面辐合线在山前移速变慢有助于热带云团的生成。地形阻挡抬升和高温度梯度加强上升运动,南风风速脉动使云团迅速向山前移动,最终对流爆发。以暖云降水为主的对流系统产生弱冷池驱动对流系统连续传播,使强降水回波面积增大并在小尺度地形影响下稳定位于增城附近,产生极端小时雨强;中尺度对流系统的单体移动方向和传播方向近乎相反导致系统移动非常缓慢,后向传播明显,最终导致长时间强降水。      

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。     

广西钦州“7．10”特大暴雨天气的中尺度特征分析

受高空槽和低层低涡的共同影响，2004年7月10日凌晨起，广西钦州市普降大暴雨到特大暴雨，9日20时至10日20时，钦州、灵山、浦北日雨量分别为：318、172、17mm，造成了很大的经济损失。     

闽北汛期强降水中尺度特征分析

为揭示闽北暴雨的中尺度规律,利用1980~2005年南平市10县(市、区)气象站5~6月雨量大于等于50mm达到或超过3个站的43个暴雨过程129个暴雨日的逐时降水自记资料,分析了汛期暴雨日雨团和强雨团的时空分布、强度及持续时间、移动规律、雨团与影响系统的关系以及地形对雨团的产生、分布、移动等的影响等,得出闽北汛期强降水的中尺度若干特征,其结论可为预报人员在业务实践中提供有益的参考。     

黄淮地区两次低涡暴雨的中尺度特征分析

利用自动站资料、卫星云图、新一代天气雷达资料与NCEP再分析资料,分析了2010年7月17—19日黄淮地区低涡暴雨过程中两次强降水过程（分别简称“7．17”过程和“7．18”过程）的环境条件及其中尺度系统发生、发展演变过程。结果表明：（1）两次强降水均发生在充足的水汽输送、大的不稳定能量和较强的辐合上升运动等有利环境条件下,“7．17”过程热力条件更好,降水强度大,但降水范同小;“7．18”过程动力条件更好、强降水落区范围大,但雨强比“7．17”过程小。（2）“7．17”过程累积暴雨带落区位于气旋中心移动路径两侧约30—80km范围内,“7．18”过程累积暴雨、大暴雨带落区位于气旋中心移动路径两侧约70～100km范同内。（3）中尺度雨团（带）和短时强降水主要出现在地面中尺度气旋周围附近,地面中尺度气旋活动的不同阶段强降水落区不同。（4）卫星云图上,两次过程强降水均由发展旺盛的对流云团自西南向东北移动而产生,对流云顶亮温低至210～220K。（5）雷达回波图上,“7．17”过程涡旋特征更明显,“7．18”过程冷暖切变回波带特征更明显。两次过程中尺度雨带与大于等于43dBz的螺旋回波带对应关系较好,短时强降水和螺旋雨带上大于等于48dBz的强回波有较好的对应关系。     

“96.8”河北特大暴雨成因的中尺度分析

该文用卫星云图和常规气象资料,分析了1996年8月3～5日河北省的特大暴雨过程。分析认为：这次特大暴雨出现在东亚强经向环流形势下的副高西北部边缘特定的有利地区,主要受两个中尺度云团的直接影响。该云团的形成和发展,是偏南风低空急流与华北北部南下的近地面层弱冷空气相互作用的结果。     

广西钦州"7.10"特大暴雨天气的中尺度特征分析

受高空槽和低层低涡的共同影响,2004年7月10日凌晨起,广西钦州市普降大暴雨到特大暴雨,9日20时至10日20时,钦州、灵山、浦北日雨量分别为:318、172、17mm,造成了很大的经济损失。暴雨等强对流天气是在稳定的大尺度环流形势和有利的环境条件下,中小尺度系统不断发生、发展作用的结果,在降水时间、强度和空间分布上存在不均匀性,具有明显的中尺度天气系统特征。对经过高通滤波的700hPa高度场和流场分析可知,9日08时,在26.7°N,105.8°E有低涡生成。500hPa有西风槽东移,该高空西风槽与低层的低涡系统恰呈“北槽南涡”的有利配置。对流层中低层流场图上,西南气流与偏南气流在钦州至东兴一带汇合。中低层的水汽通量散度负值区最大值位于云南与广西交界处,钦州的大暴雨可能与西部的辐合区东移有关。通过对7月9日20时θse图的分析可知,700hPa层上有一条呈东北~西南向的低能舌,从梧州伸向钦州一带,低能舌顶在钦州附近,而其下850hPa层是θse高值区即暖湿气流控制的高能区,高层相对干冷的气流叠加在其下暖湿气流之上,上干下湿的中尺度位势不稳定在这一区域建立。对垂直速度场的分析可知,暴雨期间,西南地区一直存在着明显的上升运动和下沉运动偶。暴雨发生区的整个对流层场为上升运动,在上升运动的右侧广东省一带为下沉运动,与最大上升运动区构成了一个强的中尺度垂直环流,为强降水天气的发生提供了动力机制。对700hPa的涡度场的分析可知,钦州沿海一带及北部湾海面,涡度9日08时为负值,到9日20时至10日08时变为正值,到10日20时又变为负值,表明这段时间内钦州沿海一带有中尺度的正涡度扰动,暴雨就发生在这段时间的扰动区内。而在对流层高层对应着负的涡度扰动区,有利于在暴雨区上空形成强的上升运动区,它为暴雨的发生提供了所需的动力条件。10日00时,北部湾北部海面有较强的一小块对流云系(云顶温度≤-72℃)的“先兆云”生成,预示着该地区周围存在不稳定天气条件,钦州未来24h内容易发生强对流天气。     

安徽北部一次局地特大暴雨过程的中尺度特征分析

利用NCEP 0.25°×0.25°再分析资料、自动站加密观测资料、卫星和雷达资料,对2018年6月27—28日安徽北部出现的一次局地特大暴雨过程进行特征分析,结果表明:(1)此次特大暴雨过程发生在冷涡后部的大尺度天气背景中,低槽具有前倾结构,环境场提供了充足的水汽和能量条件;(2)降水具有低质心暖云降水特征,后向传播...     

河南一次特大暴雨过程的中尺度特征分析

利用郑州714CD多普勒天气雷达探测资料，结合河南省地面逐时雨量、风场、郑州探空、省区域小图等资料，对2000年7月5－6日发生在新乡、郑州、开封、许昌等地区的特大暴雨过程进行了成因分析，揭示出此次特大暴雨过程具有典型的中尺度扰动及强对流特征。     

基于2017年5月7日广州特大暴雨分析影响半径对集合卡尔曼滤波方法同化效果的影响

集合卡尔曼滤波（EnKF）目前在资料同化的科研和业务中已得到广泛应用,可为集合预报提供较好的初始场,其影响半径的选取对同化结果影响显著。2017年5月7日在珠三角（珠江三角洲）一带出现极强降水,尤以广州的花都、黄埔、增城区为盛,甚至出现了极为罕见的特大暴雨。以本次极强降水过程为例,分析影响半径对EnKF同化效果的影响。结果发现利用EnKF方法同化观测站的10 m风和2 m温度资料后,可以较好地模拟出此次强降水过程,但仍存在着位置偏南,强度偏大,局地虚报和过报的现象。当水平影响半径取值过大时,大量虚假信息引入,产生过犹不及的效果,使得强降水过程南移较快,最终导致降水落区显著偏南偏东。且水平影响半径对模拟效果极为重要,因此取值要适当。      

2019年韶关“5·18”局地特大暴雨极端性成因分析

2019年5月18日,广东省韶关市出现了局地特大暴雨,刷新了韶关有气象记录以来的雨量记录。利用常规观测资料、区域气象自动站观测资料、韶关双偏振多普勒天气雷达资料,以及NCEP 1 °×1 °再分析资料对本次过程进行详细分析,探讨本次过程发生的极端性成因。(1) 本次过程是粤北历史罕见的局地暖区突发性特大暴雨过程,天气尺度的背景场较弱,极端性条件不显著,但能从中尺度分析场分析出暴雨潜势。(2) 暴雨发生之前,韶关一直处于偏南暖湿气流控制的区域,并且随着对流抑制减小为0,对流有效位能增强,自由对流高度下降至近地面,使得气块更容易被强迫抬升。(3) 多个单体持续发展与合并,出现“列车效应”,近地面冷池维持向南楔入,低层西南风加强叠加于冷池上导致强风速辐合辐散区和中气旋的出现,是维持强回波持续发展的重要原因;回波呈暖区降水的垂直结构特性,也呈现出近地面层冷池对暖湿气流强迫抬升的结构特征,侧面说明了强降水触发机制。(4) 地形对对流触发和暴雨的增幅有重要影响,峡谷和喇叭口地形加强了偏南气流的汇入及辐合作用,山前迎风坡除了地形抬升作用外,位于山前的地面辐合线对于对流既有触发又有加强与维持的作用。(5) 山前强水平温度梯度为对流发生提供了有利的环境条件,当初生对流出现降雨之后,水平温度梯度进一步加强,形成了温度梯度与对流强度之间的正反馈过程,因而对流持续发展与维持。(6) 对于此类突发的短历时强降水造成的暖区暴雨,监测和短临预警仍然是主要手段。      

江滩暴雨中尺度特征数值模拟

本文使用中尺度模式MM4模拟了江滩流域1991年7月6日－7月的暴雨过程，结果表明，引发此次暴雨的中尺度气施内存在中－β尺度的雨团，雨团的位置随时间的演变具有较明显的规律性，中尺度气施内存在明显的与雨区位置相对应的双涡度中心双辐合中心，其位置与预测资料的诊断分析结果较一致。     

5?23广东特大暴雨过程特点及数值诊断分析

利用NCEP再分析资料与常规观测数据,对2009年5月23日广东出现的强度大、强降水时间长和落区集中的特大暴雨过程的环流特征及影响系统进行诊断分析。分析结果显示,季风扰动沿着稳定副高西侧气流北上从而影响珠江口及粤西沿海地区;高层辐散为暴雨提供有利的背景场。无论在时间上还是空间上,主要影响系统低空急流和季风扰动都与特大暴雨有密切关系。利用局地经向环流线性诊断模式对过程进行模拟,定量诊断结果表明,在17个物理因子当中,潜热加热在整个暴雨过程中起最重要的作用,而与西风带系统有关的高纬冷平流则间接地做出一定贡献。      

一次江淮大暴雨过程中尺度系统结构分析

本文应用观测资料和中尺度数值模拟结果对1999年6月23日发生在江淮地区一次梅雨锋暴雨过程进行研究，揭示了影响这次暴雨过程的物理条件、云团的演变特征及与中尺度系统的关系，分析表明，在暴雨生成和发展过程中，多个中尺度云团在相继生成和移动发展，暴雨中心是几个发展较强的中尺度对流云团造成的，西南风低空急流为暴雨提供了水汽输送，并且通过强垂直运动向对流层中上层输送水汽，这次暴雨与中尺度系统发生发展有直接关系，西南涡分裂出一系列的小涡旋，这些小涡旋边向东移边减弱，并且同时在地面上引发小低压，这些中尺度低压增强低空水平辐合，成为触发不稳定能量的机制，低空急流中心与雨区相互对应，且急流风速增强，风速水平切变梯度增大的过程对应着强降水过程。     

一次滇中暴雨中尺度对流系统特征分析

应用MICAPS常规资料、FY-2卫星观测资料及昆明CINRAD-CC雷达回波资料,将诊断分析与探测资料相结合综合分析了2003年7月21日滇中暴雨过程的中尺度对流系统特征,指出：500、700hPa高低层冷暖平流的配置、500hPa低槽、700hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的大尺度环境背景;高能高湿的不稳定能量、低层辐合、强的垂直风切疫的存在,利于强对流形成并诱发中尺度对流系统MCS;多普勒雷达上强风暴的发展,与暴雨区范围及强弱对应;多普勒速度图显示,中尺度涡旋、中尺度辐合线、逆风区等多个中尺度系统,是此次滇中强对流暴雨产生的直接影响系统。     

ISENTROPIC POTENTIAL VORTICITY ANALYSIS ON THE MESOSCALE CYCLONE DEVELOPMENT IN A TORRENTIAL RAIN PROCESS

The mesoscale model MM4 is used to simulate the torrential rain associated with Meiyu frontoccurring on 5—6 July.1991 in the Changjiang-Huaihe Basin.Based on the outputs of the model,the cause of the mesoscale cyclogenesis on the lower troposphere is investigated in terms of thepotential vorticity principle.The results show that because of the favorable pattern of moistisentropic surface,the absolute vorticity increases when cold air with high moist potential vorticityvalue rapidly slides down southwards along the moist isentropic surface,and then causes thecyclonic vortex development.     

1998年一次梅雨锋暴雨中尺度对流系统的模拟与诊断分析

文中利用观测资料(包括部分‘四大科学试验'资料)和高分辨率数值模拟结果,对1998年6月16～17日发生在赣闽浙沿武夷山北麓地区的梅雨锋暴雨中尺度对流系统特征进行了分析研究。分析表明:(1)本次梅雨锋暴雨发生在对流层中低层中β尺度低压南侧的中尺度辐合线上;在弱的风垂直切变环境下,梅雨锋中α对流云系中有数个中β尺度云呈塔状强烈垂直发展,它们是造成暴雨的中β尺度对流系统。(2)基于加密探空观测的对流有效位能计算显示,赣闽浙沿武夷山北麓地区的强暴雨发生前,最大对流有效位能可达到2600J/kg;通过时间加密的探空观测有可能捕捉对流有效位能的中尺度变化特征。(3)利用高分辨率模拟结果对赣闽浙沿武夷山北麓的暴雨中β尺度对流系统(中β降水云塔)的结构分析显示,强烈发展的中β降水云塔为有利的中尺度动力配置结构,即对应着一个狭窄的、从地面伸展到250hPa的正涡度区,其1.5m/s的垂直上升运动与低层强辐合和高层强辐散相伴随。(4)通过分析与诊断,提出了低层中尺度辐合线上强烈发展的梅雨锋暴雨中β尺度对流系统的气流运动图像,即:在对流层低层,空气从西南和西北两个方向流入中β降水云塔区,在云塔中垂直(略向东倾斜)上升;靠近云塔南(北)侧边缘的上升气。     

2003年淮河汛期一次中尺度强暴雨过程的诊断分析和数值模拟研究

2003年7月4-5日淮河流域发生了一次中尺度强暴雨过程,致使淮河洪水泛滥.这次暴雨过程由中尺度对流系统(MCS)以及因其发展而产生的低涡造成.通过对此次过程的诊断分析和新一代细网格WRF中尺度预报模式的数值模拟,研究了这次过程发生发展的机制.模拟结果较好地描述了本次暴雨及中尺度系统发生、发展的时空演变过程.分析结果表明:此次移动性暴雨过程的前期由不断向东移动发展的MCS造成,后期降水则由低涡切变线产生的中尺度低涡引起.同时,副热带高压明显偏西偏北,并维持较长时间,造成雨带一直维持在淮河流域.高层辐合中心的加强使低空急流不断增强,低空急流的增强进而引起低层辐合的加强,而低层辐合的加强以及上升运动的潜热释放导致低涡的发生,低涡形成及形成后移动缓慢,造成了淮河流域的大暴雨.高层中尺度辐散区的抽吸对低层中尺度涡旋的发生发展起到了促进和加强的作用.低层的中尺度辐合场和高层的中尺度辐散场的发展与耦合对中尺度系统的发展有很好的预示作用.低层中尺度辐合区的减弱预示着系统的衰减,西南偏西的中层相对干冷空气侵入并在梅雨锋前缘下沉促进了系统的衰减.     

NUMERICAL SIMULATION AND MESOSCALE ANALYSIS OF A TORRENTIAL RAIN CAUSED BY TYPHOON

A heavy storm rainfall caused by Typhoon Acre (No.0418) when landing at Fujian has been successfully simulated by using AREM model. The simulation result is scale-separated by spatial band-pass filtering, which reveals the mesoscale low pressure and convergence line that has direct impact on this rainfall process. The physical characteristics of the two mesoscale systems and their relation with rainfall are also analyzed. Study shows that there exists a well corresponding relationship between the storm rainfall and mesoscale divergence and strong updraft arising from the convergence, which is caused by the interactions between the mesoscate systems and topographic features, and is directly responsible for the rainfall.