近10年北京地区极端暴雨事件的基本特征

利用北京地区5 min间隔的自动气象站降水观测资料,SA雷达观测资料、FY-2卫星TBB(Temperature of Black Body)资料、常规气象探空资料和1°×1°NCEP/NCAR最终分析资料,对2006—2013年发生的10次极端暴雨事件(14个区(县)中,任意一个区县代表站24 h内降水量≥ 100 mm,且暴雨区内至少有一个自动气象站降水强度≥ 40 mm/h)的基本特征进行了对比分析。结果表明:(1)长生命周期的单体或多单体组织合并的中尺度对流系统(第Ⅰ类中尺度对流系统)形成的暴雨中心一般位于北京西部山前地区或中心城区,这种分布与低空偏东气流的地形强迫作用或城市强迫作用有关;"列车效应"对应的多单体中尺度对流系统(第Ⅱ类中尺度对流系统)形成的极端暴雨事件往往与两次不同属性的降水过程有关:锋前暖区对流过程和锋面附近的对流过程。因此,降水分布往往平行于低空急流轴或锋面。(2)第Ⅰ类中尺度对流系统形成的极端暴雨过程局地性更强,全市平均降水量远小于暴雨量级(50 mm),其中,由混合型降水主导的极端暴雨事件一般是由几乎不移动的长生命周期单体反复生消造成的,对流高度相对较低;而深对流主导的极端暴雨事件一般由多单体组织、合并、加强造成,由于对流单体的上冲云顶很高,最低TBB一般低于-55℃,这类极端暴雨事件的短时强降水具有显著的间歇性:第一阶段的强降水与单体对流发展过程对应,以后的短时强降水与对流单体组织、合并过程对应。(3)"列车效应"对应的多单体中尺度对流系统暴雨过程,初始阶段一般表现为相互独立的两个对流带,即与锋面系统对应的对流带和与低空急流轴对应的暖区对流带,随着锋面对流带逐渐向暖区对流带移动,低空冷空气逐渐侵入到暖区对流带中,两条对流云带逐渐合并,对流活动进一步发展;或者由于暖区对流带截断锋面对流带的水汽入流,造成锋面对流减弱,而暖区对流带组织性更强,发展更加旺盛。与第Ⅰ类中尺度对流系统形成的极端暴雨过程不同,这类暴雨过程往往造成全市平均降水量达到暴雨(≥ 50 mm)甚至大暴雨(≥ 100 mm)。(4)不同类型的极端暴雨过程,大尺度水汽输送条件不同:"列车效应"造成的暴雨过程多数情况下由源于孟加拉湾和源于西太平洋的两支暖湿季风气流共同构成,大尺度水汽供应充沛;而第Ⅰ类中尺度对流系统中的混合型降水造成的暴雨过程的水汽来源主要与低空东南气流造成的近海水汽输送有关;第Ⅰ类中尺度对流系统中的深对流主导的深对流暴雨过程中整层水汽含量并不大,多数情况下水汽输送仅出现在对流层低层甚至仅在近地面层内。(5)大多数情况下,无论哪类性质的极端暴雨过程,在强降水发生时刻,雷达强回波高度一般在4 km以下,仅有极个别时刻强回波中心高于5 km。极端暴雨过程中,环境大气对流有效位能(CAPE)的大小一般与对流发展高度(雷达回波顶高)具有较好的对应关系,但与强降水发生时刻回波强度、最强回波高度、降水强度的对应关系较差。     

2008年8月10日北京地区暴雨过程的诊断分析和数值研究

利用地面和探空加密资料、FY-2C黑体辐射亮温(TBB)以及NCEP资料,对2008年北京奥运会期间(8月10日)发生的一场区域性暴雨过程进行了初步分析,并利用WRF模式(V3.0),针对此次暴雨过程的性质设计了一系列数值试验,探讨了此次暴雨过程数值模拟和预报中模式物理过程的敏感性。结果发现:(1)引发暴雨的中尺度对流系统经历了3个阶段,即低槽云系中零乱弱对流云活动(北京西部山区)、低槽云系中镶嵌的波状对流云团活动(北京中西部地区)以及尺度较大的中β尺度对流云团发生发展阶段(北京中东部地区)。地面中尺度雨团与中尺度对流系统的活动特征一致,即经历了北京西部山区的零乱雨团和中西部地区波状雨团以及中东部地区中β尺度雨团活动阶段。(2)暴雨中尺度对流系统发展前处于高水汽环境、抬升凝结高度低、一定的对流不稳定能量和有利的地面抬升条件,暴雨中尺度对流系统发展过程中有明显的对流不稳定能量积聚与释放和水汽增减过程。(3)暴雨过程中低空急流特征并不明显,暴雨可能主要由对流层低层扰动、近地面冷空气活动、天气尺度强迫以及地形等共同作用引发中尺度对流系统造成。(4)数值试验结果表明,云微物理过程不足以改变强降雨带的模拟,此次暴雨过程...     

河南省对流性暴雨云系特征与概念模型

利用2005—2010年FY-2C/E和MODIS卫星资料、A0报文、自动气象站降水资料及常规观测资料,修订了河南省对流性暴雨中尺度对流系统标准,统计分析了暴雨中尺度对流系统的活动规律和降水特征,初步建立了河南省典型对流性暴雨概念模型。河南省对流性暴雨中尺度对流系统主要包括新生对流云团、β中尺度对流系统、α中尺度对流系统及带状中尺度对流系统。对流性暴雨易产生于中尺度对流系统的发生、发展期,多发于中尺度对流系统云顶亮温低中心附近及后侧梯度大值区, 云系上云光学厚度高值区为中尺度对流系统发展潜势区。低槽 (涡) 切变型和低槽型过程中干冷气团对中尺度对流系统的发生、发展起触发作用;高压后部型与午后边界层辐射增温关系密切,能量锋、边界层辐合线是中尺度对流系统的触发系统;切变型过程中干线的作用较重要。河南省对流性暴雨中尺度对流系统多发展于山区附近,移动路径有东移、东北移和东南移型,高层云导风可为中尺度对流系统的移动发展提供预报信息。     

近10年中国台风暴雨研究进展

登陆台风造成的灾害往往由暴雨引起,因此在台风研究领域中,台风暴雨一直是最受重视的研究课题之一.近10年来,随着我国一系列台风外场科学试验加密观测数据的获得、天气监测网的逐步完善、大气模式的改进以及电子计算机的飞速发展,台风与中纬度系统的相互作用、台风与地形下垫面相互作用、台风中小尺度及其动力学等方面均得到深入研究.概述了近10年该领域取得的研究进展,并对目前存在的问题进行讨论.     

副高边缘两次暴雨过程的地闪特征

利用闪电定位、雷达回波、自动气象站等资料,对山西省2005年8月11～12日副高西进北抬过程中其边缘的对流性强暴雨和2005年8月16日副高东退南压过程中其边缘的持续性暴雨过程的闪电特征进行了对比分析.发现两次暴雨地闪均出现在500hPa的5840～5880 gpm之间的区域,都具有负地闪占主导地位、正地闪频数很低、正地闪强度远大于负地闪强度的特征.对流性强暴雨,负地闪的分布与中气旋和中辐合线的位置相对应,负地闪出现在回波强度达50 dBz或以上的区域内,正地闪出现在45 dBz左右的范围;同一次暴雨过程,不同的对流风暴存在不同的地闪分布.持续性暴雨,地闪出现在地面冷锋与700hPa切变线之间的区域,且正地闪出现在锋区的中后部靠近700hPa切变线、500hPa靠近5840 gpm线的区域;负地闪则出现在锋区的中前部靠近地面冷锋、500hPa靠近5880 gpm线一侧的逆风区或负速度区的大值区;稳定性降水出现在700hPa切变线与500 hPa槽线之间、雷达强度图上正地闪的西北部区域.局地地闪频数随时间的演变不能代表整个对流风暴地闪频数随时间的演变,但局地闪电的出现及其频数的增加或减少却能指示风暴对该地区的影响程度,尤其是地闪频数峰值的出现可以指示雨强峰值的即将来临,这对强对流暴雨的临近预报是十分有意义的.     

近30 a山东首场暴雨的气候特征及环流形势

选取济宁地区1970—2014年11个国家级观测站45 a逐日降水资料,利用统计、天气诊断等方法,对济宁地区春季暴雨的时空分布特征、雨强特征、天气环流形势及主要影响系统进行了分析。结果表明：济宁地区春季暴雨空间分布差异比较大,暴雨区位于济宁中西部和东南部,微山地区春季暴雨日数最多,近45 a来济宁地区的春季暴雨日数呈缓慢上升趋势,特别是2003年开始春季暴雨发生的频次明显增多,最强暴雨日发生在2013年5月26日。基于春季大范围暴雨的天气形势及主要影响系统,归纳出济宁地区春季暴雨天气概念模型,模型显示大范围暴雨发生时,500 hPa中高纬地区多为东高西低环流形势,低层850 hPa低涡或暖切变线是主要影响系统;西南风或东南风低空急流为暴雨区输送水汽,副热带高压控制南海东部,使南支槽东移缓慢,以及中高纬日本海高压阻挡低涡、暖切变线东移,有利于强降雨的长时间维持;另外,暴雨发生时山东北侧或南侧常有高空急流存在,济宁上空为槽前脊后的高层辐散形势,地面上无明显西北路冷空气活动。

     

近40年湘西州暴雨特征研究

利用1979—2018年湘西州8个县、市国家气象站降水量数据,分析了湘西州暴雨特征。结果表明:湘西州暴雨多发生在汛期5—9月,占全年88%,东部和东南部多,西部和西南部少。夏季暴雨占66%,空间分布北部(龙山)较多,其他县、市东多西少;春季暴雨占全年暴雨的20%,空间分布南多北少;秋季暴雨占14%,西南部较少,中部较多。夏季暴雨强度最大,主要集中在50～164.7 mm/d,春季和秋季暴雨强度相当,主要集中在50～115.7 mm/d和50～116.1 mm/d之间。湘西州暴雨频次的年际变化具有11～19 a和6～10 a两个较明显周期。     

利用非常规观测资料对上海特大暴雨过程的模拟研究

2001年8月5～6日,上海市区出现了建国以来破记录的一次特大暴雨.天气形势分析表明,停滞在上海的热带低压和主体位于海上的西太平洋副热带高压为此次特大暴雨的发生提供了有利的环流背景,而低压内部特有的动力、热力结构及在其内发生发展的一系列中尺度对流云团与此次暴雨的发生有直接的关系.作者利用非静力中尺度数值模式MM5V3对此次暴雨过程进行了数值模拟研究,结果表明:在非静力中尺度模式全物理过程的模拟中,采用牛顿张弛逼近法的四维资料同化方案来同化分析场和云顶亮温及上海地面气象自动站等非常规观测资料,模拟结果不仅基本上再现出大尺度及天气尺度系统的发展演变过程,而且还较好地模拟出了此次城市强暴雨过程的雨量空间分布及时序变化.因此,将较高时空密度的非常规观测资料用于高分辨率MM5中尺度数值模式,对于有效地预报城市灾害性暴雨是必要和有意义的.研究还揭示:与热带低压相伴随的偏南暖湿气流不仅是此次暴雨过程的强水汽及热量输送带,而且也是热带低压和其内中尺度对流系统维持发展的必要条件;造成暴雨的中尺度对流系统垂直向上是一具有相对暖心、高湿且低空湿对流不稳定结构的气旋性涡旋,其内强上升运动与涡柱内低空辐合、高空强辐散密切联系.     

北京2006年夏季接连两场暴雨的观测对比分析

利用北京地区高时空分辨率的地面自动站资料、多普勒雷达数据、卫星图像、风廓线数据以及6小时一次的NCEP再分析资料等,对2006年7月31日和8月1日接连发生在北京地区的两场暴雨做观测对比分析.结果表明:(1)7月31日降水为典型的华北强低槽锋面影响下的北京大范围强对流降水,8月1日降水为该华北低槽东移变为低压后的一次飑线影响下的北京部分地区强对流降水;两场暴雨大尺度环境条件相似,但与7月31日相比8月1日贯通南北的远距离水汽输送以及干冷空气与暖湿空气在北京地区的对峙已明显减弱,即形成全北京范围扰动的环境条件已经减弱.(2)两场暴雨的中尺度对流系统在形状、强度、移动路径等方面均有不同,但两场暴雨的中尺度对流系统的发展都与地面中尺度辐合线的发展有密切联系.(3)两场暴雨发生前北京局地对流层低层风场短时间变化特征不同,但低层偏东风和近地面东南风的出现,对于北京这两场暴雨的产生是比较关键的,预报中应该加以关注.     

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。     

近50年安徽省暴雨气候特征

利用安徽省71个台站1961—2008年近50年的逐日降水资料,统计出每年各站暴雨量及暴雨次数,通过趋势分析、EOF分析、功率谱分析、小波分析、Mann-Kendall突变检验等方法分析安徽省暴雨气候特征。结果表明：安徽省常年暴雨量呈纬向空间分布,常年暴雨次数与其分布非常一致,暴雨量及暴雨站次最多出现在6月下旬和7月上旬;全省绝大部分地区的暴雨量呈现上升趋势,上升幅度较大的地区集中在淮北西部及江南南部,但绝大部分地区未通过显著性检验;暴雨量距平场EOF第1模态全省一致为正,大值区位于安徽西南部,第2模态表明南北暴雨量呈现相反的分布,北多（少）南少（多）,第3模态表明安徽暴雨量有南北多（少）中部少（多）的分布特征;暴雨量存在9～10年的主周期,此外还存在3年左右的次周期,在9～10年的时间尺度上,近50年安徽暴雨量经历了由多到少5个循环交替;在1978年前后暴雨量存在一次突变,1979—2008年年均暴雨量比1961—1978年年均值增加了58.3 mm。     

近59年来广州市暴雨的变化特征

利用1951～2009年广州市逐日降水资料,采用统计分析方法,对近59年来广州市暴雨的逐月分布及年际与年代际变化特征进行统计,并分析了暴雨的初终日变化及持续天数,结果表明:广州每年除12月外每个月都有暴雨出现,但主要集中在4～9月,暴雨日数具有单峰特征,峰值出现在5月;大暴雨日数具有双峰型特征,峰值分别出现在5、6与8...     

近50年宝鸡暴雨气候特征

用宝鸡市1957—2006年11个气象站降水观测资料统计分析,总结宝鸡暴雨的气候分布特征,为暴雨预报提供参考。结果表明：①宝鸡暴雨具有明显的地域性,南多东少,大暴雨在宝鸡出现较少。②暴雨年代际变化呈现少一多一少一多的变化特点,现阶段为明显增多趋势,暴雨以0．28d／10a的速度增多;暴雨日数在2000年以前的年变化不大,之后明显增多。③暴雨出现于4—10月,7月最多,10月最少;大暴雨出现于5—9月,8月最多;暴雨的旬分布具有多峰值特点,7月上旬为最高峰值。④暴雨局地性强,单站暴雨占总数的55．3％。     

EC-thin资料在渭河流域中尺度暴雨概念模型中的应用

选取2019年8月渭河流域3次中尺度暴雨过程进行实况观测资料和EC-thin资料的中尺度分析,套用渭河流域中尺度暴雨概念模型,对每次过程的EC-thin资料预报的影响系统、物理量场以及强降水落区进行检验和误差分析。结果发现,应用中尺度概念模型能够在一定程度上订正EC-thin资料的降水落区预报,EC-thin对中纬度西风带的西风槽和切变线位置预报相对比较好,但对于水汽输送通道（包括低空西南急流和东风急流）位置的预报偏西偏北;实际预报业务中,还应该关注EC-thin的物理量大值中心及其大值区演变的预报,并配合影响系统进行综合分析研判,之后再对降水落区进行订正;EC-thin强对流降水预报资料中,在面上雨量预报相对较小的情况下,个别站点的强降水预报应该引起预报员的关注和再分析。     

2004年7月18～21日暴雨过程的中尺度对流云团特征

分析2004年7月18-21日广西暴雨过程中尺度对流云团发展的大尺度动力、热力背景和卫星云图的TBB特征。结果表明：低涡切变是强降水的重要天气系统，西风带的冷空气加入对中尺度云团的发展至关重要，它有利于形成强降水天气发生的斜压不稳定区；暴雨强度与中尺度云团的最冷云区亮温和面积密切相关，强降水出现在对流云团的发展阶段，云团下风方和≤-70℃的冷云覆盖区与暴雨落区有较好的对应关系。     

FAST周边2010—2020年暴雨特征分析

利用2010—2020年FAST周边最近的克度、塘边、董架3个区域自动站的逐日降水量资料及暴雨日逐小时降水量资料,运用统计学方法对FAST周边暴雨发生特征、强度、月际变化、小时分布等进行分析。结果表明：2010—2020年FAST周边各站发生暴雨43~47次,大多数为对流性或混合性降水,暴雨持续时间总体较短,多数情况为1~2 h。暴雨主要发生在夏秋季,最易发生的月份是6月,最易发生的暴雨雨量是50~100 mm,暴雨在夜间至清晨（22时—06时）最易发生。各站1周内发生2次暴雨的有5~9次,1个月内发生3次暴雨的有4~6次,连续3次暴雨发生的最短时间为11~13 d。近11 a中,FAST周边各站发生大暴雨以上降水5~7次,其中最大雨量为2014年7月4日FAST东北面克度站205.1 mm。     

秋冬季远距离台风海南岛暴雨特征及概念模型

通过对1960-2013年在越南登陆或登陆前停编后海南岛出现暴雨的秋冬季台风历史个例的分析,结果表明：秋冬季台风中有47%是南海台风,台风登陆越南或在登陆前停编时的纬度介于11.3°N-20.6°N之间,其中15.0°N-15.9°N最多（23.5%）,而19.0°N-19.9°N没有满足条件的台风;秋冬季暴雨出现的主要时段为9月下旬-10月下旬,其中10月中旬暴雨日最多（23.8%）;秋冬季暴雨落区集中在海南岛东部、中部和北部内陆地区,琼中县最多（12.7%）,西部沿海地区明显偏少;秋冬季暴雨的主要影响系统是热带低值系统（台风或低压环流）、东路或西路冷空气;低空急流和暴雨落区密切相关,暴雨区一般位于低空急流左前侧和切变线南侧;海南岛东北部暴雨偏东风低空急流位于两广南部;东中部暴雨偏东风低空急流位于两广南部至海南岛北部;西南部暴雨东南东风低空急流位于海南岛北部,同时南海存在西南风低空急流;西北部暴雨两广南部有东北东风低空急流;全岛性暴雨两广南部至南海中部为广阔的偏东风低空急流区。     

近50年安徽省暴雨气候特征

利用1961—2012年安徽省80个台站逐日降水资料及NCEP/NCAR 2.5°×2.5°逐日再分析资料,对安徽省春季暴雨的气候特征、环流类型等进行了统计分析,并重点讨论了春季暴雨与沿海高度CH₅₀₀ (定义为120°E,30°N的500 hPa高度,单位：dagpm)的关系,结果表明：(1)安徽省春季暴雨总雨量年际变化较小,年代振荡明显;发生频次空间上基本呈纬向分布,南多北少特征明显,暴雨量分布则较为均匀。(2) CH₅₀₀可以作为预报安徽省春季暴雨落区的一个重要参照量,CH₅₀₀偏高时易出现暴雨,但不同月份不同区域暴雨出现的比例有所差异。实际业务中可参照以下CH₅₀₀阈值做出相应预报或改善：淮北暴雨3月(568,580)、4月(572,584)、5月(576,588);江淮暴雨3月(568,580)、4月(568,584)、5月(568,588);江南暴雨3月(564,580)、4月(564,584)、5月(568,588)。

     

近10年桂东南区域持续性暴雨统计分析

分析2000一2009年广西89个国家地面气象观测站的逐日降水资料和持续性暴雨的特点,定义桂东南区域来描述和统计近10年5-8月桂东南区域持续性暴雨,统计分析和研究该区域持续性暴雨时空特征和范围特点,得出桂东南持续性暴雨的年、月、旬分布特征,持续性暴雨空间分布特征以及影响范围特点.     

抚州市近50年暴雨气候特征

利用逐日降水资料,分析了抚州市1961—2010年暴雨分布规律和气候特点。结果表明,其年代际变化均呈波浪型,20世纪90年代暴雨最多,70年代最少;暴雨具有明显的季节特征,夏季暴雨最多,尤其是6月中下旬最为集中;多区域性暴雨,占暴雨总日数的37.3%,连续暴雨也较多,以连续2 d区域性暴雨为主;暴雨东部多于西部,北部多于南部;年暴雨站次数与年降水量呈很好的正相关;夜暴雨多于昼暴雨。最后,分析了暴雨、大暴雨的主要影响系统和典型天气形势。