一次西太平洋副热带高压进退过程中暴雨的GPS可降水量特征

利用2010年8月石家庄地基GPS反演的可降水量资料、地面加密自动站和常规天气资料,对一次由副热带高压进退引起的强降水天气过程中的GPS可降水量和假相当位温的演变趋势进行了分析。结果表明：1）降水通常出现在GPS可降水量高于基值时,尤其是在GPS可降水量达到极大值前后,极大值阶段对应强降水;GPS可降水量上升后期若有高空槽扰动,则出现对流性强降水;GPS可降水量下降初期仍将维持弱降水。2）非对流稳定性降水的GPS可降水量呈波状变化,变化幅度相对较小,呈多峰型,强降水与GPS可降水量的大值阶段对应;对流性降水过程中,GPS可降水量升降剧烈,GPS可降水量和降水强度的峰值刚好对应。3）降水多发生在GPS可降水量偏离系数为正时,强降水一般出现在偏离系数超过1时。当GPS可降水量剧烈增长,降水性质为对流性雷雨或阵雨时,对应的偏离系数可比稳定性降水的略小。4）前期高能量的积累是降水发生的必要条件,副高降水出现在假相当位温的快速下降阶段或谷值区。假相当位温峰值越高、升降幅度越大、高值持续时间越长,相应的降水就越强。     

华北三站地基GPS反演的大气可降水量及其特征

利用2005年4月-2006年10月石家庄、秦皇岛和张家口三个地基GPS站的观测资料和地面气象资料,根据GPS反演可降水量的原理以及可降水量与地面水汽压的线性对应关系,对不同站点、不同时次的大气可降水量进行了解算和补算,并对河北省GPS可降水量的时空分布特征进行了分析.结果表明:可降水量在时间上先升后降,7、8月达到最大值;在空间上由北向南递增;可降水量的日变化特征不十分显著,仅表现为小幅度波动.     

成都地区秋、冬季GPS可降水量的时空分析

利用成都地区5个测站地基GPS2007年9月-2008年2月的观测数据,解算出1 min间隔的天顶总延迟,结合自动气象站资料计算出30 min间隔的大气可降水量(GPS-PWV).对月平均的GPS-PWV分析表明:秋、冬季变化趋势从9月开始下降,1月达到最小值,2月又逐渐上升.在大气环流相同的情况下,地理位置相近的站,海拔高的地区大气中的水汽量比海拔低的地区要少,且变化较大;海拔高度相近的站,大气中的水汽含量由南向北减少.日合成分析显示:在静稳天气下,日变化特征显著,具有双峰型特征:白天峰值与气温的最大值相对应;夜间峰值与降水量的峰值相对应;GPS-PWV与地面空气相对湿度白天呈负相关,夜间呈正相关.     

“莫拉克”台风暴雨过程中湿位涡场的演变特征

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,计算了2009年第8号台风“莫拉克”引发浙江沿海地区强降水过程的湿位涡(MPV)和假相当位温(θse),重点分析了正压项(MPV1)和斜压项(MPV2)的正负值变化特征.结果表明,通过判断大气对流不稳定处,θse陡立面密集区,能量锋较强区域,同时结合上升运动,可以作为判断强...     

西太副高影响下北京区域性暴雨的个例分析

北京地区大降水（≥25 mm/d）天气有72%出现在7～8月份，其中直接受西太平洋副热带高压（副高）影响的大降水占46%，它们主要产生在西风槽与副高相互作用的天气形势下。通过对该类暴雨的典型个例分析表明，由于受副高的影响，对流层低层副高南面的偏东气流将海上充沛的水汽输送到大陆，并折向北与偏北气流相遇，汇集在北京附近。同时，副高西北边缘与西风槽之间形成较强的能量锋区，该锋区南面的高温高湿气团蕴藏了较深厚的湿有效位能，在湿位涡的斜压项作用下转化为动能，倾斜垂直涡度发展激发了强烈的上升运动。在斜压扰动作用下，对流层中层差动涡度平流和副高西侧的暖平流破坏了北京及邻近区域的准地转平衡，动力强迫和热力强迫共同作用激发了次级环流，该处的上升运动得到加强。暴雨就是产生在强的能量锋附近低层气旋性涡度发展、高层辐散显著的地方。此外，副高西侧低层的暖湿气流北上，较强的差动假相当位温平流促使大气层结向对流不稳定发展，这对于暴雨局地的再增强是不可忽视的因素。由此，形成对该类暴雨天气预报的着眼点。     

重庆地区大气可降水量的时空分布特征

利用1966—2008年重庆地区34站地面水汽压逐日整编资料,根据经验表达式计算得到了重庆地区43年整层大气可降水量序列,统计分析了重庆地区可降水量的时空分布特征及气候变化趋势,并探讨了可降水量与降水量的关系。结果表明,重庆地区可降水量整体呈西多东少分布,与其年降水转化率和年降水量的分布大致相反;1966—2008年重庆地区可降水量呈增长趋势,各季节增长幅度不同,东北部和中西部偏南区域增长最显著;可降水量与降水量的关系较复杂,仅西部的部分站点二者显著相关,其余地区二者的相关性很小;可降水量仅为降水量的必要条件,即强降水的发生需要大的可降水量(水汽),但大的可降水量不一定能产生强降水;旱年与涝年相比,在盛夏和初秋(伏旱期)的高可降水量日数显著偏少。     

地基GPS遥测大气可降水量在天气分析诊断中的应用

利用河北省石家庄、张家口、秦皇岛3个GPS站观测资料，通过GAMIT软件处理反演到2005年4—11月的大气可降水量（PWV）资料，初步分析了河北大气可降水量时空分布特征。结果表明，GPS反演的大气可降水量具有较高的使用价值，其时空变化明显，反映了河北降水的季节和地区变化特征。通过与降水之间关系分析发现，降水大多出现在高于大气可降水量基值的时段，不同影响天气系统，大气可降水量变化具有不同的变化特征。     

大气可降水量在重庆夏季暴雨天气过程中的特征分析

利用重庆地区地基GPS观测网反演的大气可降水量(Pwv)数据,选取初夏和盛夏暴雨天气过程分析Pwv的变化特征。结果表明,降雨日和非降雨日的Pwv值有所不同;初夏暴雨发生前20～35h,Pwv值会出现持续快速增加,升幅在0.9～1.6 mm/h,而盛夏暴雨前的10～25 h,Pwv的增加相对缓慢,升幅在0.4～1.0 mm/h;初夏和盛夏的暴雨均出现在Pwv由峰值向波谷的变化过程中,但出现时间不同。     

基于GNSS水汽和地面假相当位温观测的短时强降水阈值预报方法研究

基于2019年和2020年6—7月GNSS水汽监测网大气可降水量（PWV）资料和并址气象站的地面雨量、温、压、湿等同步观测数据,利用临界成功指数（CSI）和命中率（POD）两个检验指标,探索建立了基于PWV、6小时水汽增量（PWV*）及假相当位温距平（θse*）的短时强降水阈值预报方法,并利用2021年6—7月降水样本对该预报方法进行检验,结果显示CSI和POD分别为0.167和0.593,其评分高于目前常规业务方法对短时强降水的客观预报评分,其中约48%的短时强降水发生在预警之后的24小时内,约78%发生于48小时内。研究区域内78.6%的短时强降水样本发生在连续15小时PWV*的累积值（∑PWV*）≥75mm且连续24小时θse*累积值（∑θse*）≥30K的条件下;PWV高值区叠加∑PWV*和∑θse*的大值区对梅雨期短时强降水以及暴雨发生区域有较好的指示性。     

基于GPS可降水资料的一次连续性暴雨过程的分析

利用2008年9月22~26日GPS可降水量资料(GPS PWV)对成都地区一次持续性暴雨过程做分析。结果表明,当PWV由谷底缓慢上升或由峰顶缓慢下降时,对应着实际降水的开始和结束。PWV上升的急剧程度与实际降水强度有着较好的对应关系。用每小时变量或3小时变量来分析降水的开始时间、强度和落区等有很好的效果。但是降水预报需要全面考虑大气动力条件和热力条件,并结合多种探测信息提出利用GPS产品进行降水预报的若干指标。     

地基GPS遥感西藏改则站大气可降水量变化特征及其与夏季降水的关系

利用中日JICA项目2010-2011年期间的地基GPS探测逐时大气可降水量（PWV）资料,分析了西藏西部改则站PWV的季节变化和日变化特征及其与夏季降水的关系。结果表明：（1）该站PWV存在明显的季节变化特征,其高（低）值出现在6-9（12-3）月,呈现出明显的单峰型变化特征,同时表现出春季持续上升和秋季快速下降的特点。（2）谐波分析表明,改则站各季PWV日变化均以日循环为主,只是夏季也表现出一定的半日循环特征。（3）改则站PWV存在明显的日变化特征,低值一般出现在当地时间的凌晨至次日上午,各季谷值普遍出现在当地时间10：00前后;高值通常出现在当地的午后至午夜,但各季最大值出现时间不固定;（4）改则站降水通常都发生在PWV高值期,降水发生前后PWV有明显的逐渐积累与迅速下降的变化特征,PWV达到峰值的时间提前于降水。PWV对累积降水频次的影响要比累积降水量更显著。     

“05. 6”华南强降水期间副热带高压活动与加热场的关系

采用NCEP/NCAR再分析逐日资料,根据全型垂直涡度倾向方程,研究2005年6月华南强降水期间西太平洋副热带高压(副高)位置变动特征及其与加热场的关系.结果表明,西太平洋副高位置变化和副热带地区的非绝热加热有密切关系.与气候平均状况相比,2005年6月副高北侧的加热区很强,而南侧赤道辐合带(ITCZ)没有相当强度的对流;伴随着副高北抬,其南侧均有明显的对流潜热加热向北伸展.副高西侧的加热基本上都大于副高纬带内的加热,副高的每一次西伸都伴随着西侧加热的显著增强,并且加热增强先于副高西伸.对流层中层,副高北侧非绝热加热率的垂直变化基本上都大于气候平均值,不利于副高北进;而南侧加热率的垂直变化均小于多年平均,有利于副高南侧反气旋性涡度异常增长,从而有利于副高南退.2005年6月下旬副高西伸之前,副高西侧非绝热加热率的垂直变化基本上都高于气候平均状况,有利于副高两侧反气旋涡度增加,从而诱使副高随后西伸;而东侧加热率的垂直变化大多数时间都低于气候平均状况,使得副高东侧气旋性涡度增加,有利于副高西伸,对流层低层也具有类似特点.因此在南北两侧加热和东西两侧加热的共同作用下,2005年6月副高位置较常年偏南偏西,从而有利于雨带在华南地区维持.     

北京地区夏季短时强降水时空分布特征

利用北京地区2006—2010 年187 个观测站的逐5 min 观测资料,对北京地区夏季短时强降水过程进行了统计分析。结果表明：空间上,北京地区的短时强降水主要分布在山前及山前的平原地区。靠近城区的西山山前以及城区是一个短时强降水的高发区(高发区A),怀柔、昌平和顺义交界的山前地区到密云水库一带是另一个短时强降水的高发区(高发区B)。此外,位于平谷境内的山前地区也是一个短时强降水的易发区(高发区C)。时间上,短时强降水过程主要发生在午后到前半夜,维持时间主要集中在20～35 min,过程总降水量集中在20～30 mm。三个高发区比较而言,高发区B 由于兼具地形和水源两大有利因素,一方面更容易出现持续时间更短（约20 min 左右）的短时强降水过程,另一方面又有利于长持续短时强降水（约50 min）的形成。总体上,该高发区内的短时强降水过程也具有更大的过程累积雨量。     

基于HYSPLIT模式的济南机场一次暴雨过程的水汽输送特征分析

利用NCEP再分析资料,结合HYSPLIT轨迹模式对 2018年6月25日发生在济南遥墙国际机场的一次大暴雨过程的水汽条件及输送过程进行分析。结果表明：此次大暴雨的水汽输送通道主要有3支,一支是源自对流层中层的西北气流输送,另一支是西太平洋上副热带高压边缘东南气流输送,第三支是南海上空向北的气流输送,三支通道中,西太平洋通道和南海通道对暴雨的水汽贡献最大,分别为46%和42%,来自西北通道的水汽输送相对较少,它对暴雨的水汽贡献仅为12%;进一步的分析表明,在850 hPa以下的对流层底部,来自西太平洋通道的水汽输送占据主导地位,而在700 hPa以上的对流层中层,则是来自南海通道的水汽输送占据主导地位。     

1998年区域性水汽输送及对流活动与副高活动变异的相关特征(英)

根据1998年NCEP逐日资料和TBB逐日资料,探讨了低纬度对流活动和副高周边水汽输送及其对流活动对夏季西太平洋副热带高压季节性北跳、南撤的影响效应。研究表明:低纬热带对流加强,且110°-150°E地区的南北向垂直经圈环流下沉区北移,夏季西太平洋副热带高压有北跳现象。另外,诊断结果亦表明西太平洋副高周边纬向水汽输送的显著减弱亦预示将出现副高的北跳,而西太平洋地区低纬经向水汽输送减少一候之后,副高南撤。研究结果表明西太平洋副高北跳、南撤与低纬度的对流潜热释放、中纬西太平洋副高周边的水汽输送及其对流活动存在密切的关系。数值模拟结果进一步证实上述副高活动变异与前期水汽输送及其对流特征的相关关系。     

关于西太平洋副热带高压的垂直环流结构和年际变动特征及其机制研究

采用１９９８年南海季风试验期间的高质量高分辨资料和ＮＣＥＰ提供的４０年再分析资料以及相关的海温和副高参数资料，研究了西太平洋副热带高压的垂直环流结构和年际变动特征及其与东亚副热带夏季风和外强迫的关系。发现在月平均图上，西太平洋副高中心（或脊线）附近看不到下沉气流，但在候平均图和日平均图上脊线附近的若干区域下沉气流明显。这表明西太平洋副高的准定常和瞬变部分的环流结构特征有显著不同。在副高北侧东亚副热带季风雨带上有暴雨发生时，其凝结海热激发的经圈环流对相应经度上的副高脊线附近的下沉气流有显著贡献。分析表明，脊线附近高（低）空的下沉气流分别来自副高北（南）侧，表明副高是中高纬和低纬度系统相互联结的纽带。相关统计指出，夏季西太平洋副高的三个参数（面积、强度和脊线纬度）与长江中下游降水存在很高的相关，降水偏多（少），副高面积偏大（小），强度偏强（弱），脊线偏南（北），这说明与降水相应的凝结潜热对副高的年际异常有重要影响。近海海温和东亚海陆热力差指数与夏季长江中下游降水和副高三参数均存在显著的相关，这表明东亚经向和纬向海陆热力差是影响副热带夏季降水和西太平洋副高年际变化的基本因子。数值试验结果指出，近海海温异常所形成的     

鲁中地区极端高温变化特征分析

基于1966—2015年鲁中地区8个气象站日最高气温、日最低气温和相对湿度气象观测资料,利用年最高气温、高温日数、极端高温日数、暖夜日数、炎热日数和高温热浪日数等指数,研究其极端高温天气变化特征。结果表明:鲁中地区近50 a年最高气温随时间变化呈增加趋势,1990年后增加趋势明显,有6 a左右的主要变化周期,主要空间变化规律一致;极端高温天气呈增强趋势,尤其在1990年以后,年炎热日数和轻度高温热浪日数最多出现在1994年,年高温日数最多出现在1997年,年极端高温、暖夜日数和重度高温热浪日数均出现在2005年;中部地区发生极端高温天气频率高,南部山区发生频率低。     

江西一次持续性梅雨锋暴雨过程水汽特征及源地

利用江西省气象观测站降水资料、NCEP/NCAR提供的FNL 再分析资料以及GDAS 资料,在分析2020年7月7—10日的梅雨锋连续区域大暴雨过程的环流形势和大尺度水汽特征基础上,引入NOAA开发的HYSPLIT模式,分析了此次连续暴雨过程的水汽源地。结果表明：1） 此次连续性暴雨过程是在梅雨锋暴雨天气形势下,东北冷涡引导冷空气南下与副高北侧暖湿气流在长江中下游交汇形成的;2） 暴雨过程中不同时段水汽通道不相同,前两日以西南方向和偏南方向的水汽输送为主,后两日则以西南方向的水汽通道为主,且水汽通量大值区与强降水有较好的对应;3） 后向轨迹模拟显示暴雨过程水汽轨迹有5条：大部分为1 500 m高度以上源自印度洋的水汽（77.6%),其次是1 500 m高度以下源自印尼群岛中部海域的水汽（13.2%）,其他三条路径总和不足10%。4） 垂直方向上,有多条水汽输送通道相互叠加后向暴雨区输送,导致江西上空产生强的水汽辐合。     

水汽对梅雨期切变线大暴雨影响的数值试验

利用WRF （Weather Research Forecasting）中尺度数值模式对2010年7月12—13日梅雨期影响江苏的江淮切变线大暴雨过程进行数值试验,重点研究切变线南侧水汽强度、垂直厚度和输送位置变化对降水发生、发展的影响,并揭示湿位涡对江淮切变线降水的指示性。结果表明：对流层高层水汽对降水强度和雨带分布影响较小;中层水汽对整体雨带形态的维持起了重要作用;低层水汽强度的变化主要对大暴雨区域及大暴雨中心降水强度存在影响;而水汽输送位置离切变线越近越有利于暴雨的发生发展。同时,切变线南侧水汽变化对江淮切变线和西南风低空急流发生发展,以及相关高低空散度和上升运动也存在影响,切变线南侧水汽供应越充足、水汽强度越强、水汽柱愈深厚、输送位置离切变线越近,则高低空散度发展耦合愈充分,垂直上升运动愈旺盛,切变形势及切变线上低涡越活跃,相应的降水强度越强、雨带分布越宽阔连续。分析发现湿位涡（Moist Potential Vorticity,MPV）对江淮切变线降水有较好的指示性,且以正压项MPV1的影响和指示为主。MPV1负峰值的出现指示降水峰值出现,当MPV1 <-1.5 PVU时,切变线附近有小时降水量大于20 mm的短时强降雨发生。在MPV1<0条件下,若︱MPV2︱>0.05 PVU且尤其当MPV2>0时,降水强度明显增强,而MPV1为负、MPV2为正维持时间越久、︱MPV1︱和︱MPV2︱峰值越大,则江淮切变线降水持续时间越久、强度越强。