陇东南汛前期2次斜压锋生类短时强降水过程动力特征对比

2019年4月19—20日(简称"4·19")和4月26—27日(简称"4·26")陇东南出现2次区域短时强降水天气过程,利用常规气象观测资料和ERA5再分析资料,通过诊断锋生函数、温度平流、垂直风切变等物理量对2次过程的动力特征进行对比分析。结果表明:(1)2次过程均存在高空冷平流、低层冷暖气流交汇,地面分别有明显的冷锋和冷式切变辐合线,属于斜压锋生类强对流。(2)在同样显著的斜压大气环境条件下,2次过程动力特征存在明显差异,"4·19"过程冷空气较为深厚,中、低层强冷平流驱动低层锋生,对流发生在锋面强迫抬升的动力不稳定条件下,呈现出锋面降水特征;"4·26"过程低层及近地层有冷空气扩散,对流发生在近地层锋生与低空急流共同作用下,由热力不稳定主导,对流性降水特征显著。(3)700 hPa和850 hPa锋生函数可分别定量描述低层和近地层影响系统的时空分布和演变特征,由于近地层触发系统受地形影响难以界定,尤其"4·26"过程低层及近地层冷空气路径复杂,锋生函数可作为近地层触发系统判定的物理量指标。     

黄土高原一次副高外围暴雨的对流环境及触发条件分析

利用常规气象观测资料、EC-interim逐6 h 0.5°×0.5°再分析资料、卫星云图和雷达资料,对2017年7月25—26日陕北大暴雨过程成因进行了综合诊断分析,结果表明:河套地区西风东移与副高外围暖湿气流在陕西交汇,为暴雨提供了有利的环流形势;陕北暴雨区有两支水汽输送带,700 hPa上西南风急流水汽输送以及850 hPa上偏东风急流水汽输送,为暴雨提供了充沛的水汽和能量;700 hPa上榆林东部水汽辐合抬升,加之850 hPa偏东风在东部河谷辐合爬升,造成榆林东部地区的大暴雨天气;对流条件分析发现,暴雨发生前陕北地区中低层湿度较好,850 hPa比湿达到15～17 g/kg,大气不稳定度强,850 hPa和500 hPa的温差达到28℃,假相当位温相差18℃,CAPE值达到了2 354 J/kg,充沛的水汽、能量条件为对流提供了十分有利的条件;河套东北侧弱干冷空气与西南暖湿气流在陕北形成假相当位温密集带,大气湿斜压性增强,锋生触发陕北地区不稳定能量释放,形成强降水;不稳定分析表明,在降水前期及初期,大气对流不稳定度高,随着降水的产生,对流不稳定能量释放,强降水凝结潜热对中层大气的加热作用,又使得大气斜压不稳定增强,中层大气锋生造成的垂直运动使得陕北地区的强降水持续,造成大暴雨天气。     

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。     

一次西南涡引发MCC暴雨的中尺度分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、国家气象卫星中心云顶亮温和地面加密观测资料对2013年7月21—22日发生在陕南的暴雨天气过程进行中尺度诊断分析。结果表明:中尺度对流复合体(MesoConvectiveComplex,下简称MCC)是此次暴雨的直接影响系统;500hPa停滞的低槽,配合对流层高层急流分支出口的强辐散及对流层低层西南低涡的动力抬升作用,形成有利于MCC生成、发展的大尺度环流背景;700hPa西南低空急流、850hPa气流的南支分量为MCC的生成、发展提供充足的水汽和能量;西南低涡的东北移动伴随有MCC云团的生消发展,MCC的发展经历了生成、发展、成熟、消散四个阶段,陕南强降水位于云顶亮温等值线密集一侧;MCC发生在高能、弱对流不稳定区;露点锋加强暴雨区的垂直上升运动,系统北部冷空气与南侧西南暖湿气流导致低层锋生,大气斜压性增大,并在陕南地区产生辐合上升,形成次级环流,又触发对流不稳定释放,相互之间有正反馈的作用。     

云南倒春寒天气过程的分析研究

利用常规观测和NCEP 1°×1°的6小时再分析资料,总结1980-2011年云南15次低温雨雪强倒春寒天气过程,得出500 hPa形势高纬为两槽一脊和横槽型,700 hPa为典型北高南低特征.重点分析2011年3月14-19日和2005年3月2-6日不同类型下两次强过程,过程中均有昆明准静止锋增强和川滇切变线南下,新西伯利亚冷空气南下自东北向西南侵入云南.前者地面强降温由中低层强冷平流引发,而后者是由低层强冷平流和高层强冷平流下传共同造成.强雨雪天气对应有深厚垂直上升运动或对流层中低层以下层存在强上升运动柱.孟加拉湾为水汽源地,强高、低空急流和其垂直耦合的次级环流输送了水汽和热量.强降雪期间,无南支槽时需要大而强的水汽通量和水汽辐合,有南支槽配合时中低层水汽通量有迅速增加过程.低层为冷层或近地面强冷平流利于降水物冷凝成雪.过程中均有强锋生作用推动锋面南下,锋面前进方向锋生函数零线对应低层850 hPaQ矢量辐合线,锋区梯度大,能量积聚多对应降雪范围大.低层等露点线有Ω型特征,露点锋抬升作用触发干湿交界面上干冷、暖湿气流交汇,露点锋和低空急流位置强度及Q矢量辐合区与云南强倒春寒降雪区有较好对应关系,地面降温幅度与850 hPa锋生函数正值强度成正比.     

平果县2008年11月致洪暴雨天气成因分析

利用常规气象资料、自动站资料和广西百色SB雷达资料等,分析了2008年10月28日～11月3日的高空环流形势、地面气压场,物理量场、单站降雨量随时间的演变、组合反射率与基本速度图等.结果表明:(1)大范围短时暴雨和大暴雨是导致平果县境内山洪暴发成灾的主要原因;(2)暴雨雨带通常位于500hPa副高588线外侧的100～200Km范围内.稳定的副高有利于对流性降水发生"列车效应";(3)热带气旋和副高南沿之间的低空东南急流为暴雨区输送大量的水汽,并提供主要的对流触发条件;(4)边界层冷空气的入侵对静止锋前暖区对流具有明显的增强作用.     

暖锋锋生引发中尺度暴雨的环境条件及诊断分析

2012年7月28-30日,黑龙江省受暖锋锋生影响,自西南向东北出现区域性暴雨天气过程。此次暴雨天气过程,降水持续时间长,影响范围广,显著特点是短时局地暴雨强度大,多站降水量超过100 mm,黑龙江省罕见。通过对暴雨产生的主要环境条件及中尺度分析,得出结论:暴雨主要是河套低压北上、暖锋影响产生的,暖锋锋生及锋前对流触发是短时降水增强的原因。低空西南急流为暴雨区带来了丰富的水汽和不稳定能量,高低空急流耦合加强了动力条件。弱干冷空气入侵增强暖锋降水,地面中尺度环流的建立及增强与降水强度增加对应。     

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。     

"03.7"梅雨锋暴雨的中尺度模拟和诊断分析

利用中尺度模式MM5研究了2003年7月4～5日(简称"03.7")的梅雨锋暴雨过程, 该模式对这次暴雨过程有很好的模拟能力.应用假相当位温密集区定义锋面, 梅雨锋锋生比暴雨早12 h出现.此次暴雨过程中, 急流发展比暴雨要早2 h左右.低空急流的增强, 负散度绝对值加大, 促使低层强烈辐合, 是本次暴雨的触发机制, 而涡度的增强则是系统发展的结果.暴雨期间, 对流层低层是平均湿位涡负值区, 湿对称不稳定.然而, 850 hPa上湿位涡的弱正值区随暴雨中心(雨量＞20 mm·h-1)同步东移, 说明其中心为湿对称弱中性.     

河南省一次副高边缘对流性暴雨的多尺度特征

利用多元观测和探测资料及NCEP 1°×1°再分析资料,诊断2019年8月1日河南省一次分散性对流暴雨过程。结果表明:(1)副热带高压边缘西南暖湿气流与西风槽携带的冷空气在河南上空交汇,高空急流的强大动力作用等,是本次暴雨天气的大尺度环流背景;(2)过程发生前700、850 hPa系统呈前倾结构,郑州站CAPE值达1717.8 J·kg~(-1),850 hPa与500 hPa温差大于27℃、850 hPa比湿大于14 g·kg~(-1);(3)700 hPa低涡和切变线、850 hPa切变线及地面弱冷空气是触发对流的中α尺度系统;出流边界、地面辐合线及中β尺度低压是触发对流的中β尺度系统;(4)当出流边界远离雷暴母体并移速较快时不易触发对流,但若与另一出流边界或中尺度辐合线、中尺度低压等相结合时,则易触发新的对流;(5)后向传播的新生单体在引导气流作用下不断向下游移动,易产生列车效应,利于暴雨发生;(6)基于诊断分析结果归纳出此次对流暴雨的天气概念模型。     

黄淮气旋引发山东两次暴雨过程的对比分析

利用常规天气图资料和NCEP再分析资料,对2002年5月14日和2013年5月26日发生在山东的两次气旋暴雨过程进行对比分析。结果表明:两次过程均是在高空低槽、西南涡及地面气旋共同作用下形成的,但气旋形成方式、高低空急流及空气不稳定层结有明显的差异。前者为倒槽锋生型,空气层结呈对流性稳定,冷暖空气在近地层交汇使得等熵面陡立触发垂直涡度增长和湿对称不稳定能量释放造成暴雨,后者为静止锋上冷暖平流加强形成气旋波,冷空气团叠加在暖湿气流之上通过降低低层稳定度强迫暖空气抬升触发对流不稳定能量释放造成暴雨;前者高空急流偏南,后者高低空急流配合较好激发出次级环流从而使上升运动增强;两次过程暴雨落区均在850hPa高能轴顶端冷暖空气交汇处。     

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。     

梅雨锋短时大暴雨的多尺度环境场分析

利用常规观测资料、FY2E卫星TBB资料以及NCEP FNL再分析资料对2011年6月14日江西北部梅雨锋大暴雨的环境场进行分析。结果表明:(1)在极为有利的天气形势下,江南北部锋生以及低空急流对地形的强迫作用导致β中尺度系统强烈发展,是短时暴雨的触发机制。(2)稳定的环流背景下,500 hPa东亚大槽槽后冷平流与南方暖湿气流持续在江南北部对峙,是暴雨带稳定于赣北的原因。强的热力不稳定、较强的垂直风切变、低层充沛的水汽供应以及强烈的辐合抬升是短时暴雨产生的有利环境场。(3)多尺度系统的协同作用和稳定维持,使西南急流异常强盛。暴雨区上空强垂直上升运动、高空强辐散、低空强辐合与中尺度系统的发展互相耦合,导致梅雨锋上出现大暴雨。干冷空气与暖湿气流在地面至对流层中低层汇合,激发正涡度柱沿假相当位温锋区倾斜向上发展;强烈上升气流穿越锋区加大了层结的不稳定,激发大量不稳定能量释放,使暴雨具有强对流性。(4)不同性质气流在赣东北的交锋、边界层强辐合与喇叭口地形的相互作用是赣东北成为暴雨中心的原因。     

2008年7月23-24日山东暴雨天气过程分析

利用常规气象资料、物理量场资料、卫星云图、大气监测自动站等资料,对2008年7月23-24日出现在山东中东部的暴雨天气过程成因进行了诊断分析.结果表明:暴雨天气过程是副高边缘的西南暖湿气流、西南涡和地面倒槽共同影响造成的;副高在暴雨预报中非常关键,副高的强弱影响暴雨的落区;低空急流向暴雨区源源不断地输送水汽,为强对流的发展积累了不稳定能量;850 hPa θse的水平变化、能量锋区和6 h降水区分布关系密切,高层引导气流对低层的引导作用较大,加强对500 hPa形势场的维持和变化分析,有利于准确预报低层影响系统的发展和变化;本次过程降水存在明显的中尺度降水特征,地面辐合中心和辐合线为强降水发展提供了启动机制,强降雨中心位于地面辐合中心、辐合线附近.     

一次低空急流加强下的暴雨过程成因分析

基于地面、高空常规气象观测资料及风廓线雷达资料和WRF模式资料,分析江西一次低空急流加强下暴雨过程的环境场及成因。结果表明:(1)暴雨发生在副热带高压(简称"副高")北抬、西南急流加强的天气背景下,此次暴雨是副高、西风带短波槽、中尺度辐合系统、低层切变、季风等多系统作用的结果。(2)低层增湿、增暖和对流层中层冷平流的侵入以及异常的各项热力不稳定指数,使江西北部成为高能、高湿、高不稳定区,并在江西东北部形成中尺度假相当位温θ_(se)能量锋区和露点锋区,而锋生正是此次暴雨过程原因之一。(3)低空急流加强一方面带来了充沛水汽,另一方面,中尺度辐合系统沿着急流发展形成中尺度能量、温度锋区,而对流性降水释放的凝结潜热反馈又促使中尺度对流系统进一步加强,利于强降水发生。1.5～3 km 16 m·s~(-1)以上急流可提前1～3 h指示西南风下风方向地区有强降水。(4)500 hPa正涡度平流的发展使得对流层中层气旋性涡度增加,导致正涡度柱发展,并与涡度柱北侧下沉运动构成次级环流。同时高位涡中心向下发展,有利于低层气旋性涡度加强、锋生加剧,促进上升运动,有利于暴雨维持。     

低纬高原一次冬季暴雨转雪成因分析

应用地面观测资料、Micaps常规资料和美国NCEP/NCAR的1°×1°间隔6 h再分析资料,对2013年12月15—16日云南暴雨转雪天气进行了分析。结果表明:在高空槽前西南急流、切变线和高空冷平流共同作用下,导致了本次暴雨转雪天气。来自孟加拉湾西南暖湿急流形成的能量积集和强烈的水汽辐合,在低层辐合、中高层辐散的耦合作用下,形成强烈的对流上升运动,为强降雨提供了动力条件。低层700 hPa等熵温度梯度能量聚集区与强降水区有很好的对应关系,对强降水落区预报有一定参考作用。云南冬季雨转雪相态变化过程中除0℃层高度降到3 000 m以下和700 hPa温度低于0℃外,地面气温需低于2℃。雨转雪相态变化时,低层都有明显锋生,锋生函数变化主要来自水平变形项和垂直运动倾斜项。     

2009年7月初广西致洪暴雨过程综合分析

利用常规观测资料、自动站资料、卫星资料和NCEP再分析资料对2009年7月1～6日广西致洪暴雨过程进行分析,发现:850hPa西南急流为广西输送大量的水汽和不稳定能量,急流轴随时间逆转阻断水汽和不稳定能量北上,使之在广西积聚,500hPa低槽下高原后加深并出现闭合低涡,低涡附近强烈的上升运动,触发了暴雨的发生,同时地面闭合低压环流使低层辐合明显,闭合低压环流附近出现强降雨带。桂北静止锋云团、桂南辐合抬升不断加强生成对流云团,是造成了南北两条强雨带的重要原因。     

一副热带锋前飑线的观测和数值模拟

1.引言在春末和初夏的几个月中,暴雨和偶发暴洪的发生与通过台湾和中国南部的副热带冷锋(梅雨锋)有关.Chen和Yu(1988)的气候学研究发现,在缓慢移动的地面冷锋前部,850hPa或700hPa的低层风速最大值的出现与暴雨事件(雨量≥100毫米/天)的发生有很强的相关关系.与急流有关的大尺度环流通过平流过程和锋前的大尺度垂直运动     

大连地区一次副热带高压边缘暖锋暴雨机制分析

利用常规气象观测资料、自动站逐时降雨量资料以及NCEP逐6小时再分析资料（1°×1°），对2020年8月31日大连地区一次副热带高压（下称副高）边缘暖锋暴雨过程的环境场特征和动力热力机制进行了分析。结果表明：暴雨发生在远距离台风活动的有利背景下，由副高、500 hPa高空槽和850 hPa暖式切变线共同影响所致。大连地区处于副高边缘，台风造成副高西伸北抬，副高和台风外围的偏南暖湿气流共同为暴雨区输送充足的水汽条件，为此次暴雨的产生提供了有利的大尺度环流背景场。暴雨发生前大气对流不稳定，深厚的湿层和暖云层以及较低的云底高度，是产生较高降雨效率的有利条件。850 hPa比湿大于14 g﹒kg-1，超过区域暴雨阈值；近地层出现强水汽通量辐合中心并配合上升运动区，对强降水的预报具有明显指示意义。高空急流提供强辐散“抽吸”作用，对流层中下层西南风的不断加强和向下传播出现低空和超低空急流，高、低空急流耦合形成较强的上升运动，触发不稳定能量释放，产生强降水，超低空急流的出现对此次暴雨的产生、发展和维持发挥关键的作用。暴雨区上空存在广义位温等值线密集带和陡立区，由于凝结潜热释放而引起广义位温高值区呈漏斗状向下伸展，中低层强暖平流促使湿斜压性显著增强，有利于暖锋锋生，从而导致整层饱和大气的抬升，最终产生强降雨天气。     

冷锋影响下西安一次对流性暴雨研究

利用WRF数值预报模式及间歇性同化方法预报结果,分析了2015年8月3日冷锋影响下西安出现的一次对流性暴雨过程。结果表明:本次暴雨具有明显中尺度特征;高层槽线与低层切变线位置近乎重合,锋面陡峭;有β尺度对流系统沿地面锋前发展东移;中尺度对流系统与暴雨雨团对应良好。锋面附近正涡度区、辐合区及上升运动区强度强、范围狭窄,空间结构近于垂直,为局地对流性暴雨发生提供了有利的动力条件。午后持续高温使锋前对流不稳定能量增强,当冷锋移近和低层急流加强时,在有利的秦岭地形影响下触发了锋前不稳定能量释放,导致对流性暴雨强烈发展。