武陵山区一次暖区强降水触发和维持机制分析

利用自动站观测资料、多普勒雷达资料、ERA5 0.25 °×0.25 °再分析资料及WRF数值模拟资料,对2018年5月19—20日发生在重庆武陵山区一次暖区暴雨过程中尺度环境条件及中小尺度对流系统演变、触发和维持机制等进行分析。结果表明:（1）此次过程无明显冷空气强迫,斜压性弱,边界层高温高湿,对流层中下层存在明显条件不稳定层结;（2）石桥强降水中小尺度对流系统演变主要有3个阶段:分散对流组织成东西向带状对流、带状对流断裂后雨团准静止维持、东北-西南向带状对流快速重建;（3）沿武陵山脉分布的边界层辐合线触发雷暴发生,强回波单体沿辐合线移动和加强,形成“列车效应”;（4）石桥东部山顶雷暴冷池出流下山,与环境暖湿气流和地形作用共同维持石桥强降水;（5）山区地形对降水有重要影响,近地面偏东风与石桥西部山体相互作用形成局地气旋性小涡旋触发降水,而受到石桥东部山体阻挡作用,地形性涡旋移速变慢,利于强降水维持。      

青藏高原东坡两次暖区强降水的对比分析

利用常规观测资料、加密自动站降水资料和NCEP 1°×1°再分析资料对比分析了2010年8月12～13日(简称“8·12”过程)和2012年8月16～17日(简称“8·16”过程)青藏高原东坡发生的两次暖区强降水过程,探讨两次暖区强降水发生发展的天气学异同条件。结果表明:两次暖区强降水发生前及过程中均受副高的影响,地面有热低压发展和维持,利于能量的积累、不稳定层结和非绝热加热形成,进而引起上升运动;过程期间低层均有垂直于青藏高原东坡的偏东南气流的建立与增强,地形强迫上升运动和低层暖平流引起的上升运动增大和维持。主要差异在于,“8·16”过程中台风“启德”外围的偏东南风持续时间更长,影响区域更偏北,其降水持续时间更长,累计雨量更大。两次暖区强降水过程显示,低层垂直于青藏高原东坡地形的偏东南气流的建立、增强、持续及减弱在此类暖区强降水发生、发展及消亡过程起中着关键性作用。     

鲁南一次暖区大暴雨触发与维持机制分析

利用区域自动站资料、ERA5再分析资料、FY-2F云顶亮温资料、多普勒雷达等资料对2019年8月5—6日鲁南大暴雨过程的环流背景、环境场条件、中尺度对流系统（MCS）演变特征及其触发机制进行分析。结果表明：（1）暴雨过程发生在副热带高压边缘的弱天气强迫背景下,大尺度环流形势配置不是很有利;（2）深厚的湿层、较低的抬升凝结高度（LCL）和自由对流高度（LFC）、上干下湿的不稳定层结为大暴雨的产生提供了有利的环境条件;（3）暖区强降水发生在鲁中山脉向苏北平原的过渡带上,呈狭长带状,5日午后和夜间先后生成的准静止β中尺度对流系统（MβCS）共同导致大暴雨过程的发生,小时强降水中心主要出现在M_βCS云团TBB梯度大值区附近;（4）5日午后鲁南和6日凌晨枣庄中部强降水的触发机制为地面中尺度辐合线,MCS沿着辐合线不断新生和发展,形成“列车效应”,造成大暴雨。6日凌晨临沂西北部强降水由850 hPa露点锋触发,鲁中山脉峡谷风效应和迎风坡的动力抬升作用促使MCS增强发展;（5）强降水的持续与850 hPa露点锋、冷池和边界层暖湿气流增强引起的地面辐合线的长时间维持有关。     

2017年6月一次华南沿海强降水的对流性特征及热动力机制研究

在华南北部或长江流域有锋面雨带活动时,华南沿海常常会出现对流性强降水,突发性很强,给预报造成很大的困惑。文章采用多种观测资料、ERA-Interim 0.125°×0.125°逐6 h再分析资料,对2017年6月15～16日华南北部的锋面雨带及沿海强降雨过程开展分析,对比了二者降水特征与环境条件,重点探讨了该次过程华南沿海强降雨的对流触发与维持,揭示了一种由边界层风切变强迫造成涡度持续发展的动力效应。结果表明:（1）锋面雨带与华南沿海强降雨在降水特征上有显著差异,并各有特点。锋面雨带以大尺度层状云降水和弱对流性降水为主,降水强度东段弱西段强。沿海强降雨以对流性降水为主,局地性强、落区集中、强降雨持续时间长、夜发性明显。（2）水汽方程诊断发现沿海强降雨在边界层水平水汽平流项、垂直水汽输送项比锋面雨带东段具有更大量级,大气层结反映出更深厚的暖层、湿层与对流不稳定,是二者降水强度及性质差异的主要原因。（3）莲花山、峨眉嶂造成气流侧向摩擦与正面阻挡促使漯河河谷内垂直涡度发展,暖湿空气堆积上升并达到自由对流高度,触发了华南沿海最初的降水。夜间建立的西南风急流使边界层垂直风速切变增强,水平涡度倾斜部分转化为垂直涡度发展,与风速水平切变造成的垂直涡度叠加,是强降雨持续时间长的动力机制。海陆边界摩擦差异造成水平、垂直两个方向的风切变增强,共同强迫垂直涡度发展是此次强降雨过程对流维持的动力效应。（4）方程诊断表明华南沿海强降雨由对流潜热释放造成的垂直上升速度占总垂直上升速度的39%～75%,持续、稳定的对流潜热释放是强降雨持续时间长的热力驱动因素。     

山东一次暖区暴雨的环境场特征和触发机制

利用常规观测资料、区域自动站及NCEP再分析资料,对2018年5月15—16日山东暴雨过程的环境场特征和触发机制进行分析。结果表明:(1)该暴雨过程分为暖区暴雨和锋面暴雨2个时段,高空槽、暖切变线和地面辐合线是造成暖区暴雨的主要影响系统;(2)暖区暴雨开始前大气具有产生对流的不稳定环境条件;(3)850 hPa暖切变附近的暖区暴雨有明显的能量锋区,而发生在暖切变南侧暖区的暴雨锋区不明显;(4)暖区暴雨期间,暴雨区上空的垂直风切变均达到中等以上强度,垂直环境条件有利于暖区对流天气的发生、发展;(5)地面中尺度辐合线是暖区暴雨的触发机制,辐合线的位置和移动方向与雨带的落区和移动方向一致;(6)低空急流和超低空急流的加强和向下传播也会触发不稳定能量的释放。     

特殊地形对鄂东北一次局地强降水过程的作用机制分析

基于FNL1°×1°再分析资料和来自国家气象信息中心的区域自动站与CMORPH小时降水融合产品,通过高分辨率的WRF数值模拟,本文重点分析了2015年7月22-24日期间在西南涡东移过程中,受长江中下游特殊地形影响,在鄂东北江汉平原河谷地区诱发生成的一次短时局地强降水天气过程,围绕特殊地形对局地降水增幅的作用机制展开一系列的深入研究,研究结果表明:此次局地强降水过程是在长江中下游特殊的中尺度地形影响下,配合东移西南涡前部偏南暖湿气流的输送,两者共同作用而诱发产生,此次局地降水过程持续时间短,降水增幅显著。之后,通过研究单一地形对局地降水的影响发现,大别山脉作为单一地形的作用效果为提升局地降水增幅,扩大强降水范围;幕阜山脉作为单一地形的作用效果为削弱降水增幅,缩小强降水范围。进一步深入分析上述单一地形影响降水变化的作用机制得出,大别山脉的地形作用有利于局地强降水区附近对流层低层的层结对流不稳定性增强,以及降水区近地面层冷池的维持和增强,有利于提升局地降水的增幅。而与大别山脉对局地降水作用效果不同,就幕阜山脉单一地形而言,地形对偏南暖湿气流的阻挡作用,削弱了局地强降水期间进入降水区的水汽通量,继而对局地降水的增幅有抑制作用。此外通过研究组合地形对局地降水的影响时发现,大别山脉、幕阜山脉、皖南山地,以及幕阜山脉和皖南山地之间的狭窄河谷地形共同构成的类似\"喇叭口\"地形,其产生的狭管效应,使进入地形区内的偏南气流辐合加强,而幕阜山脉和大别山脉之间的河谷地区,作为偏南气流从幕阜山脉东侧绕流进入江汉平原的重要通道,有效保证了强降水区域内充足的正涡度平流输送,上述有利的地形组合配置对于局地降水发展增强起到了至关重要的作用。     

北方一次暖区大暴雨强降水成因探讨

2012年7月7日黄淮出现一次典型暖区大暴雨过程,降水持续时间长、强度大和强降水范围集中,中尺度特征明显。本文通过常规和非常规观测、NCEP分析资料对该次黄淮暖切变线引发的豫东北、鲁南和苏北等地大暴雨天气过程的成因进行探讨,结果表明:整层高湿环境有利于降低暖区暴雨对抬升条件的要求、提高降水效率和局地不断产生中尺度对流系统;低层垂直风切变和超低空急流在对流触发和维持中可能有重要作用;次天气及以下尺度的抬升条件,如地面辐合线、925和850 hPa切变和低空急流出口区的风速辐合等均可导致强降水,降水落区一般位于低层多层风速辐合的叠置区;暖区暴雨的雷达回波具有明显的后向传播、列车效应和热带降水型特点。     

珠三角北部一次暖区强降水过程中的地形作用

基于ERA5再分析资料、广东省风廓线雷达、雷达拼图产品和实况观测数据,分析了2020年6月7日夜间—8日珠三角（珠江三角洲）北部暖区强降水过程中主雨带与南岭南部地形走势一致的原因,阐释地形对此次强降水的触发和维持作用。结果表明：（1）此次过程发生在典型的暖区暴雨环流特征的背景下,主要影响系统为对流层中层弱短波槽扰动、低空急流和边界层急流脉冲等;（2）雷达回波表现为团状结构,多以对流单体形态生消,伴随明显的“列车效应”现象,但3个不同发展阶段内回波的持续时间、强度,以及触发地、传播和移动方向等均存在差异;（3）由于边界层西南（偏南）风增强和地形作用,新的对流单体在珠江口附近和珠三角西北侧被触发,同时由于南岭南侧地形对边界层暖湿气流的阻挡和拦截等作用,使得气流在珠三角北部形成明显的辐合抬升,造成该区域内对流单体移速减慢和汇聚,增强了降水强度;（4）强降水长时间的持续与海陆热力差异、冷池和边界层暖湿气流增强等引起的地面露点锋和中尺度辐合线有关。露点锋为强降水的发展和维持提供了热力不稳定条件,地面辐合线加强了对流层底层气流的辐合抬升,进一步增强了强降水区的降水强度。研究结果有助于认识珠三角北部...     

弱天气背景下鲁南一次暖区大暴雨触发 与维持机制分析

利用区域自动站资料、ERA5再分析资料、FY-2F云顶亮温资料和多普勒雷达资料等,对2019年8月5—6日鲁南大暴雨过程的环流背景、环境场条件、中尺度对流系统（MCS）演变特征及其触发机制进行了分析。结果表明：（1）这次暴雨过程发生在副热带高压边缘的弱天气强迫背景下,大尺度环流形势配置不是很有利;（2）深厚的湿层、较低的抬升凝结高度（LCL）和自由对流高度（LFC）、上干下湿的不稳定层结为大暴雨的产生提供了有利的环境条件;（3）暖区强降水发生在鲁中山脉向苏北平原的过渡带上,呈狭长带状,5日午后和夜间先后生成的准静止β中尺度对流系统（MβCS）共同导致大暴雨过程的发生,小时强降水中心主要出现在MβCS云团TBB梯度大值区附近;（4）5日午后鲁南和6日凌晨枣庄中部强降水的触发机制为地面中尺度辐合线,MCS沿着辐合线不断新生和发展,形成“列车效应”,造成大暴雨。6日凌晨临沂西北部强降水由850 hPa露点锋触发,鲁中山脉峡谷风效应和迎风坡的动力抬升作用促使MCS增强发展;（5）强降水的持续与850 hPa露点锋、冷池和边界层暖湿气流增强引起的地面辐合线的长时间维持有关。     

2009-08-17山东特大暴雨雷达回波及地形作用分析

利用常规、非常规资料对2009年8月17—18日山东省出现的特大暴雨过程进行分析。结果表明：＂8.17＂特大暴雨主要出现在西风槽东移、副高南退时的副高西北侧边缘,对流有效位能（CAPE）等热力环境指数对鲁南强降水有较强的反应能力。降水分布具有典型的地形影响特征,复杂山地地形对降水有显著增幅作用和对对流系统传播的阻碍作用。存在低空急流和列车效应,强回波维持时间较长是费县出现强降水的重要原因,较强的偏南气流、湿度层深厚是费县出现特大暴雨的根本原因。地形影响气流理论很好地解释了山东＂8.17＂特大暴雨降水分布,费县特殊地形对特大暴雨有很大贡献。雷达资料可以弥补常规观测的不足;地形对强降雨及其分布有重要影响。     

松嫩流域两类降水过程中地形作用的数值试验研究

降水过程中的地形影响长期以来已经得到广泛地关注,松嫩流域的地形对降水落区和强度的改变已有一些相应的分析,但多集中在天气分析方面。本文利用黑龙江省中尺度数值预报业务系统对两次暴雨个例进行了数值模拟和试验。试验采取降低地形高度和去掉地形两种方式。实验结果表明,降低高度后产生的影响不大,而没有地形时的结果与实况和数值模拟的结果有明显的区别;大兴安岭和小兴安岭的影响非常明显,地形的作用主要表现在对气流的抬升作用和阻挡作用。这个试验对预报主要降水的落区和强度有一定的指导意义。     

黄山地区复杂地形下污染气体输送过程的数值模拟

使用新一代大气化学传输模式WRF—Chem,模拟了黄山地区2008年4月26日和5月2日不同天气背景下污染气体的输送过程。结果表明：晴天条件下,污染气体的垂直输送主要是通过山谷风环流,将山底污染物垂直向山顶输送,黄山周边地区输送对光明顶污染物体积分数影响较小,气溶胶粒子的主要来源是新粒子生成;云雾天气下,污染物的垂直输送主要是通过边界层内的湍流扩散,夜间近距离输送对光明顶污染物体积分数贡献较大,气溶胶粒子的主要来源是地面输送。     

峡谷地形对两次极端降水的作用

利用地面加密自动站、常规观测资料、NCEP再分析资料和两种模式产品,对发生在宜昌峡谷地区2016年7月7日局地极端短时强降水过程和2018年4月22日稳定性极端降水过程形成原因及模式预报性能进行检验分析。结果表明:(1)强的块状回波稳定少动,造成7月7日高效率的对流降水。4月22日降水既有沿山中尺度对流回波造成的对流降水,也有螺旋状涡旋回波形成的锋面层状云降水。(2)山谷风形成中尺度切变线,触发对流,中尺度切变线发展为中尺度涡旋使对流加强是极端短时降水形成的主要原因。(3)地形强迫抬升使对流降水强度明显增大,锋面层状云回波受地形阻挡影响长时间维持是稳定性极端降水形成主要原因。(4)地形相差大的地区模式预报性能差异较大,模式对复杂地形下的对流降水预报偏弱,导致系统强度出现差异,进而影响降水强度预报。     

Roles of Mesoscale Terrain and Latent Heat Release in Typhoon Precipitation： A Numerical Case Study

The mesoscale orographic effects on typhoon Aere＇s precipitation are simulated using an Advanced Regional Eta-coordinate Model （AREM） version 3.0. In particular, the effects of the latent heat release are studied by two comparable experiments： with and without condensational heating. The results show that the typhoon rainfall is tripled by the southeastern China mesoscale terrain, and the condensational heating is responsible for at least half of the increase. One role of the latent heat release is to warm the atmosphere, leading to a depression of the surface pressure, which then causes a larger pressure difference in the zonal direction. This pressure gradient guides the water vapour to flow into the foothills, which in turn amplifies the water vapour flux divergence amplified, causing the typhoon rainfall to increase eventually. The other role of the latent heat release is to make the convection more organized, resulting in a relatively smaller rain area and stronger precipitation.     

南亚高压和西太副高位置与中国盛夏降水异常

用全国160站降水资料及ECMWF逐月再分析资料,采用合成分析方法,讨论了年际变化尺度上南亚高压与西太副高纬向位置异常与盛夏降水的关系。结果表明,当南亚高压与西太副高纬向异常重叠(分离)时,长江中下游流域存在异常上升(下沉)运动,江南的广大地区存在异常下沉(上升)运动。且当两个高压纬向异常重叠时,来自北印度洋及西太平洋的水汽,在长江中下游流域异常辐合,降水偏多。此时,江南地区水汽通量异常辐散,降水偏少。当两个高压纬向异常分离时,水汽主要来自北印度洋的西南风输送,长江流域降水偏少,江南地区降水偏多。     

基于TRMM PR探测的夏季合肥地区降水特征分析

利用热带测雨卫星TRMM搭载的测雨雷达（PR）1998-2012年的观测资料,研究了合肥地区夏季（6、7、8月）不同类型降水的降水强度和频次的水平空间分布、降水垂直结构、日变化特征以及气候变化等特征,揭示了城市化效应造成城市及其周边区域降水特征在时空上的分布差异。研究结果表明,（1）主城区对流和层云降水强度低于周边区域,对流降水频次也低于周边区域,但层云降水频次则相反。可见城市化发展是改变降水的空间分布的因素之一,且对不同的降水类型空间分布影响不同。（2）主城区降水回波信号高度高于周边区域,而降水强度低于周边区域,表明城市效应促进降水云发展而未造成降水强度增强。（3）合肥地区对流和层云降水的强度和频次日循环存在时空分布不均匀性,其中城区的对流降水强度和频次日循环与城市热岛效应日循环具有一致性。总体来看,城市化对局地降水强度影响较大,而对局地降水频次的总体影响不是很明显。（4）通过降水气候变化分析表明,城区两种类型降水强度和频次均呈逐年下降趋势,周边区域降水强度呈不显著上升趋势,降水频次呈逐年下降趋势,其中层云降水频次下降趋势较显著。城市化进程使得城市及其周边区域降水不均匀性逐年增强。极端降水空间分布特征分析表明,城市周边区域强降水频次高于主城区,尤其在城市的下风区高出主城区75%;而周边区域弱降水发生的频次低于主城区,城市下风区最低,低于主城区约18%。     

利用二维极值分布模拟我国几个代表站的强降水概率特征

基于中国6个代表站5-9月的逐日降水资料,利用二维Gumbel-Logistic分布,研究了中国不同区域的过程降水量和日最大强降水雨量的联合概率特征。结果表明,各代表性台站的过程雨量和强降水雨量的联合分布均符合二维Gumbel分布。强降水雨量与过程降雨量联合分布所描述的极端事件是更小的小概率事件。相同强降水雨量条件下,过程雨量越大,重现期越长当强降水雨量增大时,同一过程雨量的重现期也延长。在同级强降水雨量出现的条件下,各地过程降雨量往往是愈往南方其条件概率愈大,而其出现的过程雨量也随之增大。这为研究强降水极端状况的全方位特征做出了新的试验．也曼加客观地揭示了极端气候事件的多方面概率特征．     

复杂地形低风速气象特征分析

利用13个地面站和1个100 m气象塔的全年实测资料分析湖南中北部丘陵地区中尺度范围的低风速气象特征。结果表明：（1）该区域低风速出现频率高,小于15 m/s的风速出现频率年均达416%;（2）低风速与地形情况密切相关,区域内西部山地的低风速出现频率明显高于东部平原地区;（3）低风速的出现具有日变化特点,典型出现时间段是夜间至次日上午;（4）低风速条件下10 min平均风向多出现大角度变化的情况,60°以上的风向变化频率可达20%～30%。（5）水平风向标准差在低风速情况下明显增大,但观测仪器性能会对小风结果产生影响。