华南及邻近海域夏季深对流活动气候特征

利用具有较高时空分辨率与很好时空完整性的11年(1996—2007年，无2004年)6—8月静止卫星数字红外云图和TBB资料，给出了华南及邻近海域夏季深对流活动气候分布特征，并同文献中给出的雷暴日分布和闪电分布进行了对比分析。结果表明，华南及邻近海域夏季深对流活动有5个活跃中心，其月变化特征与大尺度环流背景密切相关。6月华南陆地区域深对流活动较活跃，7、8月南海海域深对流活动较活跃。华南及邻近海域深对流活动具有间歇性发展特征，其周期大约为3～5候，但华南海岸线附近为海陆过渡区域，深对流活动持续比较活跃且间歇性特征不突出；深对流活动旬与候变化特征表明华南陆地区域和南海海域深对流活动呈现反相关变化趋势。深对流活动的日变化特征显示该区域陆地与海洋、山地与盆地的热力差异所导致的海陆风环流与山谷风环流使得华南海岸线附近区域的深对流活动具有午后向陆地传播、午夜后向海洋传播的特征，山地与盆地的深对流活动具有显著的午夜后向盆地传播的特征。深对流活动日变化特征还表明该区域不仅具有一般热对流、海洋深对流和双峰型深对流等多种类型对流活动，且两广海岸线邻近区域具有持续时间长、日变化较不显著的海岸线深对流和其它天气系统触发和维持的深对流。     

广西暴雨时空分布特征

利用1970~2004年广西89个测站逐12h降水实测资料,分析了广西暴雨的时空分布特征。结果表明:广西年均暴雨量的分布具有明显的地域性,暴雨中心区主要位于山脉的迎风坡,地形的强迫作用对暴雨有增幅效应。年均暴雨日数的地域分布与年均暴雨量的分布相一致,但不同的季节年均暴雨日数其地域分布有明显差异。暴雨的日变化具有桂西北夜间暴雨濒数较白昼高,而桂东南则相反的分布特点。广西暴雨过程持续时间一般为1~2d,约占94%,3d以上的强过程只在5~8月份出现。     

台风“海燕”（2013）暴雨非对称结构及中尺度特征分析

利用NCEP再分析资料、地面雨量加密自动站资料及多普勒雷达产品资料,对2013年第30号超强台风“海燕”暴雨的非对称结构及中尺度降雨的形成机制、落区特征进行分析。研究结果显示:（1）“海燕”停编前有4个MCS呈东西向带状分布在广西南部,维持时间约9~12 h;台风减弱停编后在广西东南部有1~2个呈南北向的MCS,维持时间为2~4 h,造成此次台风过程的最强降水;（2）在“海燕”影响过程中,能量锋在贵州和广西维持并明显北倾、能量低值中心南下控制桂西北,使该地暴雨骤停、而桂东南在南风急流及地形作用下暴雨维持,是台风暴雨呈现东南强西北弱的非对称结构的主要成因;（3）台风登陆广西至停编时段的中尺度降雨是在高层的位涡异常与低层的位温异常叠加所形成的大气结构下,锋面触发不稳定能量形成的,中尺度降雨集中在边界层能量锋区最大梯度中心、MPV1梯度区零值附近与MPV2正值中心叠加处;（4）台风减弱在停编后的中尺度降雨是由冷空气侵入六万大山东侧抬升暖湿气流形成初始中-γ对流回波,在南风急流及两山脉间的盆地地形作用下,逐步加强发展成中-β对流回波并以“列车效应”传播而形成的。      

北京“7.21”暴雨雨团的发生和传播机理

基于京津冀5部新一代天气雷达、区域5min自动站和中尺度数值模式模拟资料,通过雷达资料快速更新循环四维变分同化技术和三维数值云模式对低层三维动力和热动力特征的模拟分析,为北京"7.21"特大暴雨中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,MCS)的结构特征和传播机理的分析提供了佐证。结果表明:(1)低层动力场和地形强迫对MCS的触发、增强和维持起到关键作用。在MCS形成阶段,地形强迫有利于低空偏南气流带来的暖湿空气在山前的辐合上升。随着MCS的加强,强降水区域呈现与地形走向接近的"西南—东北"向带状分布,单体移动具有明显的"列车效应",而MCS整体则向东偏南缓慢传播。在MCS传播前沿(山前)形成强的出流风场,低层2 km以下均为深厚的辐合上升区且进一步加强,表明地形强迫和低层风辐合对偏南暖湿空气抬升起到重要作用,有利于MCS长时间"列车效应"的维持和MCS的发展。MCS出流风场与平原地区近地面偏南风交汇,使得在距MCS传播前沿约50 km的、已经存在的一个接近"西西南—东东北"走向的出流边界明显增强。在MCS传播前沿存在较为明显的0-3 km风垂直切变,由MCS出流与低层偏南风形成的风向切变以及地形强迫造成的风速切变构成,切变区域与地形走向及MCS伸展方向密切相关,切变强度达到中纬度低层强切变阈值范围。低层风垂直切变与MCS存在明显的正反馈效应,亦有利于MCS的长时间发展和维持。(2)低层热动力场为MCS的发展、传播提供了重要条件。在MCS传播前方的环境低层是明显的暖湿区,而在传播后方的低层则是由于地面冷锋及MCS降水造成的冷区,冷暖空气交汇对MCS的高度组织化和强降水的持续起到重要作用。低层的热力层结不稳定区域主要分布在MCS的南部到西南部地区,为MCS尾部风暴单体的不断新生和移动传播创造了良好的热力条件。最后,通过观测和模拟结果综合分析,初步得出了与此次强降水MCS发展演变密切相关的低层热、动力配置的概念模型,为MCS"列车效应"和后向传播特征的机制分析提供了依据。     

2007年夏季川渝与江淮流域MCS分布与日变化特征

2007年夏季川渝地区及江淮流域持续性降水、极端强降水和强对流事件频发.利用强暴雨发生时段2007年6月28日至7月26日逐时FY-2C红外TBB资料对这两个地区及周边区域(25°～38°N、100°～130°E)进行普查,共获得570个生命史≥3小时的中尺度对流系统(MCS).MCS的定义为-52℃ TBB闭合等值线内TBB≤-52℃的面积≥400km~2,不区分形状与生命史.MCS识别由计算机自动完成,MCS追踪由人工完成.普查结果发现,云南西北部至四川西部、四川东部与重庆、云贵高原东部和广西北部山区至洞庭湖、淮河流域四个区域是MCS活跃区,但淮河流域又有三个波动状MCS活跃中心.普查区域内总体MCS和川渝地区活动最频繁的MCS持续时间为3～7小时,但江淮流域活动最频繁的MCS生命史为4～9小时.按时间尺度将570个MCS分成三类,第一类MCS生命史3～5小时,第二类MCS生命史6～11小时,第三类MCS生命史≥12小时.三类MCS的地理分布特征及触发机制各不相同:第一、二类MCS在西太平洋副高平均位置的内、外侧都有发生,它们的发生、发展及移动受中尺度因素影响明显,可能与地形、中尺度辐合线等有关;第三类MCS发生在西太平洋副热带高压平均位置的外侧,其发生、发展及移动路径受天气尺度环境控制因素显著.三类MCS日变化具有明显不同的日变化特征.三类MCS的形成高峰都出现在午后.第一类MCS无显著的夜发性特征,第二、三类MCS有较显著的夜发性特征.第一、二类MCS在午后最活跃,但第三类MCS活动最活跃时段在下半夜(18UTC).川渝地区和江淮流域的MCS都具有多峰型日变化特征,但二者的活跃时段有所不同.本文还给出了2个引发强降水的MCS典型个例及1个长生命史MCS演变特征.     

黔东南暴雨气候特征及其地形影响

利用1960~2000年贵州省黔东南地区降水观测资料,统计分析黔东南地区暴雨时空分布特征,进一步揭示其活动规律及主要影响因素。结果表明:黔东南地区暴雨有显著年代际变化特征,存在准15年的周期变化,并与贵州降水和长江中下游降水呈同位相;存在两个暴雨多发中心,夜间暴雨较多。黔东南暴雨地域分布极为复杂,局地性暴雨较多,这与黔东南特殊地形有着密切关系,地形因素是影响黔东南地区暴雨的重要原因,对形成上述特征的气候学成因做了初步讨论。     

广西暴雨时空分布特征

利用1970-2004年广西89个测站逐12h降水实测资料，分析了广西暴雨的时空分布特征。结果表明：广西年均暴雨量的分布具有明显的地域性，暴雨中心区主要位于山脉的迎风坡，地形的强迫作用对暴雨有增幅效应。年均暴雨日数的地域分布与年均暴雨量的分布相一致，但不同的季节年均暴雨日数其地域分布有明显差异。暴雨的日变化具有桂西北夜间暴雨濒数较白昼高，而桂东南则相反的分布特点。广西暴雨过程持续时间一般为1～2d，约占94％，3d以上的强过程只在5～8月份出现。     

华南一次典型回流暖区暴雨过程的中尺度分析

利用地面常规气象观测、FY-2E卫星TBB、多普勒天气雷达资料以及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,分析了2013年5月8日发生在华南的一次暖区暴雨过程的中尺度特征。结果表明：（1）该过程发生在出海变性高压脊后部,较强的超低空东南急流遇到喇叭口地形作用形成地面辐合线产生辐合抬升是此次暴雨的启动机制;该过程未受冷空气影响,属于华南回流型暖区暴雨过程。（2）4个β中尺度对流系统（MCS）连续生成、东移发展是造成本次暴雨过程的直接原因,其中,第一个MCS持续时间最长达6 h,先前MCS消亡的同时在其西南侧又新生MCS,造成多个对流系统经过同一地区形成类似的＂列车效应＂。（3）不同于以往华南暖区暴雨个例水汽集中在850 h Pa或925 h Pa,此个例水汽主要来源于950 h Pa超低空东南急流,该急流使低层能量得以维持;中层小股干冷空气侵入为MCS发展和维持提供了有利条件;垂直螺旋度反映了深厚涡度柱与强烈上升运动的耦合,为暴雨发生提供了动力机制。（4）分析区域自动站风场资料可知,阳江-恩平一带夜间增强的东南风在有利地形下与陆地静风或东北风形成中尺度辐合线,使移入的小尺度对流云团加强并形成MCS,而MCS后侧出流与来自海洋上的东南气流形成新的中尺度辐合线又触发新的MCS,其后向传播特征明显。     

四川盆地东北部中尺度MCS暴雨过程分析

2009年6月19日凌晨至23时四川盆地东北部生了一次由MCS单体带来的大暴雨天气过程。本文主要对该大暴雨过程的天气尺度环流背景、中尺度系统特征和地形作用等进行了分析。结果显示:(1)高空低槽和地面冷锋位于四川盆地北部为此次暴雨发生提供了有利的大尺度背景;(2)卫星云图及多普勒雷达回波表现出本次暴雨过程的直接系统是中尺度MCS单体;(3)能量、动力及水汽等的时空分布有利于MCS在四川盆地东北部产生;(4)非平衡值显示在MCS发展前几个小时其附近区域的大气已由平衡状态转为较强的非平衡状态,而在暴雨最强时刻,大气的非平衡性减弱并逐渐转为的准平衡状态;(5)大巴山地形抬升垂直速度对大暴雨的发生有促进作用。      

南宁市台风暴雨特征分析

利用2006-2018年南宁市台风暴雨过程的日雨量(20-20时)和小时雨量资料,采用数理统计方法对台风暴雨发生频次、持续时间、最大小时雨量进行分析,揭示南宁市台风暴雨的时空分布特征。结果表明:(1)2006-2018年影响南宁的台风暴雨次数年变化呈减少趋势,月际变化呈单峰型分布,峰值在8月;各月台风暴雨过程平均持续时间在1～3 d之间;各月台风暴雨过程的最大小时雨量呈"W"型分布,峰值出现在6月、9月和11月。(2)南宁市城区及横县既是台风暴雨中心,又是暴雨及大暴雨的高频区;台风暴雨小时最大雨量空间分布呈东北高、西南低,四周强于中间的特征。(3)2006-2018年从Ⅱ类路径进入广西的台风造成南宁市台风暴雨次数最多;台风强度与台风暴雨强度不存在明显的单一关联性。     

基于热力学熵的广西暴雨落区预示性效果检验初报——以突发性暴雨为例

基于热力学熵的MCS理论体系预测方法已在广西中尺度短时天气预报业务上得到应用,为了进一步检验该方法对突发性暴雨的预示性效果,本文选取了2019—2020年广西3个不同特点的突发性暴雨过程进行分析。结果表明,在暴雨落区预示性分析中,时间分布预示性超前于暴雨实际发生2—8h,空间分布预示性与暴雨实际发生发展相吻合,与基于热力学熵的MCS理论体系描述一致。     

基于自动站观测的贵阳强降水特征分析

利用2010年1月—2016年12月贵阳市67个自动站逐时降水资料,采用K-means聚类方法,分析贵阳市强降水的精细化时空分布特征。结果表明:(1)贵阳市短时强降水以及暴雨呈南多北少,其中短时强降水在清镇南部和花溪南部最为活跃,暴雨在清镇南部最为活跃,大暴雨则在清镇西南部最为活跃。(2)K-means聚类方法可清晰地区分贵阳南部强降水活跃区(称为Ⅰ区)与中北部强降水相对不活跃区(称为Ⅱ区)。(3)贵阳市强降水主要出现在5—8月。在强降水活跃期,中北部强降水频次的月差异较大;而南部的月差异较小。(4)贵阳市强降水具有明显出现在夜间的特征。中北部强降水出现活跃时间比南部偏早1~2 h,但南部降水强度明显强于中北部。     

中国暖季短时强降水分布和日变化特征及其与中尺度对流系统日变化关系分析

短时强降水是强对流天气的一类.基于中国国家气象信息中心质量控制后的1991-2009年876个基本基准气象站整点逐时降水资料,通过不同时段的发生时次频率分析,给出了中国暖季(4-9月)不小于10、20、30、40、50 mm/h短时强降水的时空分布特征,并重点同利用静止气象卫星红外相当黑体亮度温度(T_BB)资料获得的中尺度对流系统(MCS)日变化特征进行了对比分析.结果表明,中国短时强降水时次频率地理分布同暴雨(≥50mm/d)分布都非常相似,但50mm/h以上的短时强降水时次频率非常低,地理分布差异显着.短时强降水发生频率最高的区域为华南,其次为云南南部、四川盆地、贵州南部、江西和长江下游等地.最大降水强度可超过180mm/h(海南);在短时强降水发生频率很低的区域,也有超过50mm/h的强降水.从月际变化来看,7月最为活跃,其次为8月.逐候变化显示,短时强降水具有显着的间歇性发展特征(跳跃性分布的特征),但总体上呈现缓慢增强、迅速减弱的特点;以7月第4候最为活跃.中国总体平均的短时强降水的频率和最大强度的日变化有3个峰值,主峰在午后(16-17时,北京时),次峰在午夜后(01-02时)和早晨(07-08时);中午前后(10-13时)最不活跃.中国短时强降水和中尺度对流系统的日变化特征基本一致,但午夜后时段二者存在较大差异.不同区域的短时强降水和中尺度对流系统日变化具有不同的活跃时段和传播特征,具有单峰型、双峰型、多峰型和持续活跃型等日变化类型,这不仅与较大尺度的天气系统环流相关,且与地势、海陆等地理分布密切相关.     

滨州市暴雨时空分布特征分析

利用1961--2007年滨州市所属7个县（区）气象站逐日降雨资料,分析了暴雨、大暴雨和局部暴雨的时空分布特征。滨州暴雨具有明显的季节性特性,其年代际分布特征呈波浪型起伏变化,暴雨站次数与年降水量变化趋势十分相似;滨州暴雨的分布特征为南北多、中间少,而大暴雨则呈由西南向东北增多的趋势。另外,暴雨局地性很强,全市性暴雨较少且主要发生在7,8月份;以单日暴雨为主,连续性暴雨以2天居多。     

四川区域暴雨过程中短时强降水时空分布特征

利用2007~2012年5~9月四川省3079个观测站的分钟级降水资料,并结合SRTM(Shuttle Radar Topography Mission)提供的分辨率为90m的地形高程数据,采用统计分析方法,分析了四川省区域暴雨过程中短时强降水的时空分布特征。结果表明:(1)四川省区域暴雨过程中短时强降水主要出现在盆地的三个区域:雅安-乐山-眉山地区、遂宁-资阳地区、绵阳-广元-巴中地区。(2)强降水过程主要发生在后半夜到凌晨(01~08时),不同区域的强降水过程具有各自明显的日变化特征。(3)可以用3mm/10min的标准线来区分四川盆地强降水过程与非强降水过程。短时强降水过程降水率一般为3~6mm/10min,地形对短时强降水率的整体分布影响不大,但是对降水率的极端值影响较大。     

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.     

基于CLM3模拟的中国区域陆地水资源分析

针对2007年7月30日发生在山西省南部的区域暴雨局部特大暴雨天气过程,利用多种资料,计算了多种物理量,分析了其演变特征,指出a)前期500 hPa阻塞高压和切断低压的形成和长期维持以及副热带高压的稳定加强、维持,是造成山西大范嗣降水和区域暴雨天气的特殊环流背景.b)特殊背景下形成的MCS是造成此次南部区域暴雨的直接影响系统,强烈而持续的水汽夹卷作用、对流层高层强抽吸作用使得MCS维持和加强.c)地形性辐合的存在使得垂直上升运动加强,而高位势不稳定能量的释放与低层迎风坡面上低云的相互作用,使得MCS不断发展,使雨强出现了3次强烈增幅.     

来宾市暴雨时空分布特征

利用1965～2007年来宾市5个测站24h降水实测资料,对暴雨的时空分布特征进行统计分析.分析结果表明:来宾市年均暴雨量的分布随纬度的增大而增大,暴雨中心位于大瑶山上的金秀,地形的强迫作用对暴雨有增幅作用;在地域上,暴雨呈北部多于南部,西北部多于东南部;不同季节年均暴雨日数其地域分布有明显的差异;来宾市各月均可出现全市性暴雨过程,但主要出现在4～8月.     

近53a宁夏暴雨时空分布特征

利用1961~2013年宁夏25个常规观测站资料和2007~2013年220个区域自动站暴雨观测资料,对宁夏暴雨的气候特征进行分析,发现宁夏暴雨呈"南多北少"的整体分布特征,暴雨易发区为中卫市以南和贺兰山东麓。近53 a来,宁夏暴雨有3个集中期,尤其是21世纪后暴雨剧增,其中宁夏南部山区和银川平原暴雨频数增加明显。宁夏暴雨存在明显的月、日变化特征,暴雨主要发生在7月上旬到9月上旬,短时暴雨主要集中在午后到夜间(即下午16时至次日02时),这一特征与气温(热量)及对流发展的日变化比较一致。宁夏暴雨发生频数存在明显的准16 a、20 a年代际、2~3 a年际变化特征和准10 d的低频振荡特征。     

广东西部沿海一次致灾暴雨的中尺度分析

2016年5月28日广东西部沿海发生了一次致灾暴雨过程,该文利用区域自动站、多普勒雷达等常规观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析此次降水过程的中尺度天气系统演变特征和维持机制。结果表明:(1)此次暴雨过程发生在季风槽西南急流中,西南急流为暴雨提供了不稳定能量,同时充足的水汽含量、显著的水汽辐合以及达到20×10~(-6)hPa·s~(-2)垂直螺旋度,都有利于强降水系统的生成、发展和维持。(2)分析中尺度对流系统(MCS)表明,MCS(b)和MCS(c)是造成此次降水的主要系统,两者同时生成后,迅速合并和加强,并维持在原地少动。分析雷达资料表明,此次强降水具有明显的后向传播性和列车效应,雷达回波性质是以积状云为主的混合性的降水回波,该类回波具有效率高,时间长等特征。(3)分析区域自动站地面资料特征表明,沿海中尺度辐合线上不断激发新对流云团和辐合线南北两侧较大的温差梯度,对强降水的发生发展提供了较好的抬升触发条件,同时江门和阳江沿海的"喇叭口"地形使得对流加强。