青藏高原季风对西北降水影响的相关分析

西北地区地形地貌非常复杂,暴雨作用有利有弊,为了趋利避害,对近40 a西北暴雨主要进展进行了回顾、梳理,其内容包括暴雨的气候特征、大尺度环流形势与水汽输送、暴雨中尺度系统的发生发展及成因、地形及下垫面作用以及暴雨的预报方法等,以期为进一步开展西北暴雨研究、提高暴雨预报准确率和防灾减灾能力提供参考。指出围绕暴雨的监测预警与预报,需要关注基于强度的暴雨定义研究,短历时暴雨中尺度系统生消机理研究,高、中、低纬环流系统相互作用及与暴雨有密切联系的低空急流的发生发展机制研究等。从气候和气候变化的角度,针对华西秋雨背景下长历时暴雨的发展演变、东亚夏季风对暴雨的影响、变暖背景下极端暴雨事件预测及其影响预估研究等也值得关注。

     

我国暴雨形成机理及预报方法研究进展

本文分别从华南前汛期暴雨、江淮流域梅雨锋暴雨、华北和东北暴雨以及暴雨预报方法等方面回顾了我国近年来在三大主要雨带的观测、数值模拟、动力机理及诊断分析和预报方法方面取得的进展,指出了华南前汛期暴雨、江淮梅雨锋暴雨及华北东北暴雨研究取得的新认识,认为华南前汛期暴雨的形成机理主要是发生在低空南风向北推进过程中,由海岸线及地形抬升而产生位势不稳定造成强上升运动,以及由于南风低空急流向北发展时产生急流前部的辐合而发生流线分叉使低层低涡发展,促进垂直运动加强或使正涡度集中促使垂直运动发展而造成暴雨;江淮暴雨生成机制主要与对称不稳定、涡度场变化及β中尺度对流线有关;而华北东北暴雨过程中的非均匀饱和引起的局部湿度集中特点较为明显,中高层干冷空气入侵引起的不稳定和动量下传及高空中尺度急流增强引发的高层局地辐散增强对暴雨发生有重要作用。目前,新型探测资料已经用到暴雨研究和预报中,具有自主知识产权的GRAPES-MESO和GRAPES-GFS系统已经实现业务化,并在集合数值预报方面取得显著进步,且动力因子暴雨预报方法在很多省市气象台得到推广应用。虽然暴雨机理研究和预报已经取得以上诸方面的长足进步,但是也还存在不少问题,需要加强基于观测的暴雨中尺度系统的理论研究、数值模式动力框架和物理过程描述的改进、资料同化理论技术的发展及人工智能技术如何用到大气科学的研究和业务应用等,以期在我国暴雨中尺度系统的三维精细结构、发生发展机理和预报理论和方法研究方面取得更大进步。     

我国暴雨机理与预报研究进展及其相关问题思考

为了不断提高对我国暴雨发生发展机理的认识和暴雨预报的准确率,本文对新中国成立70年来我国暴雨机理与预测研究历程与重要成果进行了回顾,首先简要介绍了热带季风及其变异、西太平洋副热带高压及阻塞高压对我国暴雨的影响;然后,概述了我国梅雨期暴雨、华北暴雨与华南前汛期暴雨、登陆台风暴雨与西部地区强降水、青藏高原及不同地形对暴雨影响研究方面的主要进展;最后,探讨了我国发展更精细暴雨定量降水数值预报的前景和存在问题。在此基础上,提出未来我国暴雨研究与预报中值得关注和思考的几个科学问题。     

MYTRONS系统在暴雨临近预报和研究中的应用

概述了ＭＹＴＲＯＮＳ系统在长江中游地区暴雨研究的成果和在临近预报中的应用。该系统的建成，使预报员以高时空分辨率识别出中尺度系统客体的存在及动态演变，提高了对暴雨发生和发展过程的认识，增强了灾害性暴雨的预报能力。     

“04.6”湘西北特大致洪暴雨形成机理分析

对湖南省西部和北部的一次特大致洪暴雨过程综合分析得出：此次特大暴雨过程的发生与对流层中低层西南急流和亚欧大陆上空维持阻塞形势密切相关。阻塞形势的维持，使得对流层中低层两个冷涡稳定少动，从而形成了东北向干冷气流，其与西南暖湿气流在湘西北地区上空形成一条东北西南向的切变线。切变线上生成的深厚的中尺度气旋的演变、发展，是特大暴雨产生的根本原因。对流层中层涡度、Q矢量散度及345K等熵面上位势涡度的由南向北发展与强降水区由南向北发展有较好的对应关系，可作为暴雨预报指标。超强散度柱、强涡度柱和陡立深厚θse，耦合结构是垂直上升动力和暴雨产生和持续的重要动力机制。     

上海中尺度数值预报系统暴雨实时预报分析

简要介绍了最新研制的基于神威—Ⅰ超级计算机上的上海中尺度数值天气预报系统，其最高水平分辨率达到3km，并利用该系统对2002年5月29～30日华东地区的暴雨过程进行了实时预报；根据模式输出结果，分析了大尺度环境流场及各物理诊断量，探讨了该暴雨的主要成因；同时对单个站点的要素预报做了对比分析。结果表明：该数值天气预报系统具备了一定的业务运行能力，可为预报员提供较好的参考依据。     

中国暴雨的天气学研究进展

自1949年建国至今70 a来,我国气象工作者对中国暴雨的特点和规律等做了大量研究并取得了丰硕成果。本文主要就中国暴雨的特点、环流形势、天气系统、形成机制及其诊断和预报方法等方面的研究进展做一简要回顾。研究表明:(1)中国暴雨具有明显的地域性、季节性和阶段性特点。东部地区有三个季节性大雨带,自南向北移动,具有明显跳跃性。大范围降水的环流形势有稳定经向型、稳定纬向型及中低纬相互作用型等基本类型。各地区暴雨又各有独特的典型形势。(2)西风带长波槽、阻塞高压、副热带高压和热带环流等行星尺度系统以及东亚夏季风系统与我国夏季的降水有密切关系。低槽、气旋、静止锋、高空冷涡、低空切变线、低涡和高低空急流等中纬度天气系统在大部分强降水过程中扮演重要角色。台风是最强的暴雨天气系统,大部分近海省市最强降水均与台风相关。(3)中尺度系统与暴雨关系密切,特别是中尺度对流系统,通常是暴雨的直接制造者或载体。本文讨论了基于大气动力学和热力学理论的各种暴雨诊断分析方法,通过诊断分析使暴雨研究客观化和定量化,有助于深入认识暴雨形成机理和改进各种时效的暴雨现代天气预报,最后对如何进一步深入进行暴雨研究的问题做了思考和展望。     

"2003.6.17"滇中特大暴雨的中尺度分析

结合大尺度环流的高通滤波、卫星云图和雷达回波诊断，用Shuman—Shapiro中尺度滤波方法，对2003年6月17日云南中部的楚雄市至南华县一带发生的特大暴雨过程进行了中尺度分析。结果表明，这次过程是热带中尺度气旋东南移并发展造成的；地面强冷空气侵入中尺度低压导致对流发展，是热带中尺度气旋加强的原因；大尺度环流下，孟加拉湾、南海和北部湾形成的两条水汽输送带通过热带低压，为强对流的发展和维持提供了能源保障；地面中尺度低压中心和与之配置的切变线北侧对特大暴雨落区有较好的指示。     

近年来我国暴雨中尺度动力分析研究进展

总结了近十年以来中国气象科研人员在暴雨中尺度动力分析研究领域的主要研究成果，从大尺度环流背景与中小尺度系统的相互作用、高低空急流、低涡、位涡与对流涡度矢量、螺旋度、不稳定等方面对它们进行了分类概括。对暴雨中尺度动力分析研究的回顾表明，以往常用的数值模拟、能量转换收支分析、涡度、散度、涡度收支、涡度平流、温度平流、各种不稳定指数等的诊断仍然是暴雨中尺度动力分析的主要手段，但是，近年来，除了位涡、螺旋度等动力变量在暴雨中尺度动力分析中的广泛应用以外，一些新的物理量，如非均匀饱和广义湿位涡、对流涡度矢量以及有限区域风场分解方法在暴雨中尺度动力分析中也得到了更多的应用。     

一种新的暴雨预报通用方法

从全新的角度叙述了短期暴雨预报通用方法,包含新颖的、统一的暴雨形成机制、预报思路及具有可操作性的应用判据。并运用该方法建立了３个相距红２００ｋｍ的精确点（株洲、常德、茶陵）的高质量的短期暴雨预报方法;大样本（容量各取６４３４、５９４９、６４３２）检验效果概括率分别为９３．７％、９２．４％、８２．４％;准确率分别为：９０．０％、９１．５％、８５．４％;１９９９年株洲市所象台业务使用准确率为７７．８％     

暴雨中尺度对流系统研究的若干进展

中尺度对流系统是造成暴雨的重要影响系统.为了加深对暴雨中尺度对流系统的认识,有必要总结和继续研究中尺度对流系统(MCSs)的组织模型、结构以及发生发展机制.因此,对产生暴雨的MCSs的相关研究进展进行简要综述,主要包括MCSs的定义、分类、时空分布、平均生成环境、组织模型和演变,MCSs的结构特征和发生发展机制,MCS...     

区域性暴雨过程的中尺度数值预报效果检验

本文从多个角度分析了黑龙江省中尺度数值预报系统对2003年8月22-23日区域性暴雨过程预报的质量。分析结果认为：该模式的降水预报对降水过程的开始、结束、落区和强度的预报都有一定的参考价值；全省82个站的分级降水预报的成功率可以达到百分之五十左右；扣除气候概率预报和盲目预报的成功机会，这个结果能够表现出一定的预报技术；根据TS评分、漏报率和空报率的统计，模式直接输出的小雨和中雨预报结果很有价值，大雨还可以参考应用，而仅靠简单插值直接利用输出结果作暴雨预报是很难获得成功的，应该利用该模式同时输出和计算的物理量进行再分析确定暴雨的发生和落区。     

关于中期暴雨落区预报的一个新概念

用波状低云替代δθｓｅ／δＺ做为降水前的位势不稳定场，可以分析出未来１￣７天潜在的中尺度上升运动区（天气系统）的发生位置，配合准确的未来１￣７天大尺度上升运动区预报，即可做出未来７天内逐日中尺度暴雨落区预报。     

一种新型的中尺度暴雨集合预报初值扰动方法研究

提出一种针对对流不稳定构造具有中尺度运动特征的集合预报扰动初值的新方法--异物理模态法, 介绍了异物理模态法产生初值扰动区域和扰动振幅的数学处理方案, 即由不同对流参数化方案预报离差获得集合预报初值扰动区域、扰动结构和扰动振幅的数学处理过程. 利用美国PSU/NCAR的MM5中尺度模式, 对一次典型暴雨进行异物理模态法初值扰动集合预报试验, 详细分析了扰动初值的结构和集合预报结果. 结果表明, 该方法产生的初值扰动场具有合理的中尺度环流结构, 可以反映对流敏感区域的对流不稳定的预报不确定性, 集合预报结果可以明显改善控制预报.     

西北干旱和暴雨研究综述

引　言在自然灾害造成的总损失中,气象灾害引起的约占85%,而干旱又占气象灾害损失的50%左右[1]。干旱出现的次数多、持续时间长、影响范围大、受灾面积也大,再加上其对资源、生态环境的潜在影响,因而影响到人类社会的生存环境,干旱也是当前人类面临的重大问题。我国干旱、半干旱面积约占全国国土面积的47%,主要位于西北。西北地区约占我国国土面积的三分之一,干旱、半干旱面积占80%以上。这里深居欧亚大陆腹地,地形复杂,夏季来自海洋的暖湿气流难以到达,冬季受蒙古、西伯利亚高压控制,气候寒冷干燥。西北气候的显著特点是干旱,西北平均年降…     

非平衡强迫数值诊断在暴雨预报中的初步进展

根据大气内部非平衡强迫是激发暴雨天气的动力机制的观点，利用１９９４年５至６月的逐日实时观测资料，计算分析了非平衡强迫与中尺度天气系统发展及其暴雨天气发生的关系，结果表明：非平衡强迫的数值诊断对暴雨分析预报具有积极意义，尤其是对区域性暴雨的落区，预示性较好。     

江淮锋面暴雨中尺度降水概念模式及短时预报

本文应用雨量自记资料,采用时空转换的分析方法,探讨了江淮锋面暴雨内中尺度降水的结构。根据中尺度降水系统与锋面的相对位置综合得出锋面暴雨中尺度降水的概念模式。通过地面逐时流场分析,揭示中尺度天气系统与中尺度降水系统之间的关系,为暴雨的短时预报提供了依据。     

中国暖区暴雨的研究进展

暖区暴雨是中国大气科学界的一个研究热点,由于其天气尺度斜压性强迫弱、环境大气热动力不稳定性强,以及特殊的地形和海陆热力差异的外强迫作用,暴雨对流系统触发机制复杂,暴雨突发性、局地性特征明显。目前全球业务数值预报模式、中尺度数值模式对暖区暴雨的预报能力十分有限。20世纪80年代以来对华南暖区暴雨的天气学特征进行了深入分析,并对多地区暖区对流系统的发展特征进行了总结,指出暖区极端暴雨与稳定的线状对流系统的发展有密切关系。近年来通过若干大型科学试验,对造成华南暖区暴雨的对流系统特征、边界层物理特征、降雨云物理过程有了更为深入的认识,其中关于边界层急流、华南沿海地面冷池边界等中尺度特征分析进一步深化了暖区暴雨对流触发机制研究。本文回顾了近40年暖区暴雨部分研究成果,针对多地区暖区暴雨的天气学特征、暖区暴雨与低空急流的关系、暖区暴雨中尺度对流系统的发展特征等问题进行了总结,并提出需要进一步深入研究的科学问题。