“18.8”粤东暴雨中心极端强降水“列车效应”分析

2018年8月30—31日广东出现一次超历史记录的极端强降水过程,惠东高潭24 h雨量达1 056.7 mm,采用广东省区域雷达拼图产品、MICAPS实况、CFSR逐6 h再分析资料(水平分辨率0.5°×0.5°),以及广东省国家级地面气象观测站和区域自动站资料,着重分析了此次过程中"列车效应"的演变特征。结果表明:"列车效应"发生在缓慢移动的季风低压诱发的有利大气环流背景下,最显著的特点是水汽通量散度和假相当位温大值区主要存在于925 hPa及其以下的边界层中,且在强降水发生时段汕尾附近地区边界层风向由西南风逐渐逆时针转为偏南风,在汕尾中部附近地区形成气流辐合上升;MβCS中多单体对流风暴沿西南季风和莲花山山脉走势自西南向东北方向传播;地面中尺度辐合线以及低空西南-偏南暖湿气流的脉冲,以及惠东高潭附近的特殊地形分布触发了此次过程中"列车效应"的发生发展,从而引发了高潭创历史记录的极端强降水过程。     

惠东高潭三次极端强降水过程成因对比分析

基于ECMWF的ERA-Interim全球大气再分析资料、MICAPS实况数据和广东省气象观测资料,对比分析了广东惠东高潭1979年、2013年和2018年的三次极端强降水过程的成因。结果表明:造成高潭极端强降水的影响系统有台风本体环流、登陆后的台风残余环流、季风低压外围环流等,其中2018年季风低压影响过程降水量最大;不同过程对流层低层强迫暖湿气流辐合抬升方式不同,分别为冷暖气流相互作用、西南季风和偏南季风地交汇、季风涌、边界层急流等;各过程中伴随的低空西南气流和偏南气流的风速大小差异明显,2013年台风残余环流影响时低空西南(偏南)风风速最大。相同点有:影响天气系统移动缓慢,并长时间维持,为极端强降水的发生发展和维持提供有利的动力条件;西南(偏南)季风、边界层急流或西南气流源源不断的水汽输送,为极端强降水的发展和维持提供了充足的水汽条件,同时低空暖湿气流的输送使得暴雨区大气层结不稳定状态长时间维持,利于持续性强降水的发展。研究结论可为今后高潭及其附近地区极端强降水的预报和决策服务提供理论支撑。     

台风“康森”对防城港市影响特点分析

利用MICAPS3.0常规天气图、防城港市自动站资料对第1002号台风"康森"路径及防城港市暴雨降水过程的原因进行分析,分析表明,1002号台风"康森"的移动路径和副高的位置相关;此次暴雨降水过程是由于在"康森"发生发展的整个过程中,台风附近的对流层顶部始终伴随着强的辐散流场。"康森"进入南海后,低层的西南低空急流强盛,还受稳定强大的副热带高压阻挡,台风北侧偏东气流明显加强,从而使低层台风附近气旋性的气流辐合加剧;西南季风加强有利于气流辐合上升。另外,十万大山地形抬升作用使得西部地区降水明显增幅。     

惠州高潭一次特大致洪暴雨过程分析

利用2013年8月16—17日CFSR的0.5°×0.5°网格资料以及自动监测站数据,分析了发生在惠州市惠东县高潭镇及其附近地区的特大致洪暴雨过程,结果得到:"尤特"登陆后残余环流长时间的少动维持,有利于西南(偏南)气流源源不断向高潭及其附近的暴雨区输送充沛的暖湿水汽;西南气流与偏南气流的交汇形成中尺度能量锋和露点锋,有利于暴雨的发生发展;强降水期间,高潭及其附近地区上空存在不稳定层结和较强的上升运动,以及低层辐合高层辐散的有利配置,另外,强降水区及其西侧的对流层中还存在着一个逆时针旋转的垂直风场;"U"型地形和喇叭口地形及近地面层的风场辐合,为白盆珠至高潭附近地区的暴雨起到非常重要的增幅作用。     

0505号“海棠”台风暴雨数值模拟试验和分析

利用中尺度数值模式WRFv2.2较好的模拟结果, 并结合NCEP再分析资料、 地面自动站降水资料以及实况雷达回波资料对台风 “海棠” 造成的浙闽地区特大暴雨进行分析。研究发现, 这次暴雨属于台风中心北侧附近的螺旋云带降水, 主要是由边界层强中尺度辐合带直接影响造成的, 降水伴随着辐合带发展; 边界层顶的强东风急流和对流层低层强偏南气流在浙闽地区的交汇是强辐合带的成因; 台风向西北方向移动相伴东风急流和强辐合带的北移, 这是本次暴雨出现稳步北抬的原因。台风的三支不同气流在浙江南部和福建北部地区交汇上升, 起到了水汽通道和能量输送以及建立不稳定区的作用, 提供了暴雨的增幅与维持, 而气流的汇合主要发生在边界层内, 这也是中尺度辐合带高度受限于边界层的原因。浙闽地区复杂的中尺度地形对本场暴雨的发生有重要作用, 为暴雨的增幅做出了重要贡献, 但是, 对边界层不同气流造成的中尺度辐合带而言, 地形的作用较小, 仅可阻挡降水向西延伸。     

边界层急流在粤东暴雨中心两次极端强降水过程中的作用

基于广东省气象观测资料、汕尾多普勒天气雷达产品和全球再分析资料CSFR,分析了 2013年8月和2018年8月发生在粤东暴雨中心的破纪录极端强降水过程,阐明边界层急流的作用。结果表明:(1)两次过程的主要影响系统分别为长时间缓慢移动的1311号台风尤特残余环流和季风低压外围环流,当粤东暴雨中心处于台风环流东南侧和季风低压东侧时,边界层急流在该区域辐合抬升,形成的中尺度能量锋利于强降水的触发;(2)边界层急流为强降水提供了充沛的、源源不断的水汽条件,同时配合特殊地形的摩擦、阻挡等作用,在粤东暴雨中心内形成了明显的水汽通量辐合;(3)持续性强降水发展期间,大气层结长时间处于不稳定状态与对流层低空暖湿平流的不断输送密切相关。两次过程中不同点主要表现为边界层急流强度和风向不同,由此带来的气流辐合方式和强降水范围有明显的差异,季风低压影响过程中边界层急流作用更显著。     

1311号超强台风“尤特”强降雨过程综合分析

利用常规资料、地面加密观测资料和NCEP再分析资料,对1311号台风"尤特"进入广西减弱成低压引发的强暴雨过程进行了综合分析,结果表明:进入广西后,低压北部有冷空气侵入,导致降水增强;大陆高压阻挡了台风往西行;低层季风气流稳定的水汽输送与中纬度冷锋前部的东北气流的辐合有利于强暴雨过程的持续发展;强暴雨主要发生在大瑶山、大容山以及六万大山山脉迎风坡和喇叭口地带上,地形抬升对暴雨增幅有明显的作用。     

“98.7”海南暴雨天气成因初探

分析海南暴雨产生的水汽条件、能量条件、抬升条件、环流形势的演变及主要影响系统,发现副高西南缘的东南气流和西南季风带来的西南气流的双辐合是暴雨产生的有利机制,由于迎风坡效应,海南岛在西南季风期间的降水,南部明显大于北部,低空急流是暴雨形成的有利条件。     

"98.7"海南暴雨天气成因初探

分析海南暴雨产生的水汽条件、能量条件、抬升条件、环流形势的演变及主要影响系统,发现副高西南缘的东南气流和西南季风带来的西南气流的双辐合是暴雨产生的有利机制,由于迎风坡效应,海南岛在西南季风期间的降水,南部明显大于北部,低空急流是暴雨形成的有利条件。     

基于数值模拟对一次广西前汛期回流暴雨形成机制的分析

使用WRF对发生在2010年4月28—29日一次广西前汛期回流暴雨过程进行了数值模拟,并通过诊断分析,研究了回流暴雨的形成机制。结果表明：冷空气受南岭、武夷山脉阻挡未能直接影响华南西部,其东移入海后,华南西部处入海高压后部,等压线呈“东南—西北”向,低层风向顺转为东南风,由于经南海回流的东南气流相对于孟加拉湾西南气流和越赤道气流是干冷的,不同性质气流汇合形成锋面、辐合线,提供了抬升条件,这是回流形势的形成过程;从θe和湿位涡诊断发现,边界层条件性对称不稳定和中低层对流性不稳定是此次暴雨中尺度对流系统发生发展的不稳定机制;边界层辐合和能量锋锋生是暴雨的主要触发条件;在暴雨增幅前不稳定能量有一个积累过程,边界层能量锋锋生和辐合抬升促使不稳定能量释放,使暴雨增幅;湿位涡负异常对暴雨预报具有指示意义,水平螺旋度正值增大与暴雨增幅有较好的对应关系;此次回流暴雨发生在边界层锋的两侧,边界层存在锋区表明此次回流暴雨在基本性质上仍属锋面降水。     

2013 年6 月江西一次持续性暴雨过程分析

利用常规观测资料、卫星云图和地面加密观测资料以及NCEP 再分析资料等,对2013 年6 月26—29 日江西持续暴雨过程进行天气动力学诊断分析和中尺度分析。结果表明: (1) 此次持续暴雨过程是西太平洋副热带高压、季风涌、冷空气以及青藏高原东传的短波槽共同作用的结果;(2) 对流层低层水汽辐合加强,以及低层辐合和高层辐散使垂直运动厚度和强度增大,有利暴雨强度增强;(3) 冷暖交汇区上升支气流与其北侧的下沉气流同时加强,也有利于暴雨增强;(4)对流层低层西南急流的日变化与强降水在后半夜至凌晨开始加强关系密切;(5) 该过程伴随着一系列γ或β中尺度对流系统发生、发展、合并,导致了赣北地区持续暴雨或大暴雨;(6) 中尺度强雨团有向地面辐合线区域和对流性不稳定大值区移动发展的趋向。     

2013年6月江西一次持续性暴雨过程分析

利用常规观测资料、卫星云图和地面加密观测资料以及NCEP再分析资料等,对2013年6月26—29日江西持续暴雨过程进行天气动力学诊断分析和中尺度分析。结果表明：（1）此次持续暴雨过程是西太平洋副热带高压、季风涌、冷空气以及青藏高原东传的短波槽共同作用的结果;（2）对流层低层水汽辐合加强,以及低层辐合和高层辐散使垂直运动厚度和强度增大,有利暴雨强度增强;（3）冷暖交汇区上升支气流与其北侧的下沉气流同时加强,也有利于暴雨增强;（4）对流层低层西南急流的日变化与强降水在后半夜至凌晨开始加强关系密切;（5）该过程伴随着一系列γ或β中尺度对流系统发生、发展、合并,导致了赣北地区持续暴雨或大暴雨;（6）中尺度强雨团有向地面辐合线区域和对流性不稳定大值区移动发展的趋向。     

山东春季一次江淮气旋暴雨过程的诊断分析

利用常规观测资料、山东自动站资料以及NCEP/NCAR1°×1°逐6h再分析资料,对2013年5月26日山东气旋暴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次暴雨是由高空低涡切变线和地面气旋共同影响产生。暴雨发生在深厚的暖湿气流中,高低空系统随高度略向北倾斜,冷空气比较弱,暴雨落区主要位于地面气旋中心北部的东南气流里。在这次暴雨过程中,850hPa西南急流与东南急流对能量锋区的形成与维持起到关键的作用,暴雨的落区主要位于能量锋区内并偏于θse高值区一侧。此次气旋暴雨也是发生在深厚的强上升运动区内,在这次过程中暴雨落区及其移动与强的上升运动中心的相关性比较好。暴雨的辐合中心主要集中在950hPa附近,比一般暴雨的辐合层(一般在900hPa附近)高度更低,说明边界层辐合对于气旋暴雨的重要性。暴雨过程中,700hPa山东 MPV1为正值,MPV2为负值;700hPa等压面上MPV1正值中心与该层上的低涡系统对应比较好。     

华南一次特大暴雨诊断分析及数值模拟

用NCEP/NCAR再分析格点资料对2009年5月23-24日发生在华南的特大暴雨过程进行了诊断分析,并利用中国新一代GRAPES模式进行了数值模拟研究。结果表明：副高稳定维持,西侧偏南气流引导季风云团北抬;水汽来源主要为孟加拉湾西南气流和南海东南气流,水汽辐合主要集中在925hPa-850hPa,具有明显日变化特征;垂直上升运动提前约6小时于强降水的出现,暴雨中心位于最大垂直速度中心附近。模式成功模拟了暴雨过程的雨带分布及环流形势演变,显示中尺度涡旋是造成暴雨的主要影响系统,其不仅造成陆地的低层辐合高层辐散,还为暴雨区提供了正涡度,促使2个中α尺度对流系统的生成和发展东移,直接导致暴雨的发生。     

台风“韦森特”登陆后暴雨的成因分析

采用常规气象资料、区域自动站资料以及NCEP/NCAR分辨率1°×1°再分析资料,对2012年1208号台风"韦森特"登陆影响下,珠江三角洲和粤西地区的暴雨过程进行分析。分析了"韦森特"登陆后的高低空环流形势和辐合辐散场、西南季风的活动以及水汽输送情况。结果表明:1)西太副高高压脊西伸加强,且脊线位置维持,抑制了"韦森特"的北上,有利于其登陆后移速不致过快,为"韦森特"西北西行过程中产生持续性暴雨提供了稳定的背景场。2)100°E附近、108°E附近两支越赤道气流及索马里急流的加强,使西南季风进一步发展,为台风登陆后的降水补充大量水汽、热量和动量,有利于其降水发生维持。同时,水汽输送大值带穿过中南半岛,源源不断地向台风环流输送水汽。随着台风登陆后西北移动和西风大值区北抬的影响,水汽通量大值区和水汽通量散度大值区相应北抬,对暴雨增幅的发生有一定的作用。3)台风登陆后,高空辐散明显加强,强于低层辐合,高层流出的气流具有强的抽吸作用,为强降水的发生提供了动力抬升条件。     

1804号台风“艾云尼”造成广州市特大暴雨的成因分析

利用常规观测资料、加密自动站资料、NCEP 2.5°×2.5°逐6 h再分析资料和广州多普勒雷达资料,对1804号台风"艾云尼"造成广州6月8日特大暴雨降水进行了成因分析。结果表明:"6·8"广州特大暴雨呈现与地形相关性大的南北带状分布特征;特大暴雨是由"艾云尼"本体对流沿切向发展的较强的螺旋云带产生,前期西南季风的爆发以及南海偏东风的低空急流为特大暴雨的产生提供充足水汽条件,低层辐合高层辐散的配置、不稳定能量积聚释放都为暴雨发生提供了条件;暴雨发生时降雨回波列车效应明显,暴雨过程具有雨强、累积雨量较大的特点。     

三峡谷地三类突发性中尺度暴雨概念模型研究

利用2003—2013年湖北省三峡谷地加密自动站资料、常规观测资料、NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对三峡谷地突发性中尺度暴雨过程进行分型,并从环流背景及天气系统、环境场、地形影响等方面分别进行分析阐述,确立有预报意义的概念模型。结果如下:2003—2013年间,三峡谷地突发性中尺度暴雨过程分为西南低涡前冷暖切变结合型、东北冷槽尾部南北气流汇合型和副高内部边界层辐合型三类。其中,西南低涡前冷暖切变结合型,以天气尺度强迫为主,低层冷暖切变结合区对中尺度暴雨预报指示意义强,地面上以北风气流为主,峡谷入口处南侧迎风坡抬升作用强,峡谷附近温度场呈Ω型,中尺度对流系统(MCS)形成后多沿峡谷向东移动;东北冷槽尾部南北气流汇合型,天气尺度系统明显,低层冷切变尾部辐合区对中尺度暴雨预报指示意义强,地面上南、北两支气流并存,在峡谷入口处交汇进入峡谷,MCS形成后多由北向南移动;副高内部边界层辐合型,以边界层辐合和地形强迫抬升为主,边界层弱切变对预报指示意义强,地面上以偏南气流为主,进入峡谷后受地形阻挡作用,形成逆时针旋转的中尺度辐合中心,配合峡谷入口北侧迎风坡地形抬升作用,动力强迫达到最强,MCS形成后多由南向北移。在上述分析基础上,建立了三峡谷地三类中尺度暴雨概念模型。     

2009年6月重庆区域暴雨的成因分析

利用重庆逐日观测资料和NCEP/NCAR再分析资料探讨了2009年6月重庆暴雨的多尺度环流特征,结果表明:2009年6月重庆出现了历史少见的3次区域性暴雨天气过程,3次暴雨过程的发生与高空急流区Rossby波能量传播的下游效应有关;西太平洋副热带高压的3次西伸加强了副热带高压西侧的南风急流,使得季风涌北上为重庆地区提供了充沛的水汽和能量;而东北冷涡的异常活跃,使得低涡后部的冷空气频繁南下;西南低涡是造成3次区域性暴雨的直接影响系统,低涡移动发展导致低涡东部气流辐合加强,较强降水主要出现在低涡东侧的切变附近。     

“灿都”影响四川“100722”暴雨天气过程分析

利用地面自动站降雨量资料和NCEP 1°×1°的每6小时再分析资料,从能量、南风脉动、温度平流和地形作用,分析了登陆台风＂灿都＂减弱后其外围偏东南气流向北输送造成四川盆地西部持续暴雨天气过程。结果表明：蒙古高压加强发展,然后与西伸加强的西太平洋副热带高压合并,形成阻塞形势、高空副散流场和西南季风的活跃都有利于南海源源不断的水汽输送到暴雨区辐合上升;暴雨发生在大气不稳定的层结环境中;台风登陆形成南风脉动造成暴雨区风速风向辐合明显,低层暖平流触发MCS发生发展,形成强降水;地形抬升作用加强暖湿气流辐合上升运动,促使暴雨增幅。     

一次重庆特大暴雨过程的中尺度分析

利用NCEP格点再分析资料、地面实况资料、TBB资料以及雷达资料对2011年7月6 7日重庆大暴雨过程进行了分析研究。结果表明,此次暴雨过程中切变线附近发展起来的中尺度对流系统是暴雨产生的直接原因,且从动力、热力、水汽条件以及能量等方面分析表明重庆东北部已具备暴雨发生的有利条件。通过雷达产品的分析可知,两个阶段降水的中尺度特征不同:第一阶段降水,径向速度场上出现逆风区,对应逆风区的回波较强,雨强较大,且垂直风廓线VWP显示高空有偏西偏南的强风速带下传,从而形成较深厚的西南气流风场;第二阶段降水,径向速度场上出现强度不对称的"牛眼"结构,存在风速辐合,同时VWP显示中低层有深厚的冷空气楔入,使暖湿空气抬升,降水在经过短暂的减弱后再次加强。