基于降水量的全国地质灾害潜势预报模式

利用1949～2003午的地质灾害资料和气象资料，文章分析了我国滑坡泥石流等地质灾害的时空分布特点及其与降雨的关系，指出我国地质灾害的发生在空间上具有广域性、地域性和局地性，在时间上具有季节性、夜发性和午际变化等特点，这些特点与降雨量分布的关系非常密切，说明降雨是滑坡、泥石流等地质灾害的主要激发因子。进一步研究表明：降雨诱发地质灾害可归纳为三种概念模型，即：当日大降雨型、持续降雨型、前期降雨型。在根据最新资料进行的地质灾害气象预警区划的基础上，分区建立了基于降雨量观测和预报的地质灾害气象统计潜势预报模式，并以此模式为主要技术方法建立了全国地质灾害气象预警业务系统，经过2003年和2004午汛期业务应用检验表明，具有较好效果。     

“23·7”华北特大暴雨过程的水汽特征

基于常规地面和探空观测以及ERA5再分析资料,分析了2023年7月29日至8月1日华北特大暴雨过程（简称“23·7”过程）的水汽输送、收支及其极端性等特征,探讨了太行山地形对持续性水汽辐合与垂直输送的重要作用。结果表明：此次过程发生在台风杜苏芮残涡北上,受高压坝阻挡,并有双台风（杜苏芮、卡努）水汽输送的有利背景下,降水时间超长、日降水量和累计降水量极大,在华北地区均有显著极端性。低层强盛的东南急流源源不断向华北地区输送水汽,暴雨区南边界和东边界均为水汽净流入,尤以南边界为主。偏东风在太行山东麓地形高度梯度区强迫抬升,形成强的水汽辐合与垂直输送中心,并稳定维持,是造成此次特大暴雨的重要原因。持续的水汽输送与辐合使得整层可降水量最大值超过75 mm,距平超过气候平均3个标准差,具有较强的极端性。对比“23·7”过程与2016年7月19—20日华北特大暴雨过程的水汽特征发现,二者低层水汽来源不同,前者主要来自西北太平洋和我国南海,后者则主要来自我国南海和孟加拉湾;前者区域平均水汽辐合强度明显弱于后者,单位时间内较强的短时强降水站次亦少于后者,但影响时间长于后者,说明相较于雨强而言,超长的降水时间是产生“23·7”极端强降水更为关键的因素。     

一次华北飑线天气过程中环境条件与对流发展机制研究

利用多种观测和分析数据对2008年6月23日午后华北地区一次持续时间较长的强飑线天气过程进行了研究。分析表明这是一次在夏季冷涡背景下发生的强对流天气过程,相对孤立的MCSs在副冷锋附近发生发展。此次飑线天气过程中强风暴对流单体、超级单体活跃,对流组织化过程与地面风场辐合线以及锋面有紧密的关系。天气分析表明22日夜间主冷锋过境后,变性高压后部的偏东风以及偏南回流导致在华北东部的锋区开始增强,通过地面观测订正的探空分析表明,对流天气发生前华北地区局地具有较明显的对流潜势。从23日午后开始,河套地区对流层中低层有明显的短波槽扰动发展,在冷涡后部有副冷锋向华北地区逼近,对流的触发与副冷锋密切相关,并通过次级环流方程进一步诊断了锋面所造成的垂直运动;来自气旋后部对流层中高层的强下沉气流,造成了华北地区垂直方向上干湿对比明显,形成较强位势不稳定,有利于对流的触发以及地面大风的形成。通过对垂直风廓线结构和飑线移动速度的分析,表明在此次过程中冷池边界扩张速度与低层风垂直切变大致相当,因此MCS具有较强的强度并维持较长时间。     

2003年6月24～25日江南特大暴雨数值模拟和诊断分析

采用NCAR、NCEP和FSL／NOAA等共同研制的新一代细网格WRF中尺度数值模式，对2003年6月24～25日江南地区出现的一次特大暴雨过程进行了数值模拟，并利用模式输出的高分辨率动力协调资料进行了初步诊断分析。结果表明：WRF模式比较成功地再现了高低空环流形势的演变及暴雨带的分布特征；低层切变线上分布不均匀的辐合区，中低层正涡度区、高层负涡度区的配置有利于造成较强烈的中尺度上升运动；同时有很强的湿度锋区，大气处于不稳定状态。分析发现，沿850hPa切变线的局地风暴相对螺旋度与暴雨有很好的对应关系。     

由河南“75·8”特大暴雨引发的思考

"75·8"特大暴雨在我国暴雨领域是一个非常典型的个例。40 a来还发生了其他类型的极端暴雨和突发性暴雨,都加深了对我国暴雨研究与业务的认识,引发了一些思考。暴雨是我国最主要的灾害天气,关系到国家安全、社会稳定和经济的可持续发展。暴雨预报也是我国乃至全球天气业务的重点之一,各级领导应该高度重视,加大对暴雨形成机制的研究,提高暴雨预报的准确率,减小由于暴雨灾害带来的巨大损失。近20 a来,得益于各种常规和非常规观测资料、高分辨率数值模式的发展及诸多先进科研成果的应用,我国暴雨预报业务步入崭新的发展阶段。但由于我国地域辽阔,受季风和多种气候带天气系统的影响,地形地貌多样,暴雨形成机理复杂,预报准确率和精细化程度仍达不到防灾减灾需求。近期我国暴雨预报业务发展的主要思路包括:加强对我国不同地区、不同影响系统的典型暴雨特别是极端性暴雨和局地突发性暴雨个例的分析研究,加深暴雨形成物理机制的认识;提高数值模式尤其是区域中尺度模式和集合预报系统对暴雨预报的性能;加强对模式物理过程和预报性能的了解,充分发挥各地各级预报员认识当地暴雨机理和积累预报经验的作用;提高多源资料综合应用能力,提高短时临近预报能力;建设现代化人机交互式预报业务平台,提升暴雨预报能力;加强对暴雨研究长期持续定向的投入,稳定预报员队伍建设;建立科研和业务的新型结合。     

2014年5月大气环流和天气分析

2014年5月环流特征如下:北半球极涡成准圆形绕级分布,中心强度为524 dagpm,较气候平均的强度偏强4~6dagpm,北半球高纬500 hPa位势高度呈4波型分布,我国中东部大部地区受偏西气流控制,多短波槽活动;副热带高压较常年明显偏西偏北,南方地区出现多次强降水天气过程。另外,南海季风爆发较常年同期明显偏晚。5月全国平均气温为全国平均气温16.5℃,较常年同期(16.2℃)偏高0.3℃;全国平均降水量73.8 nm,较常年同期(69.5 mm)略偏多6.2%。月内,我国主要天气特点是:华南江南暴雨频发,华北黄淮出现极端高温。     

2016年4月大气环流和天气分析

2016年4月大气环流特征为,极涡呈偶极型分布,主体强度较常年偏弱;中高纬环流呈4波型分布,北半球副热带高压面积偏大、强度偏强,西太平洋副热带高压北界维持在20°N附近,中纬度多短波槽活动。4月我国平均气温为12.6℃,较常年同期偏高1.6℃,为历史同期第二高值。我国平均降水量为62.2 mm,较常年同期偏多39.1%。月内我国共有3次主要冷空气过程,北方地区出现4次沙尘天气过程。我国南方降水过程频繁,共出现10次大到暴雨降水过程,江南、华南等地出现短时强降水、雷雨大风等强对流天气。     

热带风暴艾云尼持续性强降水成因分析

以热带风暴艾云尼(1804)为研究对象,利用常规、非常规观测以及NCEP分析资料等探讨了"弱"台风的持续性强降水成因。大尺度环流背景导致"艾云尼"引导气流很弱,台风移速缓慢,长时间维持在我国近海。南海季风爆发初期的异常强西南季风和台风马力斯(1805)的偏东急流将水汽、动量持续向台风环流输送。净水汽收支诊断显示:台风影响前期,水汽主要来自南边界;后期,东边界水汽流入增加,维持了台风环流的持续性水汽输入,造成广东沿海水汽通量辐合及高湿、高能环境条件的持续。广东沿海长时间维持较强东南向岸风,在海岸线及沿海地形作用下低层辐合持续,叠加高空辐散,为强降水的持续产生和中尺度对流系统的触发提供了有利动力条件,对流层低层东南风风速增强与降水量陡增吻合较好。台风中尺度对流系统活跃,伴随5个阶段的中尺度对流雨带的发生、发展。沿海地区对流不断新生、中尺度螺旋雨带发展、台风本体降水和外围中尺度对流雨带的叠加以及两条暖湿输送带中海上对流的移入等,共同造成广东沿海中尺度对流系统的持续存在和持续性强降水的产生。     

2005年“5.31”湖南暴雨过程触发维持机制

利用实时观测资料和NCEP 1°×1°的6小时再分析场,对2005年5月31日至6月1日湖南暴雨发生的大尺度背景、环境场条件以及触发、维持机制进行了分析和诊断.结果表明高低空急流的优势配置,耦合形势的建立以及高空急流右侧的强辐散场的存在为暴雨的发生提供了有利的环境条件;从低层到中高层偏南暖湿气流的突然爆发对暴雨对流系统的启动十分重要,暖湿空气在中高层凝结释放潜热,加热高层大气,对上升气流起到正反馈作用;200hPa大气的强"抽吸"效应对此次暴雨过程的维持和发展起着主导作用,并且和凝结加热相互作用.