南疆东风急流暴雨与非东风急流暴雨的观测特征及天气系统差异

中国季风区的区域性暴雨过程大多与低空急流有关,然而在干旱、半干旱地区,每一次暴雨过程却不一定都有低空急流配合。根据南疆44个国家气象站1971-2020年5-9月逐日降水资料和2011-2020年逐小时降水资料,以及若羌站每日2次的探空资料,利用统计方法,分析了近50 a南疆东风急流暴雨与非东风急流暴雨的观测特征差异,以及造成二者的天气系统差异。结果表明：近50 a南疆东风急流暴雨日数略少于非东风急流暴雨日数,二者均呈增加趋势,但东风急流暴雨日数的增加趋势更显著;东风急流暴雨日数占南疆总暴雨日数的比例呈增加趋势,非东风急流暴雨日数占比呈下降趋势。南疆暖季东风急流暴雨日数在5月最多,非东风急流暴雨日数在7月最多,二者均在9月最少。20世纪70～90年代,南疆暖季以非东风急流暴雨为主,自21世纪起,以东风急流暴雨为主。南疆西(东)部地区的暴雨日数相对较多(少),且以东风(非东风)急流暴雨为主。短时强降水事件在南疆暖季非东风急流暴雨中出现的比例明显高于东风急流暴雨;约80%(60%)的东风(非东风)急流暴雨日的平均降水时数大于(小于)6 h,东风(非东风)急流暴雨以夜(日)雨为主。南疆暖季东...     

冷涡背景下吉林省双台风暴雨诊断分析

利用常规气象观测资料及NCEP1°×1°再分析资料,从环流背景、物理量场等方面对吉林省2018年8月23—26日发生的一次暴雨过程进行了分析。结果表明：(1)本次天气过程分为两个阶段,第一阶段受东北冷涡和台风(苏力)倒槽及双台风外围水汽影响,暴雨主要发生在吉林省中东部,第二阶段受冷涡诱发的低空低涡和减弱的台风(苏力)残余水汽影响,降水强度较第一阶段显著减弱,但影响范围较大;(2)第一阶段双台风外围的低空偏东风急流叠加形成来自日本海区域的暖湿水汽输送带,并在吉林省中东部强烈辐合,为暴雨的产生提供了有利的水汽条件;(3)第一阶段在冷暖平流作用下东北冷涡斜压发展加强与北上台风(苏力)倒槽相互作用在吉林省东南部产生暖锋锋生,斜压锋生下次级环流的发展及高低空急流耦合作用显著,有利于降水强度增强,同时Q矢量锋生函数对暴雨落区有一定指示意义。     

新型高效节能立轴岩心钻机的开发与应用

介绍了新型绳索取心钻杆及新型机械传动不停车倒杆立轴岩心钻机的特点及应用效果。分析了提高岩心钻探施工效率、降低成本、节能降耗的技术措施,同时提出了未来地质岩心钻机的发展方向及建议。     

2017年广州“5·7”暖区特大暴雨的中尺度系统和可预报性

2017年5月7日广州发生了特大暴雨,各家确定性业务预报模式均漏报了此次过程。本文利用常规观测资料和广州天气雷达资料对此次暖区特大暴雨过程的天气尺度背景、中尺度系统演变和可预报性进行了详细分析,同时通过分析ECMWF集合预报中成功预报出广州周边地区出现局地强降水与预报了弱降水的成员间的差异,探讨影响本次大暴雨发生的关键触发因子。结果表明：2017年“5·7”大暴雨的环境条件和动力强迫较弱,在弱风场环境下,冷高压后部东南风或偏南风回流,经过城市热岛区域,转为偏暖气流,与山坡下滑冷气流在山前一带形成的水平风场辐合,结合山前强水平温度梯度,共同触发了初生对流单体。其后,雷暴出流和边界层暖湿气流形成的辐合线又触发新生单体,并使已减弱的降水单体重新加强产生第二阶段强降水。前两个阶段的局地特大暴雨分别是由稳定少动的块状强回波单体发展到嵌有中涡旋的强单体和较长生命史的弱HP型超级单体造成的,第三阶段的大暴雨是由向南传播合并新生单体并随短波槽东移的带状回波造成;三个阶段成熟回波垂直结构上均呈低质心暖云降水的特点。由ECMWF集合预报成功预报出局地强降水与弱降水成员之间的差异可见,加强的温度梯度及地面风场辐合可能是本次局地强降水的重要触发因子。短期时效内数值模式难以做出暖区尤其是弱风场环境下暴雨以上降水预报,目前的监测和短时临近预警是主要手段。     

2017年5月7日广州特大暴雨微物理特征及其触发维持机制分析

2017年5月7日,广州经历了一次罕见的局地特大暴雨事件,刷新了多个雨量历史纪录,造成了严重的国民财产损失。本文利用双偏振雷达、二维雨滴谱仪、微波辐射计和风廓线雷达等多种新型探测资料,分析这次短时暴雨的演变过程和降水特征,并通过大气环境诊断和双多普勒雷达风场反演方法研究其维持机制。结果表明,此次降水过程发生在弱天气系统强迫条件下,大气层结表现为弱对流抑制、低抬升凝结高度、中等对流有效位能、较厚的暖云层,低层受暖湿气流影响但无明显急流。强降水是由中尺度对流系统直接产生的。午夜至凌晨的初始对流主要由偏南暖湿气流与地形相互作用产生,对流单体不断在后部触发并逐渐形成准静止的对流雨带;黎明至早晨,新生对流单体沿着成熟的强降水风暴出流与低层偏南暖湿气流的交界不断激发,后向传播过程更为显著,形成回波列车效应;此后降水以组织化的对流雨带不断南移。此次暴雨过程中的对流云团为典型的低质心降水云团,降水雨滴谱在高湿环境中表现为暖性降水的特征(小雨滴浓度非常高),但同时存在部分大粒子,从而导致更高的降水效率和局地强降水。不断加强的低层偏南暖湿气流对于对流系统的发展和维持具有重要作用。     

移出高原后长生命史高原低涡在不同移动路径下的大尺度环流特征及差异

利用NECP再分析资料及高空观测资料,对2000—2010年移出青藏高原后生命史长达3天或以上的高原低涡进行统计,并根据移动路径的不同将其分为东移、东北移和东南移三类,统计结果表明:在不同时间段,不同移动路径的长生命史高原低涡具有不同的活跃度,盛夏7月,东移个例远远多于东北移和东南移个例,东南移个例多于东北移个例;而在夏末8月,东南移个例则远多于东北移和东移个例。选取不同移动路径的个例,进行对流层中上层环流背景特征分析,指出其500hPa环流形势,温度平流及200hPa环流形势的共同特征和差异。分析结果表明:500hPa环流形势,副热带高压的位置、走向分布对长生命史高原低涡的移动路径有显著影响。东移、东北移、东南移三种路径,副热带高压依次减弱。印缅地区,东南移路径为季风低压,而东移和东北移路径则为季风槽或印缅槽,即东南移路径25°N以南具有相对较低的位势高度,有利于高原低涡的向南移动;200hPa环流,东移、东北移、东南移三种路径,南亚高压1252dagpm东伸脊点依次偏西。东移路径,南亚高压东伸脊点的明显偏东,使得高原低涡移出高原后受一致西风引导气流的影响,而对于东南移个例,相对北抬的南亚高压前及相对较深的110°E槽后的西北气流对高原低涡的东南移具有一定的引导作用。温度平流带随时间的走向与不同路径的移动方向有着较好的对应关系。移出高原后的长生命史高原低涡基本在平均冷平流带中移动,东南移的高原低涡个例具有相对较强的冷空气活动,使得高原低涡能够向相对较暖的南方移动。     

北方一次暖区大暴雨降水预报失败案例剖析

目前全球模式对暖区暴雨的捕捉能力有限,北方地区的暖区暴雨预报更是业务预报中的一个难点。2013年7月1—2日河北、天津等地出现了一次区域性大暴雨过程,降水由锋前暖区降水和锋面降水组成,特别是冀中的特大暴雨[409mm·(24h)~(-1)]暖区降水占60%以上。预报员对此次过程的预报量级显著偏小,特大暴雨、暴雨均出现漏报。各家数值模式预报均不能给预报员提供足够的有用信息,给预报带来很多困难,导致预报的失败。本文利用业务预报中常用的数值预报产品、加密自动站观测资料、常规地面、高空观测资料、新一代天气雷达资料等对此次北方暖区暴雨预报失败案例进行剖析,结果显示:高温高湿的环境中,未能捕捉到可触发对流的次天气及以下尺度的小扰动,如地面辐合线、阵风锋、冷池及中尺度涡旋等及其对强降水的影响,加之对中尺度对流系统的环境场条件,如低空急流、急流核的发展演变等的精细分析不足是导致强降水预报量级偏弱的重要因素;对于发生在深厚暖湿气团中的暖区降水的预报,需考虑高温高湿环境下地面辐合线、冷池及中尺度涡旋的相互作用对对流的触发及组织化发展导致的局地性、对流性强降水的产生;基于地面自动站资料和雷达资料等的短时临近预报可以弥补全球数值预报对中小尺度系统的捕捉能力的不足,提高暖区暴雨的预报准确率。     

影响青藏高原大气可降水量的因素及其变化特征

利用1979—2015年ERA-Interim全球0.5°×0.5°月平均再分析资料,计算了青藏高原水汽收支方程中的水汽局地变化项、辐散项、平流项和垂直项的相对贡献,并分析了各项的变化特征。结果表明:(1)在整层和近地层,水汽辐合辐散项占大气可降水量变化项的比例最高;在中层和高层,水汽平流项占大气可降水量变化项的比例最高。水汽辐合辐散与大气可降水量有更好的相关性。(2)水汽辐合辐散的空间分布整体为低层辐合高层辐散;在整层和近地层,高原东部为湿平流,其余大部分区域为干平流,在中层湿平流区域面积扩大,高层几乎都为干平流。(3)水汽辐合辐散年际变化表现为增加趋势,其中整层、近地层和中层增加趋势最明显;水汽平流年际变化表现为各层都呈下降趋势,其中中层和高层下降趋势最明显。     

湖南一次暖区暴雨的Barnes滤波客观分析

利用ECMWF高分辨率0.25×0.25格点资料、逐小时加密雨量观测资料,基于Barnes滤波原理,设计了3套从格点资料中提取中α尺度气象信息的方案,对2017年4月8日湖南的一次暖区暴雨过程进行Barnes滤波对比客观分析。结果表明:此次强降水过程发生在高空槽南侧的西南暖湿气流中,中尺度扰动是造成此次暖区暴雨的重要原因;通过选取不同参数的Barnes带通滤波方案,能够有效分离出中α尺度天气系统,进而剖析其一致性和差异特征,对中尺度雨团落区预报有很好的指示作用,同时,也可以作为判断滤波过程中产生虚假系统的参考依据,在实际业务应用中意义重大。     

福建沿海冷锋前暖区和季风槽大暴雨环境背景与对流系统特征

2018年5月7日冷锋前暖区暴雨和8月29日华南季风槽暴雨,这两次大暴雨都是由广东和闽南地区的沿岸线状中尺度对流系统产生,对其环境背景与对流系统特征进行对比分析,得到主要结论如下:两次过程均有明显850 hPa和925 hPa低空急流;5月7日过程,对流层中低层条件不稳定较大,大气斜压性较强,对流有效位能和0～6 km垂直风切变相对较大,对流层中部存在明显干层,有利于强降水和雷暴大风的产生;8月29日过程,对流层中下层为弱的条件不稳定,准正压大气,更高的融化层高度,对流有效位能和0～6 km垂直风切变相对较小,垂直整层相对湿度高,有利于强降水而不利于雷暴大风的产生。两次过程风暴承载层平均风均来自西南方向,前者的平流比后者要强很多;厦门及其周边闽南地区大暴雨是由于后向传播导致相继多个较强对流雨团移过同一区域形成的;5月7日后向传播形成是一个对流雨团的阵风锋与另一个对流雨团后侧的水平对流卷相遇触发新的对流导致的,新生对流来自陆地;8月29日后向传播形成则是低层暖湿气流遇到成熟对流雨团的后侧阵风锋触发新的对流,新生对流位于海上,持续移入陆地。5月7日导致大暴雨的对流系统中冰相过程和暖云过程对...