贺兰山东麓罕见特大暴雨的预报偏差和可预报性分析

提要:利用常规气象观测资料、银川CD多普勒雷达探测资料和ECMWF、T639、WRF、NCEP/NCAR等模式资料,分析了宁夏气象台漏报的2016年8月21日夜间贺兰山东麓历史罕见特大暴雨天气过程的成因,探讨了重大预报误差之缘由和可预报性,结果表明:(1)ECMWF、T639、WRF三种模式均预报宁夏中北部有15 mm以下的降雨,量级显著偏小是漏报诱因;而ECMWF降雨预报结果明显优于其他模式。(2)2016年8月中下旬西太平洋副热带高压持续偏强、位置偏北,21日达最强,在588dagpm线控制下,592dagpm线从宁夏南部东退,受低层切变线、辐合场和低空急流及贺兰山地形的共同影响,引发了宁夏极为罕见的特大暴雨。当地预报员对于极端暴雨事件预报经验匮乏,对副热带高压强盛、位置偏北的极强暴雨环流形势演变了解和认识欠缺。(3)源于东海的中低层偏东气流在西行中形成东南和南风低空急流,并在贺兰山东麓建立一暖性辐合线,由于贺兰山地形阻挡了气流的移动而产生的绕流、摩擦辐合及迎风波抬升,延长了降雨时间,对暴雨的增幅有促进和加强作用,预报中忽视了贺兰山地形对降雨影响。(4)对暴雨预报有效的物理量场θ_(se500)-θ_(se850)0K、θ_(se500)≥337K和θ_(se850)≥337K、K指数≥38℃、LI≤-3、Q_(700)≥12kg·kg~(-1)等指标掌握应用不熟练。分析结果表明:对于8月21日特大暴雨预报员可提前6h确定暴雨落区、订正降雨量级达到暴雨,可做到过程不漏报,但是经订正后的预报无法报出历史罕见的极端暴雨。     

地面倒槽暴雨的形成机制研究

应用常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料,分析山东不同天气类型的暴雨过程,发现在有冷暖空气相互作用的锋面过程中,地面倒槽顶部是首要的暴雨落区。地面倒槽暴雨的形成机制为：1）地面倒槽与850 hPa水汽辐合中心相吻合。2）地面倒槽的形成是低层暖平流作用的结果,地面倒槽的东南风一侧,为低层暖平流中心,暖平流导致暖锋前负变压明显,形成地面倒槽。3）地面倒槽为冷空气和暖湿气流交汇区,在其经向剖面上,可见整个对流层具有冷锋完整的热力、动力空间结构特征。后倾槽时,锋面抬升作用导致强上升运动出现在锋后,暴雨趋向于出现在倒槽后部东北气流中。前倾槽时,强上升运动区与向上凸起的θe舌状高值区吻合,潜在不稳定能量释放产生暴雨,暴雨区位于倒槽附近。     

不同同化方案在一次梅雨锋暴雨预报中的应用研究

基于ATOVS辐射率资料和GTS常规观测资料融合,通过不同化任何观测资料的控制试验、3DVAR同化试验和ETKF-3DVAR混合同化试验,对2013年7月4—5日一次梅雨锋暴雨天气过程进行模拟分析。结果表明:混合同化方案能够明显地提高暴雨预报准确率,且有效改善了风场、温度场和相对湿度场等各个气象要素的初始场结构,而这些气象要素对于暴雨的预报准确性具有重要作用。且混合同化方案对于中低层大气改进效果较为明显。在数值积分过程中,随着时间的推移,混合同化方案的优势逐渐减弱。     

动力相似法在一次大暴雨过程中的应用

利用NCEP再分析资料、ECWMF预报风场和历史降水量资料,分别采用前人提出的相似量和本文改进的相似量进行动力相似选择试验。结果表明:改进后的相似量的相似选择效果最好。对于南充2012年7月4日区域大暴雨过程,用改进相似量筛选出与此次过程最相似的历史个例,进行对比分析后,发现最相似个例风场与预报风场在形状、强度和影响系统空间配置都很相似,降水实况接近。表明最相似个例的风场和降水资料对该次大暴雨过程的降水量级、落区预报有较高的参考和指示意义。     

恩施“6·24”暴雨中尺度系统特征分析

利用常规观测资料、自动区域站雨量、卫星TBB资料、雷达资料,对恩施州2016年6月24—25日发生的一次大范围暴雨过程进行分析。结果表明:本次强降水,具有典型的两槽一脊"单阻型"梅雨环流特征,在有利的大尺度环流背景下,在高空槽、低层低涡切变、西南急流、地面中尺度辐合线等中尺度天气系统的共同影响、相互作用下,形成了此次大范围强降水。此次暴雨空间上分布不均,局地性强,表现为明显的中尺度对流性特征,雷达回波图上降水性质表现为混合型降水,暴雨的直接影响系统是中β尺度对流系统,且中β尺度对流系统在多个中尺度对流云团合并后加强,时间尺度约为5 h。此次暴雨过程是在上干冷下暖湿强的大气层结不稳定条件下,梅雨锋、边界层辐合线和地形槽的触发作用将前期积累的能量释放产生的强对流天气,同时,副高外围西南气流将南海和西太平洋的水汽向恩施输送,为暴雨的发生提供了有利的条件。     

华南前汛期持续性暴雨年代际变化特征及成因

应用福建、广东、广西243个气象站1961-2012年逐日降水资料,构建华南前汛期暴雨强度指数,揭示了前汛期持续性暴雨年代际变化特征及其可能机理。研究表明:前汛期持续性暴雨经历了多发（1961-1972年）-少发（1973-1991年）-多发（1992-2012年）3个阶段,目前仍处于多发期,具有持续时间较长且强度增强的特点;由于前汛期降水的低频振荡受热带低频信号北传的调制,因此,导致这种显著年代际变化的可能成因是热带低频信号北传的周期和强度的年代际差异,当热带低频信号北传至华南时低频周期长（短）且强度强（弱）,则前汛期易出现持续时间长（短）且强度强（弱）的持续性暴雨。     

2012年夏季秦巴山区暴雨过程的地形作用诊断

利用NCEP/NCAR的1°×1° FNL再分析资料对2012年7月3—4日发生在陕西南部秦巴山区暴雨过程的成因及地形对暴雨的作用进行了诊断研究,同时利用中尺度模式WRFV331模拟了暴雨过程,结果表明：500 hPa高原槽、700、850 hPa的低涡切变线和副高外围西南气流是暴雨的主要影响天气系统。700 hPa副高外围的西南气流从云贵高原推进到秦岭南坡并沿坡爬升,同时还与山前的偏东气流汇合而形成气流辐合区,致使气旋性涡度增大,辐合抬升作用造成强垂直上升运动,低层低涡切变线得以发展和维持,秦岭南坡产生了大暴雨,秦巴山区地形对暴雨有显著的增幅作用。高原槽中冷空气从秦岭以北向南侵入,大巴山以南的西南暖湿气流向北推进,在冷暖空气的交汇地带形成斜压锋区;地形的辐合抬升作用加强中低层大气锋生,增大大气斜压不稳定性,触发不稳定能量的释放,有利于暴雨的发生。暴雨发生期间秦巴山区在垂直方向上,雨水、云水、冰晶的大值中心相互对应,存在“播撒—供给”效应,有利于雨水粒子增多,导致山区出现了强降雨。     

台风移动规律的研究 Ⅰ.非绝热加热与水平温度分布的影响

根据大气运动原始方程组导出一个支配台风中心移动的基本方程。方程中包括了非绝热加热、温度场分布、地形与摩擦等各种可能影响台风移动的强迫因子。对非绝热加热与水平温度分布的作用所作分析表明,非轴对称的非绝热引导作用可使台风加速、减速或转向运动;温度场上的冷区对台风有吸引作用。