广西低纬度地区暴雨环流特征分析

利用NCEP和ECMWF再分析资料,结合天气动力学原理,从西风带系统、副热带系统、青藏高原影响系统和热带系统对影响广西低纬度地区暴雨过程中的天气系统进行了分型,并给出相应的环流特征,为广西等低纬度地区的暴雨预报提供了参考依据.     

昭通市一次大范围暖区暴雨天气过程分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、昭通多普勒雷达资料 、自动站实时观测资料等,分析云南省昭通市夏季的一次伴有大范围短时强降水的暖区暴雨过程。结果表明：这是一次发生在有利的天气尺度背景下,由持续存在的地面辐合线触发抬升产生的暖区对流性降雨过程;这次过程的水汽来源于孟加拉湾、南海和西太平洋,同时700hPa水汽输送与降水的落区和量级密切相关,水汽输送越好,降雨量级越大;长期维持的上干冷下暖湿的不稳定层结,配合有利的水汽条件和适当的物理量场导致了此次连续性强对流天气的发生;垂直上升速度的大值区和降雨量级的大值区并不是一一对应关系,可以用来表征降雨的状态,但是不能用来定量表征降雨量级;持续存在的“逆风区”有利于连续性的短时强降水的发生;昭通市低层偏东风辐合导致的暖区对流性降水过程中,地形的辐合抬升起到了重要的作用。     

基于湖南CORS网的PWV时空变化分析及其在暴雨落区预报中的应用

针对2017-05-22~05-23湖南地区的一次暴雨过程,结合气温、气压等大气热动力条件,分析此次降雨过程的大气可降水量(precipitable water vapor,PWV)时空分布及其动态变化特征。研究表明,在水汽条件充足的情况下,降雨的形成需要强烈的水汽辐合上升作用,可以结合热动力条件来预判降水时间和强度;PWV与实际降雨量平面分布图的对比分析表明,PWV高值区和实际降雨落区基本重合,PWV时空变化分析对预测暴雨落区有一定的指示意义。     

温州“9．4”台风倒槽特大暴雨分析

运用T106数值预报产品、MM5模式结合Q矢量计算NCEP资料、天气实况及卫星云图等非常规资料,对1999年9月4日凌晨在远离9909号热带风暴中心的浙江省温州市引发的特大暴雨进行了探讨。发现秋季在厦门以南至广东东部登陆的台风,在浙中南沿海形成台风倒槽,该倒槽内的暖湿切变线的中尺度对流复合体（Mesoscale Convective Complex,MCC）是引起特大暴雨的重要条件。从计算得出的Q矢量散度分布看,本次特大暴雨降水发生时间和量级与该时段内温州经历的强Q矢量散度梯度发展有密切联系。同时,温州呈东北-西南走向的海岸线及境内雁荡山脉有利地形的抬升作用,对本次热带风暴倒槽降水中局地特大暴雨的形成有重要贡献。     

陇东南暴雨动态统计PP预报模型

利用1960~2001年NCEP再分析格点资料、陇东南4市31站的降水实况资料、及4个代表站的15~40 cm的地温资料,用11种物理量设计了86个初选因子,将预报区域分东、南、西3片,将天气环流分4型,采用判别分析方法求得陇东南暴雨初级判别函数3个、二级判别函数12个,构成暴雨的动力统计PP预报模型。回检情况,初级预报判别在正例概括90%~93%暴雨日的情况下,排空率可达63%~68%;二级动态判别东片、南片性能较好,预报技巧基本在60%以上,其中东片辐合气流型可达80%以上,西片整体要差一些,但相对于暴雨的实际预报水平,12个函数均具有一定的参考性。用2004~2005年7月实际资料检验,模型预报技巧可达39.3%;试验运行,模型解释应用T213数值预报12 h、36 h的资料,对2005年6月30日至7月2日陇东南出现的暴雨有较好的反映,两方面都说明了模型的实用价值。     

江淮梅雨期不同类型暴雨过程锋生特征分析

利用ERA5再分析资料和江苏省自动站降水量资料,根据运动学锋生原理,分析了2020年江淮梅雨期锋生特征和两类不同性质暴雨锋生的差异,揭示了不同层次锋生与降水的对应关系。研究结果表明：1)2020年梅雨期锋生特征显著,强降水与中低层锋生有较好对应关系,其中形变项占主要贡献,散度项次之,倾斜项最弱。强降水时段总锋生、散度和形变锋生作用叠加。2）江苏地区自北向南锋生特征有差异,强度逐渐减弱,锋生发展高度逐渐降低。不同类型降水锋生特征不同,对流性降水锋生范围偏大、发展层次高、锋生中心偏强,总锋生和各分解项叠加作用显著,稳定性降水锋生特征反之。3）典型过程对流降水“6.28”和稳定性降水“7.11”对比表明：锋区位置相近,锋生作用均出现在江淮切变线附近,锋区、切变线和θse密集带三者对应较好。降水落区有差异,对流性降水过程中,由于干冷空气的显著南压,使得主要降水发生在锋面南侧暖区,与多个次锋生中心相对应;稳定性降水过程中冷暖空气势力相当,降水主要集中在主锋区附近,触发机制和降水性质不同导致降水分布差异。4）两次过程垂直锋区由低到高均有向北倾斜的特征,“6.28”过程锋区南侧有显著暖湿气流输送,锋...     

弱天气强迫下一次暖区MCSs发生发展研究

2017年7月21日上午,石家庄地区出现了一次局地暴雨过程,强降水主要集中在石家庄市区及其东部、北部,数值预报产品和主观预报均漏报了此次暴雨过程。本文利用地面加密自动站、多普勒雷达观测资料、雷达风廓线、多普勒雷达四维变分分析系统（VDRAS）以及NCEP再分析资料,分析了造成本次局地暴雨的中尺度对流系统（Mesoseale Convective Systems,MCSs）的触发机制,讨论了该系统的传播方向和影响整体运动的主要因子。结果表明：1）本次强降水发生前受“副高”588 dagpm线控制,降水区高温、高湿,为降水的发生积聚了大量不稳定能量。由于太行山在石家庄附近由东北-西南走向转为西北-东南走向,东北气流在此处逆转为西西北气流,从而在山前形成东北风和西西北风的辐合线;河北东北部秦皇岛、唐山地区因强降水形成较强的雷暴高压、冷池,雷暴高压产生的气压梯度力影响东北风逐渐加强,加强的东北风气流引导冷池呈舌状逐渐西南方向移动到石家庄北部地区,在前述辐合线附近形成低层辐合、中层辐散的不稳定层结,与西部太行山迎风坡对东北气流的强迫抬升共同作用,触发了不稳定能量的释放。2）本次过程前期雷暴在发展加强过程中,MCSs降水形成的雷暴冷出流东北方向移动,移速缓慢,在与环境东北气流辐合的区域,不断有新的雷暴触发,使得雷暴向东北方向传播,此阶段风暴承载层平均风（即MCSs的平移方向）风速较小,MCSs的移动平流不明显,以“后向传播”为主,系统稳定少动,表现为“准静止状态”;随着风暴承载层平均风风速的增加,MCSs的移动方向可以通过Corfidi矢量法,由低空急流的反向矢量和1.5 km以上（850~300 hPa）的平均风速矢量合成得到,且此阶段MCSs自身冷池的移动方向与风暴承载层平均风（西北风）密切相关,对应的雷暴冷出流东南方向移动,使得西北偏冷风冷池出流与环境东南偏暖风形成辐合,在MCSs前部不断有雷暴单体新生,传播方向与平流方向一致,系统“快速”东南方向移动。     

气候变化背景下北京市短历时暴雨的强度及雨型变化特征

利用1961—2017年北京观象台站逐分钟降雨资料,根据《城市暴雨强度公式编制和设计暴雨雨型确定技术导则》,建立了北京市1961—1990年和1991—2017年两个气候态下的暴雨强度公式和2 a重现期下历时30 min、60 min、90 min、120 min、150 min、180 min以5 min为时间段的设计暴雨雨型。结果表明：1）P-Ⅲ型分布曲线对北京市两个气候态下各历时降雨量的拟合效果最好,暴雨强度公式精度最高。2）对比1961—1990年和1991—2017年暴雨强度公式,整体而言,后者各历时重现期的暴雨强度值较低,但随着重现期的增大,两者的雨强差值也增大。3）1961—1990年和1991—2017年短历时雨型的雨峰位置系数分别为0.436和0.382,2 a重现期下前者的各历时雨峰位置比后者提前,各历时累积降雨均在初期增长较慢、雨峰前后增长较快,之后增速明显减缓。     

“莫兰蒂”台风暴雨的湿Q矢量和垂直螺旋度分析

利用NCEP FNL再分析资料和中国自动站与CMORPH融合降水资料对1614号台风"莫兰蒂"进行了非地转湿Q矢量和垂直螺旋度诊断分析。对比非地转湿Q矢量散度和垂直螺旋度的三维结构可见,低层正垂直螺旋度与台风移动和强度变化相对应,可作为台风演变的动力因子。而综合考虑了动力和热力作用的非地转湿Q矢量在台风暴雨预报中作用更突出,其中低层700 hPa上的非地转湿Q矢量散度辐合值大于20×10^-16/(hPa·s^3)可作为台风暴雨落区和强度预报的重要参考量,其所对应的辐合区变化与台风暴雨落区变化有较好的对应关系,此外,湿Q矢量散度的三维结构反映了台风内部存在明显的中尺度对流系统,中尺度对流云团不断生消使得台风暴雨维持。     

北京地区景观城市化进程对暴雨过程的影响——以“7·21”暴雨为例

利用美国环境预测中心（NCEP）和美国国家大气研究中心（NCAR）等美国科研机构开发的气象模式WRF 3.8版本,采用北京地区不同时期的土地利用数据,选取影响北京的一次典型暴雨过程,应用包含多层城市穹顶模式的模式参数化方案对其进行模拟研究。从小时降水模拟结果来看,景观城市化区域（城市下垫面）的扩张使得暴雨持续更久,使用2010年土地利用数据模拟的2012年7月21日暴雨过程小时降水量大于16 mm的时长较使用1990年土地利用数据模拟的结果增加了1 h;从累积降水结果来看,使用2010年土地利用数据模拟的24 h累积降水大于150 mm的区域较使用1990年土地利用数据模拟的结果增加了1534 km ²。本文中模拟的逐小时降水与实际情况存在一定的差距,未来的工作会深入研究模式的参数化方案和降水产生的机理进而深入地研究景观城市化进程对暴雨过程的影响。进一步研究需针对城市人为活动产生的大气气溶胶粒子、景观城市化密度变化等因子,探究景观城市化对暴雨的可能影响。