“16·7”华北极端强降水特征及天气学成因分析

2016年7月19-20日华北出现了当年入汛以来最强降水过程。此次降水过程为一次影响范围广、累积雨量大、持续时间长的极端强降水过程,其强度较"96·8"强,仅次于"63·8"。以暖云降水为主,短时强降水特征明显,局地小时雨强强、且具有明显的地形降水特征。此次强降水发生在南亚高压东伸加强、副热带高压西伸北抬、中高纬度西风带低涡系统发展的环流背景下,黄淮气旋、西南和东南低空急流的异常发展以及水汽的异常充沛表明此次强降水过程动力抬升和水汽条件非常有利。强降水过程表现出明显的阶段特征,主要分为两个阶段:19日凌晨至白天为高空槽前偏东风导致的地形强降水、19日夜间至20日为黄淮气旋系统北侧螺旋雨带造成的强降水。第一阶段的降水主要与高空槽前偏东风/东南风急流的发展有直接关系。这一阶段对流降水旺盛,中层弱干冷平流以及低层强暖平流是对流不稳定能量的维持机制,强降水形成的冷堆与局地地形作用产生的中尺度锋生过程为对流持续新生提供了有利条件。第二阶段的降水主要与低涡切断和黄淮气旋的强烈发展有关。该阶段降水对流相对较弱,黄淮气旋进入华北以后移动缓慢,从而造成降水持续时间较长。     

梅雨期经大别山两侧暴雨中尺度低涡对比分析

通过统计分析2007-2011年梅雨期间江淮流域暴雨日数和低涡过程,结果表明低涡暴雨占41%,且绝大多数为浅薄低涡(700 hPa以下),此类低涡易受大别山地形影响。在地形和高空引导气流的共同作用下,经大别山南侧沿长江流域及经山脉北侧沿淮河流域的浅薄低涡遇大别山绕行、爬坡同时存在,并且北部低涡增强大于南侧,进而影响到低涡暴雨形成沿淮河流域和长江流域的两条雨带。环境高低空急流的风切变配置状态不仅有利于浅薄低涡的气旋式增强,并且指示低涡东移路径与低涡位置。而势力较弱的低空急流受大别山南部地形的影响,也表现出有绕行和减弱的阶段,进而可影响到山北淮河流域低涡的强度增幅和伴随的暴雨强度比山南长江流域低涡强一些。绕行山脉南北两侧的低涡暴雨带的湿位涡特征表明,垂直剖面上湿位涡正斜压分量垂向梯度带的配置,且其强度与对应的降水强度成正比,沿淮河的北路低涡湿位涡因环境风场垂直切变大,其强度更强。数值试验结果表明,大别山地形对低涡路径的南北绕行、低涡强度的山前减弱山后加强以及水汽辐合的强弱有直接影响。山脉南部迎风坡的强辐合抬升以及山脉北部弧形背风处对气流的拉伸辐合汇聚,成为大别山地形有利于水汽辐合上升,增强低涡暴雨量的两个重要部位。由于大别山南段的主体部分范围高大,所以对绕行山南部的低涡影响更为显著。     

两种温室气体排放情景下中国汛期江淮暴雨低涡特征研究

本文基于一个水平分辨率为50 km的区域气候模式RegCM4(Regional Climate Model,version 4.0)的模拟与预估结果,对我国汛期江淮暴雨低涡在气候变化背景下的统计特征与合成结构进行分析,进一步对两种温室排放情景下未来中国汛期的江淮暴雨低涡特征进行预估。结果表明:RegCM4模式对环境要素及低涡都具有一定的模拟能力,低涡的伸展高度、生命期及暴雨位置模拟结果与观测较为接近,但模拟的低涡个数、最大暖区高度以及温、湿要素分布均比实际略偏低,而风速和低涡的强度模拟则偏强;在未来两种温室排放情景预估方面, RCP4.5(Representative Concentration Pathways,简称RCP)典型浓度排放情景下,暴雨低涡数量比例减少,强度减弱,但低涡发展高度仍以850 hPa为主,生命期多为2 d以内,低涡雨区分布及最大暖区高度均与历史时段相近;RCP8.5情景下,暴雨低涡比例明显大于RCP4.5情景,低涡发展高度以700 hPa为主,生命期达3 d的增多,强度增强,最大暖区厚度范围显著伸展。两种情景下均有低涡中温度锋区减弱,而湿度锋区增强,但RCP8.5情景减弱与增强更显著,显示更高的温室气体排放将导致未来出现更强的暴雨低涡,造成伴随暴雨的低涡灾害性天气的增加,因此应进一步深化对低涡暴雨灾害性天气发展趋势的研究。     

青藏高原低涡活动对降水影响的统计分析

利用1998—2004年逐日08:00(北京时,下同)和20:00 500hPa高空图、日雨量和青藏高原低涡(下称高原低涡)切变线年鉴资料,统计分析了冬、夏半年不同生命史的高原低涡对我国和四川盆地东、西部降水的影响。结果表明,冬、夏半年高原低涡以东部涡占多数,6-10月有三分之一的东部涡能移出高原。冬半年高原低涡出现次数少,约占全年的五分之一,但也可造成高原及其周边地区的雨雪天气,特别是生命史超过36h以上的高原低涡有近半数可移出高原,造成高原区域暴雨雪,四川盆地中雨,半数可造成云南大雨雪或暴雨雪。夏半年,随着低涡生命史的增长,高原低涡影响高原及其周边地区和我国其他地区的降水范围和强度在增大,生命史超过60h以上的高原低涡可造成高原暴雨、甘肃中雨以上、四川盆地暴雨或大暴雨及云南大部分地区大雨以上的降水,每年都有1～5次可影响到华中、华东地区产生大雨以上的降水。100°E以东的高原低涡,不论是否移出,均可造成四川盆地中雨以上的降水。影响四川盆地降水的高原低涡以偏东路径为主,但东南路径影响更强。     

2009年6月28-30日湖北区域性大暴雨诊断分析

利用NCEP资料、LAPS产品、地面自动站资料及卫星资料和多普勒雷达拼图资料,对2009年6月28—30日湖北区域性大暴雨过程的环流背景与动力、热力、水汽条件等进行了诊断分析。结果表明：此次过程是在贝加尔湖低槽东移、副热带高压加强西伸北抬、西南急流发展、低层切变线南压和低涡东移的条件下发生的;低空急流的发展使大气强烈转暖,低层辐合与正涡度、高层辐散与负涡度及其相互配合,为暴雨发生发展提供了有利的热力和动力条件;冷空气南下在高温高湿的长江流域形成锋区以及西南急流加强,不仅向暴雨区提供了充沛水汽,还与切变加强、低涡东移共同造成能量锋区锋生,沿低层θse能量锋区及切变线有多个对流云团和强回波生成引发区域性强降水。     

甘肃东部一次暴雪过程的诊断分析和数值模拟

应用NCEP1°×1°的6 h再分析资料和常规气象观测资料以及RUC模式高分辨资料,对2013年2月17日甘肃河东暴雪天气从天气实况、环流特征、水汽条件、动力条件及西北区域RUC模式输出的模拟结论进行了诊断分析。结果表明：高空冷槽、700 hPa低涡、地面冷锋是这次暴雪的主要影响系统;降雪前期,低层正涡度增强,低层辐合、高层辐散是暴雪发生的动力机制;降雪前期,由于低涡辐合作用,700 hPa高度以下,湿度猛增,为降雪提供了充沛的水汽条件;降雪中心和政上空有θse密集强能量锋区;西北区域RUC模式模拟的24 h内降水量范围、落区、量级与实况一致,模拟的地面风速偏大。     

2000—2009年5、6月华南暖区暴雨形成系统统计分析

利用2000—2009年5月和6月的NCEP 1 °×1 °再分析资料和气象台站常规资料,对产生华南暖区暴雨的500 hPa及以下的环流特征进行统计分析,并将影响暖区暴雨的环流系统划分为三大类型,即切变线型、低涡型和偏南风风速切变辐合型（简称偏南风型）。切变线型在南海夏季风爆发前以冷式切变为主,季风爆发后以暖式切变为主;低涡型在季风爆发前的发生次数远少于季风爆发后,在低涡中心的东北-东南方向最易产生暖区暴雨;偏南风型总体以西风风速切变辐合为主,而南风风速切变辐合在季风爆发后的比例有所增加。对影响暖区暴雨的高空槽分析发现,高原槽对暖区暴雨影响明显,其次为南支槽。低涡型最易受高空槽影响。对各种类型暖区暴雨的合成分析发现,各类型暖区暴雨500 hPa高空槽的位置特点均不相同,暴雨辐合中心均在850 hPa以下的低层,副高脊线距雨区约6～8纬距是产生华南暖区暴雨的重要天气形势。      

南支气流对高原低涡移出高原影响的数值试验

本文在对2000年以来移出青藏高原后活动时间长的高原低涡活动过程,进行对流层中层南支气流对高原低涡移出高原的影响的观测事实分析基础上,通过对2001年6月1～5日索县低涡移出高原活动的数值模拟和试验分析,得出了在高原低涡以南的南支气流减弱或者是没有南风或者是没有南风脉动的影响,会使低涡移出高原的速度减慢,移出高原12小时后减弱消失。低涡以南的南支气流起到了向低涡区输送水汽通量、正涡度平流的作用,提供利于低涡活动持续的条件。从而丰富了高原低涡东移的认识,为高原低涡洪涝暴雨的预报提供了科学依据。     

西南低涡对流云团及其降水的一些特征

基于FY-2C静止卫星红外和水汽通道资料,简单分析了发生在四川盆地的西南低涡暴雨云团生消过程,给出了一些有意义的云团生命特征。同时,结合相应的地面自动站降水资料,详细分析了卫星红外和水汽通道云顶亮温与对流云团降水之间的关系特征,结果表明:对于一完整对流降水过程,1小时内最低水汽亮温和水汽亮温增量能很好地描述地面1小时累计降水特征。然而,用静止卫星红外或水汽通道亮温来表征的云团降水特征是非常复杂的。尽管具有相同的最低云顶红外或水汽亮温,但对不同的对流过程其总体降水量级趋势不一样。而且,对于同一对流过程的不同发展阶段,即使出现云顶红外或水汽亮温一样,但其地面降水特征也是不一致的。甚至是对于同一时刻具有相同最低红外或最低水汽亮温特征的云,其降水落区与量级都不尽相同。正是这些复杂的降水特征,使得西南低涡对流云团的降水估算具有很大的难度。      

“96.7”特大暴雨大尺度环流形势分析

对“96·7”新疆大暴雨过程的大尺度环流形势进行了分析。结果表明：稳定的大尺度环流、南亚高压的双体型分布、伊朗副高的南北振荡、西太平洋到高的西件北进以及中亚体润的发展是此次大暴雨过程的环流背囊和天气学条件。暴雨区上空三支气流的时空配置所造成的水汽和能量输送及辐会上升运动是中亚低涡产生大暴雨的物理机制。中尺度系统的活动，又加剧了暴雨的强度。