两个不同季节台风引发广西特大暴雨的水汽和螺旋度对比分析

利用CMA热带气旋最佳路径数据、NCEP/NCAR再分析资料、广西区域自动气象站观测资料以及中国气象科学数据共享服务网提供的降水资料,对引发广西特大暴雨的深秋台风“海燕”(1330) 和盛夏台风“威马逊”(1409) 进行对比分析,结果表明:深秋季台风“海燕”特大暴雨中冷空气作用明显,而夏季台风“威马逊”则受西南季风影响较大。由于西南季风的作用,“威马逊”影响广西期间其水汽输送比“海燕”强,“海燕”则完全靠台风本身的水汽输送;而动力条件上,“海燕”则较“威马逊”强,表现为相对风暴螺旋度最大正值中心比“威马逊”大,同时广西上空的水汽辐合层厚度也比“威马逊”要厚得多。广西的降雨开始于东边界水汽输入达到最大值之后开始减小、南边界由水汽输出转为水汽输入且开始出现明显突增现象时,而最强降雨时段则发生在南边界水汽输入达到峰值的前后。相对风暴螺旋度正值中心与强降雨落区有很好的对应关系,并且有至少6 h的提前量,因此,相对风暴螺旋度在台风暴雨预报中可作为一个重要的参考因子。      

西北人影作业天气背景条件初步分析

利用高分辨率的气象台站观测资料、再分析资料、卫星遥感资料等,结合高分辨率区域气候模式模拟,对西北地区以及祁连山、天山、六盘山和三江源等试验区的降水场、气流场、水汽场等时空特征开展了研究。结果表明:精细化的降水资料能够刻画出西北试验区复杂地形条件下的降水场时空特征,研发的小时降水融合算法对西北地区高频降水分析是有效的;涝年,由于高原抽吸作用,试验区受低层形成的辐合气流所控制,容易形成降水;旱年,高原地表不存在大范围的辐合区,试验区被干冷的偏北风所控制,不利于成云降水。利用模式资料,分析了西北地区及四个试验区水汽场月、季、年气候特征,分析了水汽来源、大气可降水量、水汽收支情况以及年际变化情况。对MODIS和FY卫星反演的水汽产品进行了校准,并对西北地区水汽含量的气候特征进行了分析。     

2014年夏季一次那曲强降水的诊断分析和水汽来源的模拟研究

青藏高原作为“亚洲水塔”,研究其降水来源对我国水安全和水资源利用有重要意义。采用诊断分析和拉格朗日模式模拟的方法,对高原涡引起的一次那曲强降水进行了分析研究,确定了那曲地区的水汽来源并进一步量化了水汽源区对研究区夏季降水的贡献。结果表明：那曲上空上升运动强烈,且具备良好的水汽条件。有多次多个强对流云团相继生成,形成短时强降水。影响降水的绝大多数目标气块来自目标区域以南的相对较低的大气层,可追溯到孟加拉湾、阿拉伯海和印度洋。此外,青藏高原以西路径有一小部分目标气块来自中、低层大气。高层水汽主要为南亚高压反气旋输送。少数气块来自中国东部和南海。西边界和南边界的水汽输送为本次那曲强降水的主要来源,水汽源区主要为印度洋、阿拉伯海、印度、孟加拉湾、新疆和中亚。来自印度洋和阿拉伯海的水汽对降水区起到了关键的水汽贡献,局地水汽贡献忽略不计。     

CMIP6与CMIP5对历史大气层顶和地表辐射收支模拟的时空对比

基于云和地球辐射能量系统观测数据集（CERES),对比分析了耦合模式比较计划第五（CMIP5）和第六阶段（CMIP6）模拟的历史大气层顶和地表辐射收支的年际变化和空间分布,明确了多模式间不确定性大的关键区域。结果表明：在年际尺度上,除地表向上长波辐射外,CMIP6的辐射分量的集合均值较CMIP5更接近于CERES观测值,全球地表向下短波辐射的高估和大气逆辐射的低估在CMIP6中分别降低了1.9 W/m²和3.3 W/m²。除大气逆辐射外,CMIP6的辐射分量在多模式间的一致性较CMIP5提高。在北极,CMIP6对大气层顶反射短波、大气层顶出射长波和地表向下短波辐射的模拟偏差较CMIP5大。在南北纬60°,CMIP6对大气逆辐射的模拟偏差较CMIP5大。其他区域CMIP6的辐射分量更接近CERES观测值。CMIP6模拟的地表向下短波辐射和大气逆辐射的不确定性较大区域面积较CMIP5减小,但不确定性极大区域面积无变化。地表净辐射的不确定性空间分布在两代CMIP间变化甚小。青藏高原、赤道太平洋、热带雨林、阿拉伯半岛和南极洲沿海依然是地球系统模式模拟辐射收支不确定性极大的关键区域。     

1979-2018年青藏高原不同地区积雪季极端降水水汽来源分析

水汽是青藏高原水文循环的重要组成部分,对青藏高原地区的降水、水资源等有着重要的影响。本文利用FLEXPART方法,研究了1979-2018年青藏高原4个区域（青藏高原北部NEQXP、西北地区NWQXP、东南地区SEQXP和西南地区SWQXP）积雪季极端降水的水汽来源及相对贡献。研究表明：（1）NEQXP、NWQXP和SWQXP的年极端降水量和年极端降水日数显著增加,而SEQXP则不显著。（2）青藏高原4个区域极端降水的水汽贡献存在明显差异,SEQXP和SWQXP极端降水主要由阿拉伯海和孟加拉湾的水汽控制,而对NEQXP极端降水贡献最多的是本地蒸发,中亚地区的水汽对NWQXP极端降水的贡献占据主导地位。（3）阿拉伯海孟加拉湾地区、地中海地区、北非阿拉伯半岛地区、SWQXP、中亚地区和NWQXP逐年持续的水汽供应,引起NWQXP逐年极端降水的增加;而NEQXP极端降水增加更多是因为NWQXP逐年水汽增加;SWQXP极端降水增加是因为中亚地区和SWQXP逐年持续水汽的供给导致。这些结果有助于加深对青藏高原内部水汽循环差异和极端降水事件的认识,并从水汽来源的角度解释当前极端降水逐年增加的机制。     

内蒙古天气系统空中水物质及降水效率分析

文章利用NCEp再分析、小时降水量、探空、地面观测以及卫星资料等,从水汽、云水两方面,探究空中水物质及降水效率评估方法,分析了内蒙古自治区不同区域不同天气系统降水效率。5—9月各天气过程平均水汽初值为27mm,过程中水汽总输入量是水汽初值的36.7%,水汽降水效率为7.5%。各天气系统平均水物质总量为10mm左右,其中,水凝物初值较小,为2mm,水汽的凝结量为水凝物初值的4倍左右,过程水凝物降水效率大约为41%。全区降水效率较低,有较大的增雨潜力。     

台风“莫兰蒂”引发的福建和浙北暴雨分析

采用了NCEP的1°×1°格点资料,通过形势场、物理量场的诊断分析,研究了“莫兰蒂”台风暴雨。结果表明,西太平洋副热带高压和高空槽为暴雨提供了良好的大尺度环流条件。暴雨区的水汽条件是良好的,暴雨中心与水汽通量的辐合中心是一致的。暴雨区对应垂直运动最强区,暴雨的发生发展需要强烈且持续的垂直上升运动。在对流层低层,暴雨区的假相当位温都是随高度减小的,浙北地区存在假相当位温密集陡峭区,有利于该地暴雨的发生发展。湿位涡能很好的指示暴雨落区,福建暴雨主要是由对流不稳定引起,而浙北暴雨受正压和斜压不稳定共同影响。     

利用不同资料研究我国大陆上空柱水汽含量

利用1971—2001年探空资料以及ERA-40和NCEP/NCAR再分析资料分别得到地面到300 hPa我国大陆上空大气柱水汽含量,对3种不同资料所得的柱水汽含量的空间分布特征以及线性趋势进行对比分析。结果表明:3种资料得到的柱水汽含量年平均和季节平均的空间分布特征一致;3种资料年平均的线性变化趋势在东北地区、内蒙古东部地区,西南地区北部、华南沿海和新疆北部地区均呈增加趋势;在华北和华东的部分地区,ERA-40和NCEP/NCAR再分析资料为降低趋势,而探空资料得到的柱水汽含量变化相对较小,但未通过信度检验;探空资料得到的柱水汽含量的相对变化显示我国东北地区、内蒙古东部地区、新疆地区的增加更显著。     

黔东南一次罕见冬季暴雨天气过程水汽分析

2010年12月11—12日黔东南州出现有气象记录以来最晚的暴雨天气,这次过程出现的时间突破历史记录。由于过程出现在冬季,预报员受限于季节因素,预报中降水量级只考虑到大雨的量级。事实上,此次过程黔东南州有15县（市）95乡镇出现暴雨。在冬季产生如此大范围的强降水,与亚欧中高纬一槽一脊,经向度加大的环流背景和较强的水汽条件密切相关。鉴于此,该文利用区域自动站小时雨量资料、全省历史气象资料、Micaps常规资料,采用Micaps分析平台,对此次罕见冬季暴雨过程的水汽条件进行诊断分析,结果表明：低空急流、低层切变辐合是形成此次冬季暴雨的主要大尺度系统,低空急流带动充沛水汽在暴雨区辐合及低层辐合高层辐散的抽吸效应为暴雨的形成提供了有利条件。     

渭河流域2008年1月连阴雪天气过程成因分析

通过对2008年1月10-23日渭河流域连阴雪天气过程的分析研究,发现冬季连阴雪的预报着眼点是700hPa高度场,与秋季连阴雨500hPa环流形势相比,稳定的中高纬度高脊明显偏东;低层和地面东风回流是降雪天气的主要冷空气源;与秋季连阴雨天气过程相比,整个阴雪过程中,水汽辐合相对较强,而水汽输送偏弱;低层比湿舌的出现和高层比湿的突然减小,对渭河流域中雪以上降雪天气的开始和结束有一定的预报意义;这次阴雪天气过程中可能有中尺度系统的生消和参与。