华南暖区暴雨研究进展

华南前汛期暴雨预报一直是我国大气科学界的一个研究热点,特别是发生在锋前的暖区暴雨,由于其天气尺度斜压性强迫不明显,环境大气水汽含量丰富,热动力不稳定性强,边界层触发机制复杂,以及特殊的地形和海陆热力差异的外强迫作用,导致暴雨突发性强,地域性特征显著,也是困扰预报业务人员的难点问题。目前我国预报业务中使用的全球数值预报模式对暖区暴雨的预报能力十分有限,高分辨率中尺度数值模式的预报效果也不尽人意。该文回顾了近40年华南前汛期暴雨大部分研究成果,针对华南暖区暴雨的提出及典型背景场、暖区暴雨与低空急流的关系、暖区中尺度对流系统的形成及传播、暖区暴雨触发机制等独特的天气动力学特征进行了系统梳理与分析,并依据前人研究成果及中央气象台预报实践经验,总结提炼了3类华南暖区暴雨类型——边界层辐合线型、偏南风风速辐合型,以及强西南急流型的天气系统配置及触发因子。最后提出针对华南暖区暴雨需要进一步研究的科学问题。     

华北黄淮降水偏多 台风浣熊登陆极早

2008年4月,全国平均降水量接近常年同期,略偏少,但降水分布不均,华北、黄淮地区降水量明显偏多。全国平均气温较常年同期偏高,黑龙江、吉林、内蒙古平均气温为1951年以来历史同期次高值。月内,南方部分地区及新疆西部遭受暴雨袭击。全国共出现两次冷空气过程,新疆、宁夏、甘肃等地遭受低温冷冻害。     

2005年11月哈密暴雪天气 过程的诊断分析

2005年11月18日凌晨至20日，哈密出现罕见暴雪天气过程，此次降雪强度大，范围集中，南部大，北部小。利用NCEP1°×1°的6小时分析资料和非常规观测资料，对此次哈密地区的暴雪天气过程的环流背景、影响天气系统进行了动力和热力的诊断分析，并利用Q矢量及螺旋度方法作了天气动力学诊断分析。结果表明：（1）新疆西部高压脊东移发展，引导萨彦岭低涡东移南压，移入哈密地区，造成哈密暴雪天气。（2）萨彦岭低涡是一较深厚系统，是低层辐合高层辐散的垂直上升气旋性涡柱，为暴雪发生提供了有利的动力机制。（3）冷暖平流交汇，增强了斜压性，有助于低涡的发展加强。冷平流对锋生起到重要作用。（4）Q矢量辐合区及螺旋度正值区与低涡有较好的对应关系，对哈密降雪的预报有一定的指示作用。     

“低温雨雪冰冻”天气过程锋区特征分析

2008年年初低温雨雪冰冻期间(包括4次过程),冷暖气团长期对峙是\"低温雨雪冰冻\"天气持续的主要原因;准静止锋稳定、少动,锋面较平缓;等θse经向和垂直向梯度不断加强;冷暖气团形成的逆温很明显;主锋区前部上空存在多层锋区现象;锋区渐强,最强时在10个纬度内南北温差超过20℃;相对湿度≥90%的高湿度区的移动趋势、范围、垂直伸展高度均与4次过程吻合较好;锋生函数的分布与等θse密集区的分布一致,呈向北倾斜上升状,滇黔地区准静止锋区域内,多数时间段有锋生发生,华南地区上空静止少动的锋生中心,正是低温雨雪冰冻期间准静止锋长期稳定的原因之一;南北风交界线的移动趋势与低温雨雪冰冻过程趋势一致,4次过程都伴有偏南风低空急流;当副热带高空急流逐渐加强、水平风垂直切变加强并向下伸展时,低空急流加强;高位涡舌向下伸展,高纬度的高位涡舌与主锋区的中高层相对应,中纬度高位涡舌与副热带锋区对应;湿位涡斜压项PMV2量级较小,但其与,4次过程的对应关系非常好;锋区上界和下界等熵面上的气流能较好地反映准静止锋区上、下界特征;约290 K等熵面上(锋区下界以下)在贵州均为偏东气流,这是贵州及江南大部分地区长时间维持低层冷气团的主要原因.     

关于7503号台风与河南特大暴雨

利用国家站降水资料分析了2021年7月19～21日河南特大暴雨（简称“21.7”暴雨）在强降水影响范围、持续时间、降雨强度和累计降水量等方面的极端性;基于ERA5再分析数据和广义Omega方程,研究此次过程中影响垂直运动的关键物理因子,并讨论与“75.8”暴雨（1975年8月河南特大暴雨）的差异。结果表明,“21.7”暴雨中河南省约10%测站累计降水量超过500 mm,20日全省平均降水量92.8 mm,居1961年以来历史首位;20日16:00～17:00（北京时）郑州的小时降水量（201.9 mm）打破中国大陆小时降水极值。“21.7”与“75.8”暴雨均伴有台风环流输送水汽,“21.7”暴雨水汽主要来自台风“烟花”和副高之间东南急流的水汽输送,并且水汽辐合层深厚,而“75.8”暴雨存在印度洋西南气流和西太平洋东南气流两支水汽通道。这两次暴雨中广义Omega方程的总Q矢量散度异常值区与强垂直运动区都有一定的对应关系,“21.7”暴雨的垂直上升运动、总Q矢量散度的强度略弱于“75.8”暴雨,前者的垂直运动主要由低层动力强迫和热力强迫共同造成,在低层触发和加强垂直运动,而后者的垂直运动主要由中低层的热力强迫和低层动力强迫引起,在中层加强垂直运动。垂直运动空间层次分布的差异可能是导致郑州地区更易于出现低质心、高效率的短时强降水的原因之一。

     

江南华南暴雨频繁东北大部干旱少雨——2007年6月——

6月,全国平均降水量接近常年同期,略偏少,平均气温比常年同期异常偏高。华南、江南局部地区发生暴雨洪涝灾害;宁夏、青海、内蒙古中部降水异常偏多;辽宁、吉林等地温高雨少,出现严重初夏旱;月内东北地区西部、华北、黄淮、江南、华南及内蒙古大部、新疆等地都出现了高温酷热天气;6月下旬,江淮梅雨出现;局地强对流天气较频繁,江西、浙江发生重大雷击事件;月内无热带气旋生成。     

一次引发南亚大暴雨的季风低压结构、涡度与水汽收支分析

对2003年夏季风期间,7月24～28日印度季风槽内季风低压发展西移与阿拉伯海中尺度低压合并引发南亚的一次大暴雨过程进行了诊断分析,探讨了印度季风槽、季风低压的三维结构以及低压区域的涡度、水汽收支.揭示和确认了一些事实:1)印度季风槽区对流层中下层存在明显的风场切变,槽区高温高湿,为单一性质的热带气团,低层为对流不稳定,槽区对应正涡度区;2)季风低压是一较深厚系统.动力结构为低层正涡度,高层负涡度,低层辐合,高层辐散.其西移速度约500 km·d.季风低压北侧整层为深厚的东风,南侧在对流层中低层为西风,在高层为东风.热力结构在低层(700～800 hPa)间存在弱冷区,而中高层几乎为暖心结构.低压对应高湿区,低压中心西侧整层为相对湿度大值区;3)季风低压的发展过程中,低层的辐合场制造正涡度,促进低压的发展;4)低压区水汽强烈辐合,西边界输入量最大.在此研究工作的基础上,作者还比较了夏季风期间南亚印度季风槽和东亚梅雨锋系统的异同.     

南方黄淮降雨频繁东北地区温高干旱

2009年5月,全国平均降水量较常年同期略偏少,华北、黄淮等地降水量明显偏多,黑龙江、内蒙古东部等地降水量显著偏少.全国平均气温较常年同期偏高,内蒙古、黑龙江、吉林区域平均气温为历史同期最高值,北京、天津为次高值.     

乌鲁木齐7·17暴雨的天气尺度与中尺度特征

新疆位于半干旱地区,2007年7月13—18日新疆沿天山一带多站出现暴雨。利用每分钟与小时降水资料、常规地面与高空观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、静止卫星云图资料与雷达资料进行分析,重点考察2007年7月16—17日乌鲁木齐暴雨过程 (7·17暴雨) 的天气尺度及中尺度特征,并与1996年同期暴雨过程以及我国东部暴雨过程进行对比。结果表明:该降水是一次大尺度斜压过程,中亚低涡是该暴雨过程的主要影响系统,但其位置、形态与强度均不同于1996年过程;干冷空气侵入加强了大气的对流性不稳定,对暴雨的加强和发展起重要作用;该暴雨过程的水汽主要来自于青藏高原东部—甘肃西部一线以及南疆北部;该暴雨过程中有明显的γ-中尺度对流雨团发生,径向速度辐合可能是γ-中尺度对流雨团的重要触发机制。     

2010年6月大气环流和天气分析

2010年6月大气环流主要特征如下:极涡呈两个中心分布并偏离极地;北支锋区偏北,冷空气偏北偏弱;欧亚中高纬度位势高度偏高;低纬度地区多波动;副热带高压偏西,强度偏强。2010年6月,全国平均降水量为95.0 mm接近常年同期,全国平均气温为20.5℃,较常年同期偏高1.0℃。月内南方地区出现持续性强降水过程,共有7次暴雨过程。东北、新疆部分地区出现罕见高温天气。河北、辽宁、山东、江苏等地遭受风雹灾害。