两种类型短时强降水形成机理对比分析——以甘肃两次短时强降水过程为例

利用"2014·06·18"和"2013·06·19"两次短时强降水过程的实况资料及NCEP 1°×1°再分析资料,对比分析了发生在甘肃省中南部地区相同季节、相似气候背景下的不同类型短时强降水过程实况特征、天气形势配置、动力热力特征、云图及雷达特征。结果表明:两次过程雨强均较大,但"2014·06·18"降水过程分散性强、持续时间短,且伴随冰雹、雷暴大风等多种强对流天气,而"2013·06·19"降水过程区域性强、持续时间长。前者是发生在中低层冷暖空气强烈交汇,并伴有明显温度锋区和锋生,地面有冷锋活动形势下,是斜压锋生类短时强降水。后者是发生在低层强烈发展的暖湿平流中,暖湿平流对建立热力不稳定起了主导作用,是暖平流强迫类短时强降水。不稳定指数显示前者不稳定能量大于后者,且存在一定的对流抑制能量,有利于强对流的发展。暖平流强迫类短时强降水湿层厚度高于斜压锋生类,而斜压锋生类短时强降水高层垂直风切变表现得更强。"2013·06·19"暖平流强迫类短时强降水云图特征为沿暖湿气流迅速发展北上的带状云系。"2014·06·18"斜压锋生类短时强降水则表现为与低空"人"字形切变相对应的逗点云系,云系的发展变化与形势场变化密切相关,是降水落区及其发展变化的重要原因。雷达反射率因子显示"2013·06·19"是积状云为主的混合性降水回波,回波梯度小,质心低。"2014·06·18"是层积云中分散着块状对流单体回波,回波梯度大,回波质心发展较高,回波强度可发展到很强。当50 d Bz强反射率因子核心区接近8 km高度,达到-20℃层高度,回波顶高也达到12 km时,有冰雹产生。     

甘肃省两次强沙尘暴天气对比分析

利用常规观测资料、自动站逐时资料及T639数值预报初始场,对2010年3月19日、2011年4月28日甘肃省2次强沙尘暴天气过程从天气概况、气候背景、环流形势及单站地面气象要素、高空急流、垂直速度、稳定度等方面进行深入分析。结果表明:2次过程前期均具有气温偏高、降水稀少的的气候背景;高空斜压槽和强锋区、地面强冷高压和锋前蒙古气旋或热低压是发生此类强沙尘暴的环流形势;高低空急流配置和地面气象要素演变对沙尘暴天气有指示意义;由于2次过程冷空气路径、强度有所差异,因此对甘肃造成的影响不同。     

西北东部半干旱区一次极端特大暴雨的触发和维持机制

2022年7月15日地处西北东部半干旱区的甘肃庆阳出现特大暴雨,多站日雨量和小时雨量均突破历史极值,利用多源观测资料和ERA5再分析资料,针对这次特大暴雨过程形成机制进行分析。结果表明,本次过程是发生在黄土高原复杂地形下弱天气尺度斜压强迫、弱不稳定能量及深厚湿层背景下的暖区暴雨,局地性强、强降水持续时间长;南亚高压、副热带高压及低层气压系统上下叠加的环流形势配置有利于中尺度对流系统发生发展;地面辐合线和偏南低空急流触发对流系统初生、发展,低空急流的发展和长时间维持使地面辐合线不断加强,同时急流左侧（暴雨区）与其出口区和入口区右侧形成的稳定次级环流是对流系统维持的关键,而凝结潜热释放引发的局地锋生、低层正涡度发展则是对流系统发展维持的另一重要因素,同时也是大气不稳定度维持的重要原因。中尺度对流系统呈现深厚低质心、准静止特征,雷达回波具有后向传播和列车效应特征。     

西北干旱区一次极端暴雨局地性增强的对流环境特征

干旱地区极端降水事件往往会造成巨大的人员伤亡和经济损失,研究其演变特征及成因有利于提升该类天气的预报准确率。2022年8月13日西北干旱区甘肃省金塔县出现暴雨天气,日降水量和小时降水量均突破河西走廊国家级气象站历史极值,极端性、局地性特征显著。利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）第5代全球大气再分析产品ERA5和实况观测资料对其成因进行分析。结果表明：暴雨出现在稳定的南亚高压北侧,对流层中、高层动力强迫较弱,斜压系统主要位于低层,为500 hPa短波槽前的低层切变线和地面冷锋;青藏高原热低压外围的低层水汽持续输送,形成了暴雨区局地性的极端水汽条件和中等强度的层结不稳定;地面冷锋前部,酒泉中东部低层水汽输送的区域差异形成了明显的湿度锋区和干线;造成极端短时强降水的中-γ尺度对流系统由干线触发,在冷锋和干线的交叉点处发展为导致极端暴雨的深厚湿对流,干线对流单体发展到深厚湿对流过程具有显著局地性特征。     

陇东半干旱区一次特大暴雨事件的降水极端性分析

2022年7月15日地处半干旱区的甘肃陇东出现一次特大暴雨过程,多站日雨量和小时雨量均突破历史极值。利用2022年7月14日20:00至15日20:00（北京时）逐分钟、逐小时降水观测数据,甘肃省庆阳市192个区域气象站建站以来日降水量、小时降水量资料,以及地面-卫星-雷达三源融合降水分析产品（CMA Multi-source Merged Precipitation Analysis System,CMPAS）10 min和1 h降水量数据,分析此次特大暴雨过程的降水特征及极端性。结果表明：这次特大暴雨过程具有累积降水量大、暴雨及以上量级降水落区集中、对流性降水强、降水中心稳定少动、短时强降水持续时间长等特征,其中累积降水量、降水强度和短时强降水持续时间的极端性明显。特大暴雨中心位于庆城县中北部的翟家河站,最大累积雨量达373.2 mm,是该站建站以来观测最大值,接近甘肃省所有国家站日降水量极值的2倍;最大小时雨量达84.9 mm,位居庆阳市所有测站建站以来小时雨量第3位;短时强降水最长持续时间达6 h,是庆阳市所有测站建站以来最大值。分钟级降水量演变表明,强降水中心的降水强度具有脉...     

甘肃岷县两次强降水致山洪泥石流灾害特征对比分析

从致灾因子、灾害风险的角度对甘肃岷县2012年5月10日和2016年6月23日发生的两次强降水过程进行了特征对比分析。结果表明：在有利的大尺度环流背景下,明显的中尺度特征导致强对流天气发生是造成岷县特大山洪泥石流等地质灾害发生的主要气象触发因素;前期降水、短时强降水强度及落区在岷县特大山洪泥石流的形成中起到了决定作用,而强降水伴随特强冰雹、阵性大风对岷县特大山洪泥石流的形成则起到了进一步的推动作用。     

基于地理地形因子动态调整的复杂地形区雷达定量估测降水技术

雷达定量降水估测可以提供时间连续、水平分辨率高和覆盖范围广阔的降水产品,目前已成为气象监测的重要手段之一。尽管当前针对不同地区雷达估测降水的方法有了长足的发展,但是复杂地形区的雷达降水估测效果仍需改进。本文针对青藏高原东北边坡复杂地形区雷达降水估测,在固定经验Z-I关系、云分类经验Z-I关系、回波分级统计Z-I关系3种已有算法的基础上,建立了基于准稳定移动窗口的地理地形因子实时动态调整降水估测订正算法,并利用2017-2018年汛期临夏地区降水天气个例开展估测效果评估。结果表明：未经订正算法估测降水值往往较实况观测值偏小,而经过订正后的估测降水平均值与观测实况较为一致;不同算法对于小量级降水估测的累计概率分布（CDF）与观测实况偏差较大,而随着降水量级逐渐增加,估测降水的CDF与实况观测逐渐接近,基于回波分级统计Z-I关系的订正算法估测性能更为稳定;不同算法估测降水量的误差差异较大,未订正算法对所有降水以低估为主,基于回波分级统计Z-I关系订正算法和基于固定经验Z-I关系订正算法的整体估测偏差较小;未经订正算法对对流性降水天气主要降水落区估测较好,但对降水强度估测较差,而订正后估测效果...