华北暴雨云和降水的中/微尺度结构特征(Ⅰ)——一次暴雨的天气背景研究

为研究华北暴雨形成时的中尺度与微尺度的结构特征,选取发生于2005年7月22-24日的一次华北暴雨过程为研究对象,利用1°×1°的NCEP再分析资料和0.05°×0.05°的FY2C红外TBB资料,对此次暴雨过程发生时的天气形势、水汽输送、大气稳定度、云场特征进行了分析.结果表明:此次暴雨过程是在登陆台风和西风槽的共同影响下产生的,高空槽后的西风急流入侵到华北北部,低层副高西侧的东南急流位于华北东部,使得华北地区上空形成了有利于触发对流的低层辐合和高层辐散的天气形势.低层印度季风与我国南海夏季风对水汽的北上有重要作用,还有一部分水汽系来自副高西侧的东南风急流输送;高层水汽主要是由偏东气流经副高西侧向西,然后转向北输送到华北;华北地区的低层存在较强的水汽辐合,高层存在相对较弱的水汽辐散区,这为暴雨发生提供了必要的水汽条件.     

一次大范围对流大风及局地短时强降水多尺度分析

本文利用常规资料、NECP1°×1°再分析资料、EC细网格、FY-2静止气象卫星云图、新一代天气雷达、区域自动站资料对2017年7月18-19日发生在黑龙江省北部至东南部大范围大风天气以及南部、东南部局地强降水过程进行详细的多尺度分析。这次过程中,18日对流云团前沿的飑线发展移动过程中在黑龙江北部和中部地区出现对流大风,飑线成熟后期在黑龙江南部、东南部产生大风同时伴有局地强降水,19日中午前后黑龙江南部又出现新的对流云团产生局地极端强降水。分析结果表明:高空弱槽东移加强并推动副热带高压南撤,同时配合地面气旋底部多次分裂出尺度和强度相对较小的闭合低压是强天气产生的环境背景;副高南撤使得水汽通道畅、水汽集中程度加强,上冷下暖,干侵入、大的对流有效位能、逆温层的存在使高的能量得到短时间存储,最后在阵风锋、地形、中尺度辐合线、热力抬升等触发下集中释放是强对流天气产生和类型变化的根本原因;典型飑线和热带飑线均有出现,并观测到有界弱回波区、穹窿和前侧入流、风暴顶辐散等超级单体结构,这些超级单体之间出现断裂,引发强天气,并由于移速不同导致飑线走向的变化;超级单体的出现和出流边界的消失使得强降水开始产生或加强;强降水超级单体、列车效应、回波缓慢移动是产生强降水直接原因;冷区面积突然增大、云顶亮温陡降至低值后维持稳定、云顶亮温梯度增长速度变缓、多个小云团和大云团合并是强对流产生的初始时间。     

2020年“6.9”湖南致灾暴雨预报偏差及成因分析

2020年6月8—9日湖南出现一次大范围的致灾暴雨天气过程(以下简称“6.9”过程),导致山体滑坡、重度洪涝等次生灾害,造成8人死亡(或失踪)。此次过程主、客观降雨量预报暴雨落区及强度均出现较大偏差。该文利用常规观测资料、NCEP逐6 h再分析资料,通过引入HYSPLIT4.0模式模拟,从环流背景、水汽特征、环境场条件等进行了偏差及成因探讨。结果表明：强降雨中心较分散,各模式对暴雨量级以上降雨空报漏报严重。高低空急流与低空涡旋的有利配置是导致“6.9”暴雨的主要影响系统,高空西风急流显著加强、低空两支暖湿气流汇合时段与降雨加强时段一致。暴雨区中低层水汽以少见的气旋式涡旋路径传输,这支以涡旋形式输送的偏东气流主流模式均未能捕捉到,这可能是导致“6.9”暴雨落区漏报的直接原因。暴雨区中低层均存在四支水汽传输通道,水汽源地主要为孟加拉湾和南海。水汽输入主要来自南边界,西边界次之,暴雨区域内水汽收入为正;南边界、西边界水汽输入呈同位相特征,波峰时段与暴雨时段相对应,水平水汽通量辐合是“6.9”暴雨区水汽来源的主要方式。强的上升运动和低层辐合、高层辐散有利配置存在一定的时间差;垂直螺旋度中心轴线...     

γ中尺度单体合并在昭通小河镇"201O.7.13"灾害性天气中的特征分析

低纬度高原特殊地形影响下的云和降水与其它地区相比有一些独特的情形,中-y尺度暴雨就是特征鲜明的一类,由此系统引发的降水突发性较强,常造成灾害.利用常规高空资料、卫星资料、加密乡镇雨量站资料和新一代多普勒雷达资料,对2010年7月13日云南昭通小河镇灾害性天气分析发现:短时性、高强度,在降水开始的1 h左右就达到暴雨量级,是此次过程的降水特点;中低层风向辐合、高冷低暖、整层潮湿,低层偏南暖湿气流输送水汽及对流不稳定能量堆积,以及边界层辐合线的触发提供了中尺度天气背景;强中尺度对流系统(MCS)是此次暴雨形成的云图中尺度特征;多普勒雷达观测资料分析表明,镶嵌在中-β尺度上的中-γ尺度单体为形成强降水的直接影响系统,该类系统以"单体合并型"和"自壮大升尺度型"居多,且"单体合并型"占较大比例;单体组织化合并可能是部分这类暴雨的触发与维持机制之一.     

青藏高原东北侧突发性暴雨特征综合分析

对1970-2007年发生在青藏高原东北侧陕西的突发性暴雨研究发现,其夜间降水特点明显,对流层中层较强的偏南气流是突发性暴雨水汽输送贡献最大者和低层辐合的主要动力来源。偏南气流北伸的位置决定突发性暴雨落区偏南或偏北,300hPa一致的纬向12～20m·s-1强风速带为突发性暴雨提供高层抽吸作用。上述两点对突发性暴雨落区有一定的预报指示意义。云图分析显示,突发性暴雨多有中尺度云团配合,上升运动最大值的高度层与突发性暴雨落区地域位置有关。     

2005年渭河、汉江流域一次致洪暴雨过程浅析

采用了高空、地面常规气象观测资料、水文资料和NCEP格点资料,对2005年出现在渭河、汉江流域一次秋季连阴雨中的致洪暴雨过程进行了分析。结果表明:这次强降水持续时间长,降水总量大,地域集中,洪水汇流快,造成的灾害重;分别是渭河下游、汉江干流1981年和1983年以来的最大洪水过程。渭河洪水有7大特点,汉江洪水有3个明显特点;次致洪暴雨过程的主要影响系统是500 hPa的西风槽、副高、700 hPa及以下的低涡切变;暴雨的水汽主要来自孟加拉湾和南海;动力场上的高层辐散、中低层强辐合,使垂直上升运动强烈发展,为致洪暴雨的形成提供了非常有利的动力条件。     

山西北部一次飑线大风的多普勒雷达特征

利用山西省北部大同地区多普勒雷达的基本反射率因子、组合反射率因子、速度剖面图、垂直液态含水量、回波顶及VWP产品,结合环流形势和自动站分钟数据资料,对2010年6月16日发生在大同地区的飑线天气过程进行了分析。结果表明:这次飑线过程发生在高中低三层的冷涡环流形势和地面冷锋前的暖区;飑线过境时压、风、温三要素出现剧烈变化;研究极大风速≥16.8 m.s-1的台站时发现:飑线过境时两个站出现的速度极大值与外流边界的影响时间相吻合,四个站出现的速度极大值与强回波下沉气流影响时间相对应;冷涡携带的冷空气使飑线后部入流不断得到补充,而前侧暖湿气流沿着后部入流爬升,不断产生新的单体,是飑线能够维持、发展的主要原因。     

基于RKW理论的广西一次飑线过程演变特征分析

利用NCEP-FNL资料、多普勒雷达资料、风廓线雷达资料、加密自动站资料,对2018年3月4日广西一次飑线过程的演变特征进行分析。结果表明:本次飑线过程是由外来雷暴单体移入广西,在有利的环境条件下组织成线状对流而形成;对流层中低层强的西南气流使雷暴单体移动过程中合并、组织以及雷暴冷池出流边界的强迫抬升作用是飑线形成的直接原因;飑线发生前及影响时段广西具备强低空垂直风切变环境,在广西北部自西向东呈现相对的高-低-高的分布特征,风切变矢量与飑线回波近乎垂直;飑线冷池传播速度及环境低空风垂直切变的变化造成的二者比值(冷切比)的变化能很好地对应飑线演变特征;将飑线后部急流引发的风切变包括到低空风切变之内,对冷切比进行修正,能够更好地解释飑线的消亡。     

宁夏西吉两次诱发地质灾害的极值暴雨对比分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料和常规观测资料,对2013年6月20日和2014年6月18日西吉两次极值暴雨环流背景和形成条件进行对比分析,发现这两次暴雨均与稳定的环流背景和副热带高压活动有关,由青藏高原移出冷性低值系统和风向风速切变及低空急流影响所致。"20130620过程"西太平洋洋面有台风活动,发生在副热带高压西伸北抬期间,河套"歪脖子"高压使冷暖空气持续交汇于宁夏中南部地区;而"20140618过程"无台风活动,发生在副热带高压南退期间,河套弱反气旋环流使冷暖空气交汇于宁夏南部。过程发生前低层均有水汽辐合、能量积聚过程和整层抬升运动,"20130620过程"低层水汽辐合强、整层水汽含量和不稳定能量大但变幅小,风速随高度减小且垂直切变小,最大小时雨强小但持续时间长;"20140618过程"低层水汽辐合较弱但中高层辐散抽吸作用强,整层水汽含量拉升快变幅大,不稳定能量降幅小,风速随高度增大且垂直切变大,最大小时雨强大但持续时间短。     

利用MM5模式对河西暴雪的数值模拟分析

利用NCEP资料和MM5模式模拟分析了2005年3月14-15日出现在甘肃河西西部的一次暴雪天气过程.结果表明:这次暴雪天气过程产生在从低空到高空的急流轴附近;由于600～500 hPa的辐合,促使形成近地面上升运动,从而使地面形成低压系统;相对湿度最大值在750～450 hPa之间,与辐合层基本一致,表明600 hPa附近有一条水汽输送通道,它与高空急流、500 hPa正涡度层、上升运动区等相吻合,为暴雪的产生提供了动力、热力和水汽条件.MM5模式很好地模拟出了暴雪的大致区域,显示了对这种中尺度天气系统具有较好的预报效果.     

渭河上游两次致洪暴雨过程的对比分析

对渭河支流上游两次致洪暴雨过程进行了对比分析,结果表明:在泾河上游,两次大暴雨的落区相差在100km以内;两次暴雨过程均给当地和渭河下游造成了严重的洪涝灾害;洪水过程的洪峰特点分别属于缓型洪水和陡型洪水;500hPa天气分型虽然一次为西南气流型,一次为西风槽型,但700hPa的直接影响系统基本相同.物理量诊断对比分析表明:在暴雨出现前12h,低层辐合、高层辐散的垂直结构已基本形成,到暴雨出现临近辐合辐散迅速加强,为暴雨形成和维持提供了非常有利的动力条件.     

西北地区水汽输送特征及其年际、年代际变化

利用1950-2002年NCAR/NCEP再分析逐日平均资料,计算了我国西北地区格点整层水汽输送通量,分析了西北地区水汽输送在推进过程中逐候的气候特征及其年际、年代际变化特征。研究发现:北疆和河西走廊常年为偏西风水汽输送,渭水流域中上游、陕西和高原东北侧偏西风和西南风水汽输送交替出现,高原和南疆的水汽输送常年都很弱;西南风水汽输送主要集中在6-10月,8月达到38°N附近的北界;近50年西北地区水汽输送在逐渐减弱,大值区开始的时间在逐渐拖后,结束的时间变化不大,春季的水汽输送明显减少。     

冷空气在北上台风“利奇马”致灾暴雨中的作用分析

利用NCEP逐6 h再分析资料、地面加密观测、探空、雷达资料,分析得出“利奇马”致灾暴雨是在长时间稳定维持的天气尺度环流背景下形成的。冷空气在降水所起的作用表现在:(1)长时间维持的弱冷空气与偏南暖湿气流交汇形成了边界层辐合线,辐射升温和暖湿气流的输送加大了辐合线两侧的温度和露点梯度,在高温高湿的有利环境下,对流在辐合线附近强烈发展。(2)高空槽后冷空气由“利奇马”环流西北侧渗入,先后形成3个冷平流中心,分别对应3个阶段的降水。(3)冷暖空气在降水区的持续辐合抬升作用增强了降水,最强降水时段发生在锋区垂直方向坡度最大的时段。(4)水平锋生有利于水汽输送和辐合抬升,垂直锋生有利于对流不稳定能量的累积和触发。冷空气形成的水平辐合和抬升造成大范围上升运动,使得锋生和垂直锋消同时存在,最强降水时段发生在水平锋生最强的时段。     

3个深入内陆热带气旋产生大暴雨的成因——对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP等资料,对2006年3个深入内陆的热带气旋产生大暴雨的水汽、动力和热力条件进行了对比分析。结果表明:(1)碧利斯虽强度属3个热带气旋中最弱的一个(只达强热带风暴等级),但由于它与南侧强西南季风结合,使其产生暴雨的水汽、动力和热力条件异常强盛,因而导致其暴雨强度最强、范围最大、灾害最严重;(2)螺旋度垂直分量20×10-7hPa.s-2等值线包围区的水平范围和螺旋度正值区垂直伸展高度及各层中心值强度与暴雨强弱有较好的关系,且暴雨区主要落在700 hPa 20×10-7hPa.s-2等值线包围区内;(3)暴雨发生时,3个热带气旋的湿位涡MPV1场均呈现下负上正分布,说明低层为不稳定层,同时均出现高层MPV1正值区向低层下伸的现象,反映不稳定能量开始释放;(4)由于3个热带气旋均未与冷空气结合,故MPV2值均较小,因此湿位涡的湿正压项(MPV1)对产生暴雨的作用大于湿斜压项(MPV2)。     

天津市城区暴雨沥涝动态仿真模拟系统

天津城区内涝对人民的财产和正常生活，交通等方面造成了一定影响，因此研制了这套天津市暴雨商涝计算机仿真模拟系统，在收集城区雨量站实况降水资料和数值预报模式36h预报结果之后，通过对降水在地面不同走向的数值模拟，客观地反映出每场暴雨过程中城区的积水范围和积水过程，从而可以对暴雨灾害进行科学评估。     

四川德昌县凹米罗沟泥石流成灾过程与危险性评价

论述了四川德昌县凹米罗沟泥石流孕育环境、形成条件和发生过程.泥石流的暴发是由短历时、强暴雨激发的.分析了泥石流危险度和活动趋势,并提出了相应的防治建议.     

上海暴雨涝害和叶菜损失综合评估模型及其应用

从上海夏秋制约蔬菜生产的主要气象灾害暴雨雨涝及影响机制入手，通过对叶菜不同生长期及淹水时间处理的正交逆态试验，建立叶菜淹水损失模型；在菜区主要土壤人工模拟暴雨渗流试验基础上，应用旱地水量平衡原理，通过菜区各地入渗、径流及排涝能力的分析计算，进行淹水程度估算；根据气象条件对叶菜生长动态变化的影响规律，建立叶龄估算式。最后，通过对空间点赋值及数据属性的识别和综合运算，生成雨涝淹水程度及叶菜损失等级统计表和分布图。经１９９７年７月１０～１１日暴雨的模拟验证，取得较好效果。该定量评估方法，为暴雨后快速、直观、客观地提供上海菜区淹水状况分布与叶菜损失率等灾情信息提供了可能。     

暴雨山洪灾害成因及预报方法

自上世纪80年代以来，黑龙江省山洪灾害频繁发生，经济损失不断增大。分析表明，山洪发生的时空分布特征基本同该省的暴雨分布特征相一致；山洪暴发前3h和24h的降雨量对山洪暴发的影响很大。另外，还探讨了山洪暴雨发生的天气动力成因及预报着眼点。     

2008年江苏持续性降雪中的水汽和动力抬升机制分析

2008年1月下旬江苏省出现了历史罕见的持续性暴雪过程,研究发现,降雪量的大小与低空急流的日变化相对应,暴雪过程中700 hPa西南急流对水汽的输送起着重要的作用,作为大尺度天气系统,700 hPa急流的加速发生在降雪量增大之前,其值阈大小与6 h降雪量之间没有对应关系,急流减弱在暴雪结束以后;降雪的发生和发展与南北风的增大和冷暖平流有关,低层偏北风作为冷垫对暖湿气流的抬升和水汽的凝结起到了一定的作用;江苏降雪过程中水汽主要来源于700～500 hPa,低层东风气流对黄海南部的水汽输送非常有限;强降雪的发生与700 hPa水汽通量散度相对应,水汽通量散度辐合增大,降雪量增大;在降雪过程中垂直运动对降雪量的大小有很好的指示意义。