淮河流域一次致洪大暴雨的中尺度特征分析

利用淮河流域内稠密的区域自动站资料、多普勒天气雷达组网资料、风云二号卫星双星观测资料及LAPS中尺度分析资料,对2007年7月8日淮河流域大暴雨过程的中尺度特征进行了综合分析,得出了一些有意义的结果.(1)这次降雨过程集中在淮河干流,呈现出强降水区稳定少动,高雨强出现频度大的特点,时空分布有利于形成大洪水,是一次典型的致洪大暴雨过程.(2)暴雨区与中低层的中尺度辐合扰动的形成、发展与移动密切相关,同时伴随着中尺度云团、雨团的强烈发展.中尺度雨带具有准静止性,且强度很强,这是此次暴雨过程的一个突出特点.(3)强降雨主要是在α尺度云带上不断生消发展的β中尺度云团,甚至更小的y中尺度云团的生消合并造成的.它们大多生消于32～34°N、114～118°E范围内,β中尺度对流云团的生消、演变和移动与中β尺度雨团的强度和位置有较好的对应关系,强降水发生在中尺度对流云团合并发展和增强阶段.(4)暴雨区具有低层辐合高层辐散、高湿、正涡度和强烈上升运动的特征,它们加强中低层的动力抬升,促使斜压不稳定能量释放,引起垂直涡度的发展,产生很强的降水.强降雨发生时,对流层中层的比湿快速加大,而云中液态水则表现为骤然减小.     

陕西MCC特征分析及预报与减灾对策研究

运用卫星云图、常规观测资料对发生在陕西的中尺度对流复合体(MCC)的环流形势、水汽输送等特征进行分析。结果表明:陕南出现的MCC约占全省总数的80%,多形成于傍晚至凌晨。陕西出现MCC时,200h Pa有着相似的环流形势,均出现在南压高压的东北侧、副热带高压西北侧边缘偏南暖湿气流区域;对流层中低层,甘南-四川东部地区都有低涡或切变配合;地面图上四川东部及陕西南部多为稳定少动的热低压,影响MCC的冷平流多经甘肃东部入侵陕西境内,增强了对流中低层的低涡斜压性进而触发对流。云图特征显示:陕西MCC以对流单体发展加强形成的居多,这类MCC多出现在陕南强降水过程中,具有稳定少动、北伸不明显的特征;也有对流云团合并、冷锋云前部暖区新生对流云团发展加强形成的MCC,该类MCC北伸、东移相对明显。云顶亮温(TBB)显示:陕西MCC的强降水出现在TBB梯度最大一侧,最大小时降雨量与TBB的最低时段对应较好。上述特征对研究陕西致洪暴雨的预报、预警及防灾减灾服务具有很好的借鉴作用。     

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.     

“7·20”郑州极端特大暴雨降水细节特征和成灾过程研究

基于常规探测资料、区域气象站资料、郑州双偏振多普勒雷达产品和ERA-5逐小时再分析数据等对“7·20”郑州特大暴雨降水细节演变、成灾过程和中尺度特征进行探究。结果表明：特大暴雨环流背景罕见，海上远距离台风起到了“水汽转运站”的作用；降水时空分布的复杂性致使西部山区和郑州主城区成灾原因不同；关键环境参数对比分析表明，极端强降水对CAPE值要求不高，高的暖云层厚度和近地面大的露点等指标利于高降水效率的产生，中等强度以上的深层垂直风切变有利于中尺度对流系统的高度组织化；西部山区强降水主要由中尺度孤立对流单体频繁影响所致，列车效应显著；郑州主城区强降水是由高降水效率的对流系统长时间维持造成的，降水粒子尺度大，数密度高，KDP值增大与雨强的突增对应关系较好。     

一次低纬高原暖区暴雨对流系统演变及边界层触发

利用高空和地面区域站、FY2G卫星TBB、昆明C波段多普勒雷达、闪电观测资料和NCEP/NCAR1°×1°再分析资料,分析了2017年7月12-13日云南副高外围暖区暴雨对流系统演变特征及边界层触发成因。结果表明,滇东中部和滇中中部暴雨,12日08:00以锋面降水为主,14:00后以暖区降水为主;环境场具有弱垂直风切变,湿层深厚,暖云厚度大,抬升凝结高度低等特征,利于降水持续及强降水触发,但昆明对流有效位能111.6~217.3 J/kg,暴雨对流性较弱;降水具有低质心对流结构,属于暖云性质,降水粒子以液态为主,伴有稀疏负闪;暴雨中心降水有3次波动,其中白邑初始对流的产生,是由于其西北侧山脉附近对流降水形成冷池,山脚地形性辐合线加强南移,此后在深厚偏南气流引导下,不断有25~30 dbz回波以1~5.1 m/s的速度经过白邑,形成列车效应,加之冷池作用下,地面辐合线再次加强影响白邑,形成午后降水峰值,夜间降水峰值的形成仅与偏南气流脉动有关,而格里三次降水波动,均是偏南气流脉动下形成列车效应,加之地面伴有中尺度气旋活动。     

盛夏昆明两次致灾大暴雨对比分析

应用常规观测资料、FY-2D、2E卫星观测资料及新一代多普勒雷达回波资料,对“2013.07.19”和“2017.07.20”昆明两次大暴雨对比分析,结果表明:两次过程均出现在全省强降水过程大背景下,强降水时段均出现在盛夏7月的夜间,集中在北部和东部。2013年过程降水量较大,持续时间较长,洪峰水位较高,而2017年过程小时雨强和雷暴次数为最强,城市内涝范围和灾情影响程度较大;两次环流系统均是两高辐合、低涡切变配合暖湿气流共同作用,但2017年有明显的系统前倾,辐合更强;不稳定特征显示,高冷低暖,对流特征指数均体现为对流性不稳定,但2017年CAPE较大、高层冷平流较强,高低空强垂直切变明显,对流层高层干冷空气下侵增强了对流不稳定;滇中昆明均处在MPV 1?0、MPV 2?0的大气对称不稳定条件下强的对称不稳定区,2017年过程由于积聚了大量的较强不稳定能量,强对流天气剧烈但持续时间较短;整层水汽通量散度辐合区分布基本一致,与降水区基本对应;中β尺度对流云团是两次大暴雨的直接影响中尺度系统,但2017年云团强度更强,对流性特征更明显;多普勒雷达回波特征表现, 2013年过程为带状混合型降水回波,持续少动,中尺度系统有暖平流、中尺度辐合区持续影响,回波顶高8～10 km,且最大回波强度46dBZ,而2017年过程为团状、涡旋状对流性降水回波,回波强度强于2013年,小时雨强较大。     

四川地区暴雨天气的卫星云图特征分析

通过分析2005-2010年6-9月四川地区暴雨天气的卫星云图,指出四川暴雨天气过程基本上是由中高纬西风带云系、中纬度云系以及低纬度热带云系相互作用的结果。结合探空资料、1°×1°NCEP再分析资料、卫星云图资料分析表明,高湿高能区域是有利于对流云团生成、发展的区域;进入四川的斜压叶状云、带状冷锋云系以及低槽云系是有利于对流云团发展的系统云系;卷云羽、出流边界所在的位置有利于对流云团的生成和发展。合并、发展的对流云团有向系统云系移动的趋势。     

陕西秦岭北麓致灾短时暴雨特征及预警技术

通过加密观测资料分析2015年8月3日和2016年7月24日西安近年来灾害最严重的两次暴雨过程,总结陕西秦岭北麓致灾短时暴雨特征及其次生灾害预警技术。结果表明:关中处于稳定少动的西太平洋副热带高压西北边缘,前期高温、上干下湿层结和午后低层超绝热状态,为短时暴雨提供了有利发展环境,西风槽与近地层切变线是暴雨直接影响系统。伴随冷锋过境,午后西北方向咸阳、铜川一带地面偏北风跃增是短时暴雨有利触发因子。暴雨位于地面3 h正变压中心至东侧大梯度区、切变线交汇点南侧,对流云团之间TBB梯度大值区附近。伴随TBB中心降至-65℃以下,周边出现最大雨强。不稳定层结和低层超绝热状态下,跟踪研判雷达上秦岭北麓沿山一带快速发展增强、回波中心像素点反射率大于60 dBz的孤立单体,可提前2 h以上发布短时暴雨预警。对于秦岭北麓洪灾高风险区,在强降水发生有利环境条件下,敏感时段要提前尽早发布暴雨预警信号,宁空勿漏,宁高勿低。基于强降水时空高分辨精细估计驱动的GAST模型数值模拟分析,为山洪灾害精细化预警提供了有效手段。     

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。     

江西外来飑线的常见卫星云图特征

利用常规红外云图、天气形势和地面等资料,对江西外来飑线天气过程的云图特征进行分析,结果表明:影响江西的外来飑线在云图上常见有3种特征,即中尺度对流云团、狭窄积云线和冷出流边界所致的对流云带。外来飑线云图特征,常常提前于雷达探测时间而发现回波,掌握这些云图特征,对早期发现外来飑线系统十分有利。     

台风“威马逊”造成云南强降水灾害天气分析

利用云南7部新一代天气雷达观测数据和Micaps常规资料,对台风"威马逊"登陆后减弱生成的热带低压引发强降水进行分析,揭示了台风"威马逊"造成的强降水成因及对云南的影响情况。结果表明:"威马逊"的外围云系于2014年7月19日下午开始影响云南,19日17时滇东南地区出现降雨,其中20-22日,云南省连续3d出现暴雨天气过程,滇中以西以南大部地区出现大暴雨、暴雨天气(其中屏边站和宁洱站日降水突破了历史极值),23日降雨过程结束。这次台风低压天气过程是近5年来影响云南造成降水最强的一次,热带低压西移与西南气流汇合,低压倒槽造成的强降水对云南西部造成持续影响。热带低压带来了强降水,造成了37人死亡、9人失踪的重大灾害。以文山新一代天气雷达观测资料分析,发现使用雷达对远距离低层云系的探测,能较好地判断"威马逊"台风外围云系的结构及演变情况,对改进强降水的短时临近预警有较好的价值;在现行体扫模式下增加超低仰角探测,应有助于更好预测风暴影响的强度和发展趋势,进一步改进预警能力,从而对短时临近预报有一定的帮助。就台风"威马逊"而言,发现较好的应用雷达资料,在一定的条件下对改进短时临近预警业务有一些帮助,因此提出重视雷达探测可能对提高强天气监测预警水平和防灾减灾应具有一定的价值。     

淮河流域一次梅雨锋暴雨的中尺度动力特征分析

针对2007年7月8日发生在苏皖淮河流域的暴雨,采用WRF中尺度数值模式模拟结果、FNL每日4次1°*1°再分析资料、6h地面实况观测降水资料和FY-2相当黑体亮温TBB资料对该次降水的发生、发展过程进行了分析研究。结果表明:(1)该次降水在有利的大气环流形势下,强降水发生在呈准东西向分布的梅雨锋上。位于蒙古国与我国华北—东北交界处上空的切断低压给淮河流域输入了冷空气。冷空气与西南低空急流带来的暖湿气流交汇,增强了大气斜压性;(2)正的非热成风涡度的发展促进了高层相对于低层的辐散减压,有利于垂直上升运动的发展;(3)低空强急流带所形成的动力、热力和水汽条件对暴雨落区位置产生了重要影响。     

“2014.5.10”云南怒江州福贡泥石流成因分析

2004年5月10日云南怒江州福贡县石月亮乡发生泥石流等地质灾害,造成人员、经济重大损失。分析了此次泥石流形成的条件,并着重探讨了天气学成因,结果表明:脆弱的地质环境、陡峻的迎风坡、便于集水、集物的地形地貌和丰富的松散物质是怒江贡山泥石流易发生的有利地质地貌条件;连续性累积降水及短时间暴雨的产生为泥石流提供了较好的水源条件;高原短波槽与孟加拉湾南支槽东移合并,中、低层槽前西偏南暖湿气流500 h Pa偏西北气流是形成怒江暴雨过程的大尺度天气环流背景;地面辐合线、干线、低层显著湿区、湿舌等是导致降水的中尺度系统;高能高湿的潜在不稳定及近地层的水汽辐合是暴雨发生的有利条件;多普勒雷达图10~20 d Bz分散的絮状回波、部分35 d Bz块絮状回波、卫星云图多絮状对流云、无强对流云团活动反映此次暴雨过程为非对流性暴雨。     

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.     

多普勒雷达回波在一次大暴雨中的应用分析

利用多部新一代天气雷达资料结合常规探空资料和逐小时的自动站资料,对2007年7月18日发生在河北省东部平原(以下简称冀东平原)的一次区域性暴雨过程进行分析。结果发现:低层中α尺度切变线的南压、东移及"人"字形辐合线是本次降水过程的主要影响系统;降水发生前西南暖湿气流和冀东平原近地层偏东风是"人"字形辐合线形成的直接原因;在不稳定层结存续条件下,急流方向上上游雷达站中尺度低空急流的脉动对下游台站的短时暴雨预报具有一定时效的指示意义。     

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...     

湖南短时强降水时空分布及相关环境参数统计分析

为探讨湖南不同区域短时强降水气候规律及相关环境参数特征,利用2002-2018年1 h雨量资料,对湖南5个区域短时强降水时空分布特征进行了统计分析。同时,利用NCEP1°×1°再分析资料,对5个相关环境参数进行了计算分析。研究结果表明:短时强降水主要出现在4-9月,以夏季最多,呈单峰型分布;不同月份也有一定差异,4-5月夜雨出现较多,而6-7月对流降水频繁,8-9月则各时段都可能出现短时强降水;湖南5个区域短时强降水日变化也有较大差异,洞庭湖地区日变化较小,湘西北和湘中地区在夜间和傍晚有两次峰值,湘西南有夜雨特征,湘东南在午后达峰值;地形对短时降水有一定影响,武陵山脉、雪峰山、南岭与罗霄山附近是短时强降水高发区。各月短时强降水发生时环境条件存在差异,热力不稳定参数百分位变化存在南高于北,且暖季高于冷季特征,水汽参数亦南高于北,动力不稳定参数冷季高于暖季,尤其在湘东南无论在水汽、动力、热力及不稳定参数都高于其他区域。     

桂林地区短时暴雨自动监测预警系统研究

通过制作混合扫描面,调整Z-I关系和自动站雨量校准等方法对多普勒天气雷达估测降水进行了优化,使雷达估测降水误差明显减小。运用交叉相关法、降水算法对雷达反射率因子进行计算,得到了未来1～2 h的定量预测降水。按照暴雨预警信号标准,将估测降水与预测降水累加,可及时获得暴雨预警信号信息,自动生成暴雨预警信号等级分布图,对达到预警信号标准的站点及时通过手机发布暴雨预警信号提示信息。结合多层次地理信息系统,形成了集自动站资料查询、雷达降水监测、临近预测、暴雨预警功能为一体的桂林雷达定量降水监测预警平台,为有效监测预警暴雨引发的山体滑坡、洪涝等气象灾害提供了客观定量依据。     

双偏振天气雷达在灾害性降水估测中的应用——以广州“5.22”特大暴雨灾害为例

针对降水估测是特大暴雨灾害防御的重要问题,以2020年5月21—22日发生于广东省的特大暴雨过程为例,采用广州S波段双偏振天气雷达研究了考虑比衰减的定量降水估测(QPE)新方法R(A),对比了R(A)方法中不同α系数对QPE结果的影响[R(A)_003和R(A)_0019],并与传统单偏振雷达中的R(Z)方法进行对比验证。结果表明:通过质量控制可有效剔除非气象回波和噪点,为QPE提供有效数据基础;传统的R(Z)方法受雷达部分遮挡影响,部分径向得到的降水反演效果欠佳,与之相比,考虑比衰减的R(A)方法可以有效规避这一缺陷,保障了QPE结果的空间连续性;R(Z)对降水中心大值区和强降水阶段存在低估,无法有效反映降水中心强度以及峰值变化,采用海洋性降水特征系数的R(A)_003出现了明显的高估,相较之下,考虑大陆性降水特征系数的R(A)_0019能够对此次暴雨过程的强度和空间变化进行有效刻画,效果最优。     

江西对流风暴触发系统与形成机制探讨

利用常规天气图、中尺度分析图、卫星云图和雷达回波图等资料,通过个例分析方法,对江西对流风暴的触发系统与形成机制进行了初步分析,结果表明:冷锋、静止锋、850HPa切变线、850HPa能量锋、中尺度对流云团、中尺度地形辐合线、雷暴冷堆、冷出流边界和局地锋区是江西对流风暴的9种主要触发系统与形成机制。