一次强对流天气的干侵入及水汽特征研究

本研究利用NCAR/NCEP再分析场资料,以2007年7月9日一次天气过程为例,研究华北初夏时节强对流天气过程中"干侵入"及水汽特征:受华北冷涡东移影响,华北平原近地面"暖舌"区域之上有高层冷空气叠加,中高层的干侵入对于对流性天气系统的生成、发展起到积极作用,而近地层风切变线为对流风暴的发生提供触发条件;此次局地性暴雨所必需的水汽来源与盛夏时节西南急流输入水汽的方式有明显不同:水汽主要是850h Pa山东半岛上空的低层东南风输送而来,并且渤海湾附近的低层水平风速的辐合促成了暴雨区域的水汽辐合。     

长江中下游深秋季节一次MCC过程的成因

利用常规观测资料、NCEP再分析资料以及FY2C云图资料等,对2009年11月9日长江中下游地区深秋季节1次MCC过程发生发展进行了成因分析。结果表明：此次MCC发生在大尺度地面暖倒槽之中,500hPa低槽东移、850hPa低涡发展东移、边界层冷空气南下形成的弱冷锋等天气系统的配合为其发生提供了有利环境条件;MCC发生在对流层中层低能舌与低层高能舌重叠的对流不稳定区;高层辐散、低层辐合以及强涡度柱和散度柱的耦合成为MCC发展维持的主要动力机制;MMC的发展成熟阶段,对流层中低层始终维持不稳定层结状态,且随着降水增强,出现湿中性垂直运动特征;MCC成熟期其中心区风向随高度一致顺转,风速切变较强,具有超级单体风暴结构特征     

三峡上游地区一次西南涡暴雨过程中尺度特征诊断和数值模拟

结合高空、地面实况观测数据以及1°×1°NCEP客观再分析资料,对2009年6月28日20时至29日20时(北京时)发生在三峡上游地区的一次区域暴雨过程进行了中尺度特征诊断,结果表明本次过程是东北低涡和副高稳定少动的大尺度环流背景形势下,由于高原低值系统在东移过程中与西南涡结合而产生的强降水天气过程。高原上不稳定能量的扰动和下传为西南涡的产生提供了必要能量条件,高低层的水汽平流和水汽辐合的交汇地带与最强降水带存在较好的一致性。另外,利用WRF中尺度数值模式对该次过程进行了数值模拟,结果显示在同化了地面和高空常规观测资料后,模式模拟效果得到明显改善,模拟降水能够大致体现该次过程的总的降水演变和分布情况,但后期模拟降水偏大。数值诊断结果发现,盆地西部与上升气流相伴的正涡度柱的演变过程与强降水的发生过程密切相关,该因子对于正确预报降水发生时间具有指示意义。     

湘中地区2010年5月两次暴雨过程的雷达特征对比分析

2010年5月5~6日和5月12~13日,湘中发生了两次区域性暴雨。运用了自动站降水资料、多普勒天气雷达基本反射率和基本径向速度资料以及NCEP提供的FNL资料,分析了这两次暴雨的雷达回波特征,并从水汽和地形两方面分析了两次暴雨的影响因素。结果表明：两次暴雨的环流形势场不同。 “100506”暴雨强降水回波呈带状自西南向东北扫过娄底,而“100513”暴雨强降水回波呈块状自西往东范围逐渐加强;两次暴雨都有逆风区存在,逆风区的范围和强度对应着强降水的范围与强度。两次暴雨水汽主要来自孟加拉湾和南海,“100506”暴雨发生在切变线附近;“100513”暴雨发生在切边线南侧的辐合区内。娄底西部、北部、中部山地的阻挡和抬升作用以及冷暖气流交汇也是暴雨产生的重要原因之一     

基于WRF模式热带气旋对西南低涡暴雨作用数值试验研究

基于WRF模式,利用发生在远距离“天鹅”台风作用下的西南低涡暴雨个例,通过修改台风动力风场,分析了不同数值试验中西南低涡降水系统对台风系统的响应。结果表明：在“天鹅”台风作用下,增强了水汽和不稳定能量的输送,导致了长时间强降水的发生;不同的台风动力风场作用下,西南低涡的移动路径具有明显的不同,降水也具有明显的区域性局地差异;在增强（减弱）台风倒槽动力风场环流作用下,低涡系统中心偏西（东）偏北（南）,相应地,低空急流输送带偏东（西）,进而导致中低层水汽和不稳定能量输送偏东（西）,以及中低层辐合带空间位置偏东（西）,进而对区域性降水空间位置产生影响,导致了降水区域局地性差异,表明远距离台风对西南低涡环流系统具有重要影响     

台风“麦德姆”影响山东的暴雨特征分析

利用常规观测资料、地面加密自动站资料、NCEP/NCAR再分析资料和风廓线雷达等资料对2014年第10号台风"麦德姆"影响山东的暴雨特征进行了分析。结果表明:强降水出现在台风路径的左侧及台风中心附近。前期为台风环流本身造成的降水,后期为中低纬系统相互作用造成的强降水。台风暴雨落区与整层大的比湿、强烈的水汽通量辐合和中层存在强上升运动速度大值区有关。冷暖空气相互作用在台风中心北侧低层产生温度梯度大值区抬升了高层暖湿空气导致暴雨的产生。正负垂直螺旋度加强的时段刚好和鲁中东部、鲁东南和山东半岛的强降水集中时段相对应。此次风廓线雷达对此次台风的短时强降水有较好的指示意义,低层东北风的向上扩展和风力的加大对应着降水强度的逐渐增强。     

一次春季强降雪过程相态变化的成因分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2013年4月19日山东一次强降雪过程的相态变化进行诊断分析。结果表明:1前期冷空气入侵形成冷垫,西南暖湿气流沿冷垫爬升,是一次典型的回流形势下的强降雪过程;雨雪分界线随时间自西北向东南方向推进,地面2℃线可以作为这次过程雨转雪预报的一个参考点;20℃层下降到925h Pa以下可以做为降水相态转为雪的识别判据;3降雪时刻H700-850从148~155dagpm,H850-1000≤129dagpm;44月份出现如此低的温度除了有利的大尺度环流背景外,地形也发挥了重要作用。     

台风“梅花”影响山东的降水落区及路径特征分析

本文利用高空观测资料、地面观测资料、NCEP/NCAR全球再分析资料、加密自动站资料、FY-2E卫星云图资料、雷达等资料对2011年第9号台风"梅花"影响山东的降水落区和路径特征进行了分析。结果表明:台风引起的降水分布与水汽通量辐合区、相对湿度大值区、上升运动对应较好。在台风北上过程的中后期,暴雨落区与台风当时的位置和干冷空气的强度有关。台风的对称性对降水的影响较大。此次台风"梅花"生命史长,路径不确定性大。高空引导气流和副高位置和强度的变化对台风路径的预报是一个重要的参考指标。与某些台风影响山东形成远距离暴雨的预报相比,台风"梅花"降水的预报难度更大,要更多的依赖卫星云图、雷达、加密自动站等资料的综合运用,发挥短时临近预报的作用。     

廊坊空气重污染的大气环流形势和气象条件

利用2013-2014年廊坊环境监测站空气污染资料、廊坊气象观测站气象资料以及NECP/NCAR再分析资料和倾斜旋转T模态主成分分析法,分析了廊坊空气重污染的大气环流形势和气象条件。结果表明:空气重污染主要有5种大气环流配置形式,其中廊坊850h Pa高空为高压脊前,地面分别处于弱高压场或低气压场中是最主要的2类,当地面为低气压场控制时,容易造成严重污染;空气重污染的有利气象条件是:地面风力≤2级,风向静稳以及偏西、西西南及偏东风;空气相对湿度在50-95%之间;日降水量≤1.8mm;气温、气压接近各自平均值。     

长江上游中小洪水天气学机理分析及致洪特征

基于1981~2012年长江上游128个中小洪水历史个例及NCEP/NCAR再分析资料,采用普查及天气学分型方法,建立了纬向型、经向型、偏东气流型以及两高之间型4种致洪降水天气学概念模型,研究了各天气型致洪降水发生机理及相应中小洪水特征。得到以下结论:纬向型中高纬环流相对平直多波动,伴有明显冷平流南下,地面锋面位置略偏北。该类型强降水过程多,强度大,持续时间长,对应中小洪水多为双峰或多峰型,平均洪峰流量、过程增幅最强,洪水过程时间也最长。经向型环流中高纬贝加尔湖和东北地区为深厚低槽,中低层常伴有暖式切变线或低涡发展,中上层急流出口处的辐散以及冷平流四类型中最强。该类型雨带多呈东北-西南走向,中小洪水一般以单峰为主,其洪峰流量及过程增幅均较大,造成的洪水涨水较快,过程时间最短。纬向和经向型均为全流域降水型,但在金沙江北部、岷沱江、嘉陵江以及宜宾-宜昌常出现较高频次的60 mm以上较强面雨量。偏东气流型副高与热带气旋外围环流汇合北进,其强降水前后冷暖平流变化不明显,受地形强迫抬升影响,最易产生准静止型、团状、突发性强降水。该类型中小洪水以单峰为主,涨水快,洪峰流量及过程增幅均最小,强降水主要分布在嘉陵江和岷沱江两大流域。两高之间型多为"鞍"型场的环流配置,青藏高压与副高在流域上空形成南北向切变线,其动力和水汽条件均较弱。该类型降水强度较弱,稳定少动,累积降水量较大,洪水以单峰为主,双峰偶有发生,其洪峰流量、过程增幅均较大,洪水过程时间较长,强降水多位于岷沱江、嘉陵江和宜宾-重庆中部流域。     

近20年四川盆地大暴雨发生的大尺度环流背景

利用1981～2000年四川盆地逐日降雨量资料和ECMWF逐日再分析资料,研究了近20年四川盆地的大暴雨过程.结果表明:四川盆地暴雨按地域可以分为3种类型,即盆西型、盆东型和全盆移动型,近20年里,盆西型暴雨最多,盆东型暴雨最少;四川盆地各种类暴雨发生的大尺度环流背景之间存在明显的差异,不同大尺度环流背景下,东亚主要环流系统之间的配置使得四川盆地的水汽源地和水汽辐合中心明显不同,而水汽辐合中心与暴雨中心相对应,这就决定了各类暴雨的发生地点不同;80年代前后东亚气候系统的年代际变化使东亚主要大尺度环流发生了明显的改变,这种环流的改变使近20年的环流特征更有利于四川盆地西部暴雨的发生.     

廊坊市短时强降水特征分析

利用廊坊市2006~2010年自动站逐时降水量资料、necp再分析资料、micaps资料,根据气象学原理分析了廊坊市短时强降水的时空特征和强度变化特点,短时强降水发生时伴随的其他强对流天气、短时强降水发生的主要天气形势、短时强降水与物理量场之间的关系。结果表明:廊坊市短时强降水年发生次数的多年平均值为13d,大部分降水日和降水站次出现在主汛期,高峰期在7月下旬~8月上旬;每天的12时、17时、23时前后是短时强降水的高发时段。一天中平均分钟降水量有两个大的峰值,一个出现在凌晨1~2时,一个出现在午后的13时。影响短时强降水的天气系统有低涡、西来槽、地面倒槽、地面冷锋、副高边缘西风急流、局地强对流天气等;短时强降水一般都伴随雷暴的发生,有时还会出现大风、冰雹、飚线等强对流天气;在短时强降水发生前,螺旋度、水汽通量散度、相对湿度、假相当位温等物理量与短时强降水中心有很好的对应关系;短时强降水出现站次、降水强度均是南部大于北部地区,短时强降水出现的最早时间也是南部较早。     

长江中下游地区汛期暴雨频次的时空分布特征

利用长江中下游地区六省一市1960~2003年81个台站汛期（5~9月）逐日降水资料,统计出了不同台站近44年逐年汛期暴雨事件的发生频次,并进行了时空分布特征分析。结果表明：汛期暴雨事件最频发的区域在皖南到赣北一带,而北部的鄂北和皖北是最少发的区域;一致性异常特征是长江中下游地区汛期暴雨事件发生频次的最主要空间模态;汛期暴雨事件发生频次可分为以下5个主要的空间分型：两湖平原型、北方型、长江沿江型、南方型、沿海型;从长期变化趋势来看,两湖平原型、长江沿江型和沿海型暴雨事件发生频次表现为较明显的增加趋势,南方型基本没有长期变化趋势,但有先降后升的特点,而北方型表现为弱的减少趋势;近44年来暴雨事件发生频次各分区的周期振荡不太一致。     

基于情景模拟的城市社区暴雨内涝灾害危险性评价

以上海市普陀区金沙居委地区为例,运用情景分析方法开展了城市社区尺度的4种排水条件下8种重现期暴雨的32个内涝灾害危险性情景模拟、分析与评价,结果表明:①各种情景的暴雨内涝危险性均主要集中在研究区中部的金沙新村和解放村,但危险性程度和影响范围随着排水量的增大而减小,随着暴雨强度的增大而增大;②随着暴雨强度的增大,高危险性面积在4种排水情景下均呈增大趋势,中危险性面积除在0mm/h排水情景下呈持续减小的趋势外,其余均呈持续增大的趋势,低危险性面积在18mm/h和36mm/h排水情景下呈持续减小趋势,在0mm/h和50mm/h排水情景下分别呈持续增大和先增后减的趋势;③随着排水量的增大,高危险性面积在各种重现期暴雨情景下均呈现持续减小的趋势,中危险性面积呈现持续减小和先增后减两种趋势,低危险性面积则无明显的变化趋势;④随着排水量的增大,暴雨内涝的中危险性(超过15cm)发生概率由100%降低为6.8%,高危险性(超30cm)发生概率由26%降低为0.8%。     

武汉20世纪90年代暴雨异常的物理环境变化背景探讨

根据武汉1951－2000年50年暴雨日数资料，应用Mann-Kendall统计方法对暴雨邓列进行年限突变检验。揭示出武汉暴雨在1979年发生突变，20世纪80年代后暴雨出现频数明显上升，强度增大，90年代达到最大，同时指出武汉20世纪90年代暴雨日数和暴雨量异常的显著特征，着重从西太平洋副热带高压，阻塞高压，太平洋海温等重要物理环境因子的突变出发，探讨造成20世纪90年代武汉暴雨异常的物理变化背景，结果表明，在武汉暴雨异常多的90年代与暴雨异常少的70年代，所对应的大气，海洋环境背景显著不同，90年代北半球500hPa月平均高度场是处于几十年中正异常最大的阶段，西太平洋副热带高压持续偏南，偏强，西伸脊点偏西，东亚中高纬度环流异常，维持稳定的阻塞高压形势，赤道东太平洋海温（SST）出现最大正距平，为近50年来的异常增温时期，厄尔尼诺（ENSO）事件发生频繁。     

湖北省双季稻生长季降水及洪涝变化特征

利用1961～2008年湖北省双季稻区常规气象站资料,统计计算了双季稻产区在早晚稻生长季的降水量、暴雨量、暴雨日数以及洪涝发生次数,揭示了近50 a来双季稻区降水及洪涝的变化特征。结果显示：湖北省双季稻区在早晚稻生长季的降水量都有弱的增加趋势,尤其是鄂东北局部和江汉平原南部;在水稻抽穗扬花至成熟期间,早稻暴雨量大部有不显著的增加趋势,而晚稻则大部为弱减少趋势。早稻生长季内洪涝的发生次数总体呈增加趋势,局部地区严重洪涝发生次数加大;晚稻生长季洪涝总次数有略减少趋势,重度以上洪涝发生很少,但呈略增加趋势     

南方冰冻雨雪灾害年的环流及气象要素异常的统计分析

利用NCEP/NCAR的2.5°×2.5°格点的逐日再分析资料,通过分析我国南方19个冰冻雨雪灾害年的36个冰冻雨雪天气个例的环流形势,总结了发生冰冻雨雪天气的4种天气类型:北脊南槽型、乌山脊型、横槽南支型和高纬低涡型,后两种天气类型持续时间长、影响范围广,极易造成南方严重的持续冰冻雨雪灾害;进一步分析南方持续冰雪天气的物理量场和要素场特征,结果表明,对流层低层850~700 hPa辐合中心较垂直上升速度中心提前1~2 d出现,预示低温雨雪增强;冻雨严重年份在700 hPa维持大于0℃的融化层,南支槽前的西南急流为雨雪天气提供了水汽和热量输送,这种配置利于冻雨天气的发展和维持。天气类型的建立及气象要素的统计有利于为南方冰雪灾害天气预测预警服务。     

三峡库区复杂地形下的降雨时空分布特点分析

根据三峡水库坝区周边10个气象站1992~2002年逐日降雨资料,先用比值法将短期考察资料延长,再通过对比、回归等方法,客观分析降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等指标随时间（年内、年际）和地形（高度、坡向）的变化,其特点如下：三峡坝区冬干、夏雨、秋雨明显,近年降雨增多;与武汉市相比,有降雨日多但降雨量、暴雨日及大暴雨日少的特点;降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等多随高度上升而递增;由于受南北边山地阻挡和峡谷的影响,长江以南降雨大于长江以北;水体抑制库周降雨,且夜间比白天明显,强降雨过程比弱降雨过程明显。三峡地区降雨周边山地多于谷底,蓄水后差异将更明显,使地质灾害容易发生,应引起高度重视。     

1959～2008年湖北省暴雨的气候变化特征

利用湖北省17个气象站1959~2008年逐日降水资料,采用克里格插值法、线性趋势、累计距平、滑动平均及Mann Kendall、复Morlet小波函数等方法分析湖北省暴雨的空间分布规律和时间演变特征。结果表明：湖北省存在以鄂东南和鄂东北为两个暴雨高值高频中心、鄂西北为低值低频中心的多中心分布特征,整体呈现出从东南向西北递减的地域分布,且大暴雨高频区、特大暴雨多发区和暴雨极大值区均出现在鄂东地区。时间演变趋势上,近50年来湖北省暴雨日数呈弱的增长趋势,暴雨量经历了偏少 偏少 偏多 偏多 偏少的年代际变化过程,异常暴雨年中暴雨日数偏多年较偏少年出现的频率高,全省暴雨日数和暴雨量在1978年发生突变,且存在9 a和5 a的周期振荡,而各分区暴雨日数均表现出显著地8~10 a的年代际周期特征     

安徽省热对流短时强降水的判别与特征分析

对安徽省2008~2012年5~9月的降水以及气温、地温、日照等要素进行了统计分析,发现午后降水频率明显高于其它时次,在对降水及其他要素进行分类统计的基础上,提出了基于降水特征、午后13时地温、午后13时地温和早上08时的地温差、日照时数的热对流短时强降水的判别方法。基于融合了多重观测资料的LAPS再分析系统得到的中尺度再分析场资料,对2008~2011年5~9月热对流局地强降水进行了比湿、回波、稳定度和能量指标特征统计分析,并对一个典型个例的降水特征、降水成因进行了具体分析,总结了此类降水过程在降水特征、天气形势、湿度条件、大气层结稳定度的特点:维持时间短、强度大,范围小,地面温度高,午后和早上的地温差明显,降水发生前大气不稳定能量较强,中低层风场切变辐合明显。