影响广西两次低温灾害及物理机制对比分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料对比分析了2016年1月23-28日和2008年1月13日至2月5日影响广西的两次强冷空气的灾害特征、环流形势,动力机制。分析表明:2016年强冷空气过程阻塞高压比2008年冷空气过程的高压异常偏强。2016年1月冷空气过程中高纬度环流为两槽一脊型,强冷空气沿西路迅速南下,导致广西近50年最南雪线。而2008年1月强冷空气天气过程,中高纬度维持稳定的东高西低形势,冷空气东路南下影响,导致广西近50年最长期的冻雨和冰冻天气。负涡度往乌拉尔山东部高压内部持续输送,支持了2008年1月阻塞高压不断重建、维持。2008年冷空气过程因为孟加拉湾水汽持续输送,维持了长期冻雨和冰冻天气,2016年冷空气过程由于水汽不足,导致少量降雪过后迅速转晴天。     

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。     

2021/2022年云南冬季异常气候特征及成因分析

基于云南省124个站点逐月气温和降水资料以及美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,运用数理统计方法,分析了2021/2022年冬季云南气候异常的成因,得到(1)2021/2022年冬季,中低纬度地区维持北非槽、阿拉伯半岛脊、孟加拉湾槽的波列,有利于阿拉伯海、孟加拉湾、西太平洋和南海的水汽向云南境内输送,造成云南整个冬季降水偏多。(2)前(后)冬中高纬度的环流变化是造成冬季气温前暖后冷的直接原因。从前冬到后冬中高纬度欧洲大陆槽明显减弱北抬,西西伯利亚附近的脊增强,易形成阻塞高压;地面西伯利亚高压增强,东亚冬季风也明显增强。相应地冷空气从少而弱到频发并偏强,气温从明显偏高到显著偏低。(3)2021年12月到2022年2月东亚副热带急流从偏弱逐渐变为偏强,而极锋急流从偏强逐渐变为偏弱,导致冬季风逐渐增强,影响南下冷空气,致使云南冬季气温发生了前暖后冷的季节内异常变化。(4)云南上空整个冬季皆存在异常水汽辐合,水汽辐合抬升有利于降水生成。两个主要水汽输送通道一个是从阿拉伯海经孟加拉湾进入云南;另一个是从西太平洋海域经南海、中南半岛和孟加拉湾进入云南。     

广西春旱的时空分布特征及成因分析

利用广西具有气候代表性的32个站点1961-2007年逐日降水量资料,引入季节无雨日作为划分干旱的标准,采用EOF分析等方法,分析了广西春旱的时空分布特征;并用NCEP再分析资料、NOAA海温资料、国家气候中心的74项环流特征量资料等,对广西春旱的成因进行了分析。结果表明:从时间变化看,广西春旱的趋势变化不明显,主要以年际、年代际变化为主,从空间分布看,广西春旱以全区一致性型为主要空间分布型;在春旱年,广西上空对流层低层出现偏南-西南气流距平强辐散异常,伴随有明显的水汽通量辐散异常,同时东亚大槽偏弱,阿留申低压明显减弱,中纬度大陆高压减弱,中高纬环流平直,不利于冷空气南下华南;广西春旱年前冬阿留申低压明显增强,大陆高压也增强,冷空气活动频繁,当前冬印缅槽偏弱时,广西春季发生干旱的可能性较大。     

2014年2号热带低压导致福建闽西北灾害成因分析

2014年8月19日,南海热带低压在福建漳浦沿海登陆后北上,造成福建闽西北大暴雨并引发洪涝地质灾害,受灾人口近10万人,因滑坡死亡4人,直接经济损失2.5亿元。各种数值预报模式对这场暴雨强度和落区的预报都有较大误差。利用自动站加密观测资料、雷达产品、常规天气图对这场大暴雨过程进行分析,结果表明,南海热带低压登陆北上后与冷空气共同作用造成了此次大暴雨。大暴雨是在高空槽东移、中低层切变、锋面南压和南海热带低压北上天气背景下产生。热带低压登陆福建后靠近冷空气带来的湿斜压锋区、中低层切变附近的正涡度区和高空槽前西南急流轴之右侧的高空辐散区,强度得到维持。热带低压北上为暴雨区上空输送了大量高能高湿的水汽,并与南下冷空气相互作用,不稳定条件和上升运动明显加剧,触发了对流的发展。南海热带低压云团与西风槽前对流云团在闽西北上空合并,对流云团获得进一步发展。大暴雨落区与湿斜压锋区、对流不稳定区、高低层正负湿位涡叠加区和垂直上升区有很好的对应关系。     

2003年陕西持续性暴雨成因分析

对2003年发生在陕西的持续性暴雨分析认为: 乌山阻高与副热带高压的配置及稳定少动为这次持续性暴雨提供了有利的背景条件.贝湖低压底部分裂出小槽引导的冷空气与副高西北侧暖湿气流在高原东侧一带反复交绥是暴雨的主要成因.高低空急流耦合使高层辐散区迭加在低层辐合区的上方而产生强烈的上升运动,为深对流的发展提供了条件,促进了暴雨时中尺度系统的生成和维持.     

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。     

昆明"6.24"城市洪涝气象成因分析

2006年6月24日云南昆明发生了当年最为严重的一次城市洪涝,利用T213数值预报产品资料对这次突发性洪涝灾害的气象成因进行了诊断分析,结果表明此次强降水与高空切变线南压及西太平洋副热带高压外围西南暖湿气流有关,高空切变线南压有利于引导北方冷空气南下入侵,而西太平洋副热带高压外围西南暖湿气流为此次洪涝灾害的爆发提供了丰富的水汽。过程期间,高低层存在明显的高空辐散、低空辐合的抽吸特征及明显的上升运动,低层700 hPa昆明上空一直存在明显的水汽通量高值区。卫星云图及雷达回波上也有明显的中小尺度降水云团活动,造成了昆明2006年入夏以来的最大降水,导致昆明出现了严重的城市洪涝灾害。     

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.     

新疆水汽研究若干进展

总结归纳1960 s来新疆水汽研究领域的主要成果,从气候平均讲,新疆水汽主要来自其以西中高纬地中海、里海、黑海、大西洋和北冰洋,冬、春季水汽来自地中海和里海,夏季来自北大西洋和北冰洋,秋季来自黑海和里海;春、夏、冬季降水异常偏多则表现为高、副热带/低纬向中亚区域水汽输送增强然后随西风气流向新疆水汽输送增强,但以由副热带/低纬向中亚区域水汽输送增强为主。1987年夏季降水年代际增多则由于印度洋向中亚和新疆水汽输送年代际增强,同时东亚太平洋型遥相关波列(EAP)的强度年代际加强和向西偏移使得西北太平洋向我国内陆地区的异常水汽输送显著增强,而1987年冬季降水年代际增多则主要由于中高纬水汽向新疆地区输送增加。暴雨过程水汽主要为西风、偏南和偏东输送路径,暴雪过程水汽主要以中纬西风和副热带/低纬向中亚的西南路径为主,短时强降水过程则表现为局地水汽快速聚集。提出了进一步研究问题:新疆大气水分循环系统物理过程认识不足,应用数值模式、轨迹分析方法等开展新疆地区暴雨/雪过程水汽源汇结构、接力输送机制以及主要水汽源地和多尺度汇流通道对降水贡献率等研究不够,卫星、多普勒天气雷达、GPS/met水汽探测仪、微波辐射计等多源探测手段在新疆降水天气监测预警中应用薄弱。这些问题的研究对推进新疆天气预报技术的发展和水资源可持续利用具有重要意义。     

广西地质灾害特征及其形成机理——极端低温天气条件的影响

2008年初广西遭受了五十年一遇罕见的持续低温雨雪冰冻天气过程。在大量现场调查的基础上,对广西低温雨雪冰冻天气过程中以及冰雪融化期间发生的地质灾害类型、特征、灾害的时空分布以及形成机理进行研究。研究表明:(1)灾害类型以崩塌为主,其次为滑坡、地面塌陷和地裂缝;(2)地质灾害规模以小型为主,不同的灾害类型分布区域性强,持续低温雨雪冰冻天气过程不仅激活了一些已存在的灾害隐患点,而且产生了大量新的地质灾害点和隐患点;(3)低温雨雪冰冻天气过程与地质灾害的时空分布总体上是一致的;(4)广西脆弱的地质环境与数十年一遇的天气过程二者叠加作用,导致了各类地质灾害的频发,其中低温雨雪冰冻天气过程是诱发地质灾害的主要因素。     

2022年初湖南两次灾害性大暴雪成因分析

2022年2月6—7日(简称“2.6”过程)和21—22日(简称“2.22”过程)湖南出现了两次灾害性大暴雪天气过程,利用多源观测资料与再分析资料,通过HYSPLIT v4.9(空气质点轨迹追踪模式)及聚类算法,从环流背景、温度条件及水汽特征探讨两次强降雪特征及成因差异。分析表明：(1)“2.6”过程降雪持续时间短,降雪时段集中,小时雪量大;“2.22”过程强降雪持续时间长,累积降雪量大,部分站点雪深破历史极值,具有显著极端性。(2)两次过程均受南支槽影响,其中“2.22”过程南支槽更深厚,地面上两个强大的高压中心持续补充冷空气,造成长时间的地面低温。(3)温度平流差异明显,“2.6”过程主要受高空和地面冷平流共同作用造成温度下降,“2.22”过程由中层冷平流驱动冷空气下传,长时间维持深厚冷垫和10 m/s以上的边界层东北回流是造成持续性强降雪的重要成因。(4)两次大暴雪过程的主要水汽通道均是来自阿拉伯海的西南输送带,另外,还有一支来自西太平洋的偏东水汽输送带,经南海转为偏南路径向北输送至暴雪区,这也是湖南冬季暴雪需要特别关注的水汽传输路径。     

2011年秋季强台风“纳沙”导致广西灾害成因分析

2011年第17号强台风"纳沙"于9月30日20时在越南北部减弱为热带低压后,其中心并没有深入到广西内陆却给广西带来持续3d的暴雨天气,导致全区受灾人口323.15万,因灾死亡7人;农作物受灾面积38.265万hm2,直接经济损失高达26.88亿元。利用MICAPS常规观测资料、自动站资料、卫星云图以及ECMWF等资料,对1117号强台风"纳沙"减弱后导致广西严重灾害的成因进行了分析。结果表明:①"纳沙"进入北部湾并在越南北部沿海登陆减弱为热带低压后,青藏高原东移的冷空气从低层渗透进入华南西部,并与"纳沙"东部的偏南气流在桂南汇合,形成中尺度辐合线,使得广西南部的动力辐合和上升运动得以加强和维持;②"纳沙"东部强盛的东南风急流将南海大量的水汽输送到广西上空,为持续性暴雨提供充足的水汽;③"纳沙"减弱消亡后,其外围环流位于广西南部上空的垂直风切变小,在这种环境条件下,有利于热量、水汽的积聚和辐合上升运动,有利于对流云团的发生发展并释放大量的凝结潜热,对暴雨的增幅也有重要的正反馈作用。     

1961-2020年ENSO事件下黑龙江省盛夏降水异常大尺度环流成因分析

利用1961-2020年黑龙江省盛夏（7、8月）降水量、NCAR/NCEP再分析高度场和Ni?o3.4 SST资料,采用定义亚洲环流/Ⅰ型,即ACⅠ西风环流指数分析,相关计算、高度场及物理量场合成等方法,分析ENSO事件下盛夏遥相关形势及与降水异常大尺度环流关系。结果表明：春、盛夏Ni?o3.4 SST为暖（冷）位相时,盛夏500 hPa高度场易引起西高（低）东低（高）或两高（低）一低（高）波列形式,ACⅠ环流指数正（负）值明显。揭示出降水异常主要受Ni?o3.4 SST遥相关与ACⅠ环流共同影响。降水偏多,高空200 hPa急流轴位于42°N,急流中心区出口左前方,低层气压降低,利于东北低涡发展;850 hPa风场南支急流和日本海急流输送大量水汽进入低涡;高低纬系统相互作用,北部冷气流与南部季风气流交绥有利于降水加强;黑龙江省区域整层垂直上升气流为多水提供了动力条件。     

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。     

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。     

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。     

“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。     

基于天气分型的北京地区雷电潜势预报预警系统

对1997-2006年457个雷暴过程的环流形势进行对比分析,将北京地区的雷暴天气分为东北低涡低槽、贝蒙低涡低槽、西来槽等11种雷暴天气型;利用南郊观象台(54511站)的探空资料计算对流有效位能、抬升指数和相对风暴螺旋度等33个对流参数,通过与北京地区SAFAIR3000获取的闪电定位资料进行统计分析,提取BCAPE、BLI、MDCI、BIC、KNEW和SWISS等6个对流参数作为北京地区潜势预报参数;采用事件概率回归(REEP)方法,利用获取的6个对流参数作为变量,形成了11种雷暴天气型下的潜势预报方法。利用WRF模式的预报场,建立适用于北京地区3～36 h雷电潜势预报系统。个例实验结果表明其具有较好准确性。由于该系统建立过程中使用了高分辨率探测资料和中尺度模式的输出结果,实现了雷电潜势预报由点到面,由粗到细的突破,对北京地区雷电预警预报具有一定的应用价值。     

2011年陕西秋季强连阴雨天气的大气环流异常特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了陕西2011年秋季强连阴雨期间的欧亚大气环流异常特征。结果表明:这次强连阴雨天气具有雨量大,暴雨范围广,站次多、降水集中等特点。欧亚500 hPa高度距平场"北高南低"的分布是这次强连阴雨天气产生的大气环流背景,500 hPa乌拉尔山到中亚阻塞高压稳定维持,脊前偏北气流引导冷空气从贝加尔湖与巴尔喀什湖之间的蒙新高地南下,在贝加尔湖与巴尔喀什湖之间形成一条冷舌,同时西太平洋副热带高压稳定,强度偏强,冷空气在东移南下过程中,在秦岭山脉附近与西太平洋副热带高压外围暖湿气流持续交汇,对流层低层秦岭山脉及其邻近地区有较常年同期明显偏强的上升气流,700 hPa流场台湾岛以东气旋性环流的异常维持,偏强的华南偏东气流和高原东侧偏南气流为陕西持续性强降水或连阴雨天气中暴雨发生发展输送了充足水汽。这种环流分布有利于陕西持续性强降水天气产生与维持。而西太平洋副热带高压稳定与副热带急流中心入口右前方动力强迫作用激发的垂直运动,也为陕西强连阴雨中强降水天气产生提供了有利动力环境场。