青藏高原东北侧短时强降水阈值确定及特征分析

基于临夏州2006—2018年4—9月自动气象站逐日小时降水量,在传统降水百分位法、Z指数法和平方根变换法3种方法中,确定了短时强降水阈值的最佳计算方法,在此基础上分析临夏州短时强降水的时空分布特征。平方根变换法确定的临夏州短时强降水阈值为14.6 mm·h^(-1)。临夏州短时强降水空间分布表现为自中南部分别向西北和东南减少,短时强降水年平均出现次数为7.3次,2018年出现次数最多;7—8月短时强降水出现频次最多,占短时强降水总频次的81.1%,8月达到最高峰,占总频次的55.8%;短时强降水日变化呈4峰分布,短时强降水主要出现在18:00—23:00,占短时强降水总频次的55.8%;小时最大降水量为55.8 mm,出现在22:00;短时强降水持续时间为1 h的占90.5%,同一时次出现1站次短时强降水的占93.3%,临夏州短时强降水多为阵发性,且空间分布多为孤立零散。     

强弱天气尺度强迫下广东短时强降水时空特征分析

利用2010—2019年广东区域自动站逐时雨量定义短时强降水日,采用500 hPa和700 hPa广东区域日平均垂直速度来客观衡量天气尺度强迫,并对年均和强/弱天气尺度强迫下的短时强降水进行时空分布特征分析,结果表明:广东区域的短时强降水主要发生在4—9月,发生频次具有准双峰的日变化;粤西是短时强降水最频发区;茂名山区的短时强降水主要发生在白天,弱天气尺度强迫下占比达80%以上;频发次中心位于珠江三角洲,持续1小时以上的短时强降水占该地发生频次75%。强天气尺度强迫下短时强降水4—6月最多,弱天气尺度强迫下则7月达到峰值。弱天气尺度强迫下,仅历时1小时的短时强降水在粤北河源-梅州北部山区、粤东莲花山脉附近有次中心;历时2小时及以上的相对集中在粤西、珠江三角洲北部和粤东惠州-汕尾一带;3月肇庆-云浮和珠江口附近弱天气尺度个例占比高;7月粤北占比高;早晨07时在粤西阳江沿海有孤立的高频中心。      

北京短历时强降雨的时空分布

利用北京地区157个人工站和自动站观测资料,对北京地区短历时强降雨的时间、空间分布特征以及与年总降水量的关系进行分析,结果表明：①2007—2012年,短历时强降雨的次数大体呈现递增趋势,但各年发生的次数差异较大;②从时空分布特征来看, 短历时强降雨最易发生在7月,时段集中在傍晚前后和凌晨,而发生地点集中在北京西山前的平原地区包括昌平中部东部、顺义西部、石景山区、丰台区西部、房山东部南部;③从短历时强降雨与年降水量的关系来看,短历时强降雨发生次数多的年份降水量也高,短历时强降雨对于年降水量的贡献较大。     

天山北坡短时强降水时空分布及环流配置特征

利用常规探测、自动站逐时雨量及ECMWF0.25°×0.25°每日4次的ERA-interim再分析等资料,分析2010—2018年6—8月天山北坡短时强降水时空分布及其环流配置特征。结果表明:天山北坡短时强降水时空分布不均,主要发生在沿山海拔1000～2000 m区域,尤其昌吉州频次最多;雨强R≥10 mm/h出现频次2015年最多,而R≥20 mm/h出现频次相较前者骤减,2016年出现最多,均在2014年最少,且6月出现最多;短时强降水日变化明显,16时—次日03时发生频次最多,占总次数的73.8%。天山北坡短时强降水过程以局地分散性居多,占总过程的65.1%;影响系统主要分为西西伯利亚低槽(涡)、中亚低槽、中亚低涡、西北气流等4类,其中,西西伯利亚低槽(涡)、中亚低槽两者占总过程的73.2%。     

柳州市区短历时强降雨时空分布

利用柳州市2010-2015年24个自动站观测资料,对柳州市区短历时强降雨的时间、空间分布特征以及与年降水量的关系进行分析,结果表明:(1)2010-2015年,柳州市区短历时强降雨的次数呈递增趋势,年际间变化较大;(2)从时空分布看,短历时强降雨最易发生在6月,时段集中在02-06时,发生最大概率的地区在柳州的西南部(柳南区);(3)从短历时降雨和年降水量的关系看,短历时强降雨对年总降雨量有贡献,短历时强降雨次数多,年总降雨量也高。     

汕尾市短历时强降雨的时空分布特征

利用汕尾市2013—2018年间115个自动气象站逐小时降雨量资料,对汕尾地区短历时强降水时空分布特征以及与年总降水量的关系进行研究。分析表明:(1)2013—2018年汕尾市短历时强降雨的次数大体呈递增趋势,各年发生的次数差异较大;(2)短历时强降雨具有明显的季节变化和日变化特征,最易发生在6月,时段集中在下午至傍晚;(3)短历时强降水主要集中在莲花山脉东南侧的海丰县大部及陆丰市东北部,包括莲花山、公平、梅陇、海城、八万等地区;(4)短历时强降雨发生次数多的年份降水量也大,两者具有很强的相关性。     

辽宁省强对流性天气的气候特征分析

利用1962—2008年辽宁强对流性天气观测资料,对冰雹、龙卷、雷雨大风和短时强降雨4种强对流性天气的气候特征进行统计分析。结果表明：辽宁冰雹沿海少、内陆多,内陆又以东、西部山区为最多;6月和9月为其多发期; 15-16时出现最多;83.9％的冰雹持续时间为0—10 min。龙卷沿海多、内陆少;7月和9月为其多发期;13—14时和17—18时发生最多;75.0％的龙卷持续时间为5—20 min。雷雨大风沿海和内陆均存在多发区域;5—6月为雷雨大风多发期;15—16时出现最多。短时强降雨自西向东逐渐增加,主要出现在6—8月,21—22时出现次数最多;短时降水极值为26—105 mm/h。     

东北冷涡背景下强对流天气的基本特征分析

利用呼伦贝尔市CIMISS系统实况资料,统计分析了2010—2021年5—9月东北冷涡背景下的强对流天气时空分布及物理量参数特征。结果表明：(1)5月雷暴大风次数最多,6月冰雹次数最多,6—8月是短时强降水集中发生期,尤以8月次数最多。(2)强对流天气主要出现在12:00—20:00,其中短时强降水每个时次均有发生,但雷暴大风与冰雹天气在21:00—次日08:00基本没有发生过。(3)大兴安岭西部雷暴大风站次较多;大兴安岭东北部、岭上及岭西北的冰雹站次较多;短时强降水与强对流天气空间分布特征较为一致,均是大兴安岭岭上南段与岭东的站次较多。(4)雷暴大风天气的风速多以17.2～20.7 m·s^-1为主;短时强降水量级为20.0～29.9 mm的站次占总站次的74.3%;持续时间小于5 min冰雹居多,直径小于5 mm冰雹的站次占总站次的49.1%。(5)短时强降水850 hPa的比湿、水汽通量、水汽通量散度的物理量参数均值均大于冰雹、雷暴大风;短时强降水K指数均值大于冰雹、雷暴大风,T₈₅₀-T₅₀₀均值大于26℃,短时强...     

黔西南短时强降水时空特征分析

利用黔西南州2006—2016年8县站全年逐小时降水量,对短时强降水特征及其与暴雨的关系进行分析,得出:(1)87%的短时强降水集中在20～40 mm/h,空间基本特征为"东多西少";94%的短时强降水出现在5—8月,3个级别的短时强降水都是在6月到达峰值;20～40 mm/h的短时强降水频次明显大于其它级别,60 mm/h的短时强降水只在夏季出现过;短时强降水主要出现在夜间,占总频次的70%,白天为低发时段,其中46%的短时强降水出现在前半夜,后半夜占25%,上午出现的频次最少,且3个级别的短时强降水都是在前半夜出现的频次最多。(2)黔西南州68%的暴雨天气中伴有短时强降水,二者的相关系数为0.94;所有短时强降水累计频次、暴雨日数与暴雨过程中出现的短时强降水的累积频次三者的空间分布基本特征均为"东多西少";暴雨量与当日最大小时降水量为显著正相关关系。     

山西不同历时强降水的统计特征及趋势变化

利用山西省109站1981-2018年的短历时强降水资料,采用趋势系数、归一化、中尺度天气分析等方法,对1 h、3 h、6 h、12 h短历时强降水的极值、频次、日、月以及年代际等趋势变化和主要影响系统进行统计分析。结果表明:(1)极值空间分布具有山区大于盆地、南部大于北部,时效越短,极值分布的局地性越强等特点。(2)12 h内不同历时强降水出现频次具有"南高北低、山区高于盆地、东部山区高于西部山区、东南明显集中"的空间分布特点。(3)不同历时强降水集中出现在每年的7-8月,其中,1 h≥20 mm的短历时强降水出现频次最高。(4)1 h雨量≥20 mm、3 h雨量≥30 mm以及12 h雨量≥50mm强降水发生频次日内分布均为单峰型,6 h雨量≥50 mm强降水发生频次日内分布为双峰型。(5)1 h、3 h和6 h短历时强降水年发生次数的变化趋势为山西省东南部的增长速率最大;12 h短历时强降水年发生次数的变化趋势为山西省的东部和西部山区最大。(6)6 h和12 h与1 h和3 h短历时强降水的主要影响系统有明显差异,61%的6 h和12 h短历时强降水个例为系统性降水与多个中尺度强降水的组合造成。     

榆林地区雷电活动特征分析

利用1964—2013年榆林市雷暴日资料及2013年全省闪电定位仪资料统计分析榆林地区雷电分布特征、雷电参数的年际变化、月变化、日变化、分布时段特征。经过分析发现,全市年平均雷暴日为29.2d,呈现逐年减少的趋势。2013年全市闪电集中出现于6—9月,占全年总闪电频次的97.3%,其中7、8月为峰值区,占全年闪电频次的83%,8月最多;14—21时为全天闪电高峰时段。全年以负闪为主,可占总闪频次的94.85%。闪电空间分布和强度分布区域性特征显著,其中神木闪电密度较大但强度较弱;府谷、吴堡、定边等地则强度较大而密度较小。榆林平均电场以正极性为主,全市平均电场强度为-0.055 28~0.193 13kV/m,东西分布特征明显,其中最西端的定边站,平均电场强度最低。     

上海地区不同类型短时强降水的大尺度环流背景特征分析

作为一种强对流天气,短时强降水的监测诊断和预报预警已成为气象预报部门的业务重点,也是当今社会各界的关注重点。为此,以上海短时强降水为例,利用上海地区2004—2012年11个基本气象站的逐时观测资料、NCEP/NCAR第二套逐日再分析资料及实况天气图等资料,基于对所有短时强降水的影响系统进行分类,重点分析了不同影响系统下短时强降水的大尺度环流背景。研究结果表明:1)上海汛期(6—9月)平均每年发生8次短时强降水,其中,8月份发生次数最多,占总次数的近一半。降水强度的空间分布呈现城市雨岛特征,大值区位于中心城区及其下风向的近郊。2)产生短时强降水的主要影响系统有准静止锋、热带气旋、低压倒槽、冷锋及中尺度对流系统。其中,准静止锋导致的短时强降水发生次数最多,发生比例达67%,且多出现在6—8月;热带气旋影响下的短时强降水发生比例占17%,多出现在8—9月;其他影响系统导致的短时强降水发生次数较少。3)各类影响系统为短时强降水提供了不同的大尺度背景及作用:准静止锋类型有利于形成上冷下暖的不稳定层结;热带气旋与高空急流辐散场相配合导致强烈的水汽辐合和垂直上升运动;暖性低压倒槽使地面增湿减压,高空冷平流有利于高空辐散;冷锋有利于形成北侧下沉、南侧上升的经向垂直环流圈;中尺度对流系统则主要与非均匀加热导致的局地垂直环流及其伴随的冷空气卷入相联系。     

甘肃省短时强降水的时空特征

基于甘肃省81个自动气象站2002—2012年逐小时降水数据,分析了甘肃省近11 a来短时强降水的时空变化特征。结果表明:短时强降水频次自甘肃省西北向东南逐步递增,陇东南地区是甘肃省短时强降水发生频次最多、强度最强的地区。短时强降水存在2个高发中心,一个在以合水为中心的陇东地区,另一个在以徽县为中心的徽成盆地。短时强降水主要发生在午后至前半夜,出现时段集中在16:00—00:00,17时前后是短时强降水天气高发时段。短时强降水主要出现在5—9月,其中7—8月是一年中出现最多的月份,其次是6月。近11 a来,短时强降水频次呈上升趋势,2006年和2010年出现了2个峰值,其中2010年最多,发生52次,2004年最少只有17次。     

安康市短时强降水特点及其天气模型和环境参数分析

利用安康185个区域站小时降水数据和国家站探空数据、多普勒雷达数据,统计分析了2010—2020年5—10月安康市短时强降水的分布特征。结果表明：安康短时强降水主要出现在17—19时和22时—次日01时,且61.6%发生在7月中旬—8月中旬,在石泉西部发生最多;基于地形与短时强降水的关系来看,在海拔1 000 m以下,短时强降水频次随海拔高度先增加后减少,且在300～600 m内较多;从坡向和坡度来看,短时强降水在西坡发生最多,主要在陡坡、斜坡及缓斜坡地形发生。通过对134个短时强降水过程统计分析,归纳出副高控制型、两高切变型、前倾槽型和低空急流型四种天气概念模型,其中低空急流型占比高达58.4%;分析四种概念模型的温湿廓线和物理量特征,结合雷达资料,得到物理量指标及典型雷达特征图,对安康汛期短时强降水预报预警有一定指示意义。     

安庆市近十年短时强降水特征及其天气学模型

利用2005—2017年安庆市8个国家气象观测站逐时降水量资料以及高空探测资料,分析安庆市短时强降水的时空分布特征,并建立安庆市短时强降水天气学模型。结果表明:短时强降水空间分布城郊差异明显,以城区次数为最多,其次是山区。短时强降水过程的年发生总站次没有明显的线性变化趋势,但有较大差异;月发生站次以7月为最多,其次是6月和8月;日分布具有明显的单峰型特征,午后到傍晚为高发时段。短时强降水强度以20～30 mm/h为主,超过50 mm/h的较少,但总体上出现次数呈增加趋势,并且强度也有所增强。短时强降水天气模型主要分为冷锋型、短波槽型、台风低压型、副高控制型,以短波槽型占比为最多,每个类型短时强降水的触发机制均不相同,但大部分均存在高低空急流或者超低空急流;本地具有湿层深厚和大气层结不稳定特征。     

2015—2019年甘肃平凉地区夏季短时强降水时空分布及天气形势特征

选取了甘肃平凉地区2015-2019年6-8月发生的27次短时强降水事件。利用自动站逐小时降水资料和高空探测资料,按照短时强降水阈值分类统计法和常规天气分析方法对甘肃平凉地区夏季短时强降水时空分布、影响天气系统及大气环境背景进行了统计分析。结果表明：6月短时强降水频次少,强降水高发区为六盘山山区;7月频次明显增多,活跃地区为静宁、崇信、泾川一带;8月频次及强度达到峰值,密集区为平凉北部的崆峒山区、崇信南部河谷地带。6月短时强降水日变化呈现单峰型特征,以午后居多,1 h降水量在20-30 mm段发生频次最高,占6月频次的80%以上;7月和8月日变化呈多峰型结构,夜间短时强降水频次增多,1 h降水量大于30 mm的频次显著增加,约占7月和8月总频次的40%。分析总结了平凉地区短时强降水天气类型,即高空低槽类、副热带高压类、西北气流类。另外,对表征动力、水汽、不稳定条件的环境参数统计分析,结果显示K指数、CAPE、T₈₅₀-T₅₀₀、Q₈₅₀、θ_se-850等物理量平均特征值对平凉地区强降水预报有较好的指示意义。     

海南环岛高速强降雨灾害风险分析

基于2010—2014年G98海南环岛高速公路降水资料及公安交管部门提供的交通事故资料,分析海南环岛高速公路交通事故分布特征,发现强降雨是诱发交通事故最多的灾害性天气。运用灰色关联度方法针对降雨引发的交通事故进行评估分析,通过死亡人数、受伤人数和直接经济财产损失3项评估指标得到40次典型个例的灰色关联度排序。以年累计降雨日数、最大日降雨量、最大小时降雨量作为致灾因子危险性指标;以环岛高速公路气象灾害风险普查得到的强降雨致灾隐患路段、单向车流量作为承灾体脆弱性指标;以因降雨造成的交通事故发生频次和事故灰色关联度最大值作为承灾体易损性指标,构建环岛高速强降雨气象灾害风险区划指数模型,计算11个高速公路管理站的风险区划指数,得到海南环岛高速公路强降雨气象灾害的客观风险空间分布,发现定安—万宁路段是强降雨高风险路段,在交通气象服务中应重点关注。     

呼伦贝尔地区沙尘暴发生特点

选取呼伦贝尔市14个代表站,对1961—2000年的沙尘暴资料进行统计分析,结果表明:①40年中全市共出现119天沙尘暴,其中,牧区出现沙尘暴日数最多,占总日数的百分之百,林区占19%,农区占41%;②20世纪60年代全市发生沙尘暴的日数相对较多,进入90年代,全市的沙尘暴发生日数少于多年平均值;③从季节分布来看,春季发生沙尘暴的日数最多,4、5月沙尘暴日数占72%;④在一日中,下午发生的沙尘暴次数最多,夜间最少。     

陕西黄土高原短时强降水时空分布及环流特征

利用2004—2018年陕西榆林、延安市所辖25个国家气象站逐小时降水量及年降水量,分析了陕西黄土高原短时强降水的时空分布特征和雨强特点。结果表明：（1）短时强降水最早出现在5月上旬,最晚在10月中旬,6月下旬至8月下旬是集中出现时段,占总频次的89%,其中7月下旬出现最多;短时强降水出现频次和日数的年代际变化呈阶梯上升趋势,并有较大的年际差异,有3 a左右的周期变化。（2）短时强降水以单站和局地强降水居多,单站强降水占短时强降水总日数的64%,局地强降水占22%。（3）短时强降水的日变化表现为17时最多,10时最少,下午（14—19时）为高发时段;大多数短时强降水时间尺度为1 h以内,占总频次的92%;雨强以20～39.9 mm/h最多,占总频次的93%,雨强≥50 mm/h的极端强降水偶有出现。（4）短时强降水的空间分布有2个高中心,分别是无定河流域和洛河流域,无定河流域的吴堡雨强最大达73.5 mm/h。（5）多强降水年（强年）和少强降水年（弱年）的环流形势对比发现,强年500 hPa副高偏强,584 dagpm线在黄土高原形成槽区,中高纬度经向热力差异较大,200 hPa急流偏强,700 hPa南支气流偏强,西南和东南两条水汽通道到达陕西黄土高原,Δθse(850-500)达到10～12 ℃,而弱年上述特征不明显。     

黄山地区短时强降雨的地形增幅机制

应用黄山地区191个地面自动观测站资料,统计分析了201 5年发生在黄山地区短时强降雨时空分布。统计发现:发生短时强降雨过程次数在午后及傍晚(14和18时)时段中明显增多;黄山山脉及其附近是短时强降雨多发生的中心地带,发生短时强降雨次数分布与山脉形态一致、和地形高度相关,短时强降雨与地形关系密切。分别利用三个典型个例分析了山脉地形动力阻拦和热力对短时强降雨的增幅作用,结果表明:(1)山脉地形迎风坡处因地形抬升速度与地面辐合线相配合降雨增强,水汽收支方法诊断计算降雨增量可达6成;(2)锋面过境山脉时垂直扰动增强水平位温梯度增大锋生,在背风坡处地面涡度、上升运动增强,导致降水增幅;(3)山脉西南区域因地面感热通量差异形成热低压,在该区域增暖增湿,大气不稳定增强,受冷平流影响形成强对流天气,导致山区降水增幅。