川渝盆地主汛期短时强降水事件日变化特征研究

利用四川盆地和重庆地区1980-2012年主汛期（5-9月）基本站小时降水观测资料,分析了短时强降水事件降水量、频次和强度的日变化特征,研究了短时强降水事件日峰值位相和空间分布特征,事件极值降水日变化和持续时间等分布特征,得出以下主要结论：1）川渝盆地短时强降水事件开始时间的日变化上（01：00-24：00时,北京时间,下同）,表现为“V”型结构下典型夜间峰值位相特征;结束时间的日变化上,表现为多个峰值型结构分布.强降水事件持续时间的日变化上,频次和降水量均呈双峰型结构,频次极大峰值出现在3 h,而强度上随着持续时间的延长,呈现逐渐增加的趋势;2）短时强降水事件极值开始时间空间分布上,极大频次和极大降水量出现在20：00-01：00时内,主要分布在盆地南部和西部大部分地区;日峰值频次结束时间主要发生在20：00-01：00时和08：00-13：00时两个时段内,主要分布于盆地南部、中部和西部大部分地区;3）短时强降水事件极值降水的日变化上,降水量和频次呈现单峰型结构,白天多为短时间（2~4 h）强降水事件出现极值,而傍晚开始至第二天清晨,持续2~10 h强降水事件出现极值均有发生;强降水事件极值降水持续时间日变化,1~24 h内呈单峰型结构,峰值出现在2 h.     

广东省前汛期和后汛期降水的气候特征

用 48a广东 7个代表站的降水资料对广东前汛期和后汛期的气候特征进行了统计分析 ,结果发现 :①广东降水的年变程曲线主要有单峰型和双峰型 ,单峰型多为内陆站 ,峰值在 5 - 6月 ;双峰型多为沿海站 ,峰值在 5 - 6月和 8月。②广东省降水的年际变化总趋势略有上升。 2 0世纪 90年代降水十分异常 ,降水量明显增大。前汛期和后汛期降水年际变化很大 ,总体说来是负相关 ,情况大致相反 ,但 1986 - 1991年是例外。③广东省前汛期和后汛期降水周期变化特征很不相同。前汛期主周期为 2 2、 7和 3a ,后汛期主周期则为 11和 3～ 5a。前汛期和后汛期的降水与西太平洋副热带高压脊线位置的周期特征很相似 ,证明两者有很密切的关系。     

1961—2017年郑州夏季降水日变化规律分析

利用郑州气象站1961—2017年逐小时降水资料,采用平均小时降水量、降水频次、降水强度、降水贡献率、降水发生率、降水历时及强降水等级等指标,分析了57年郑州夏季6—8月降水日变化规律.结果表明:①郑州夏季降水量和降水强度的日变化表现出明显的凌晨、傍晚和上午10时"三峰"结构,主峰出现在傍晚18时;而降水频次表现出凌晨1时至上午9时的单峰结构.②夏季降水量和降水强度日变化在上午10时呈现的峰值是由8月份降水贡献的,6—7月在该时段并未表现峰结构.③郑州各历时降水发生率随降水历时的增加呈对数递减趋势,而贡献率则呈先降低后增加的趋势.④郑州降水以1～5 h短历时为主,频发于傍晚和清晨前后,贡献率则以7～24 h历时为主,频发于凌晨下半夜至早晨.⑤强降水频发于凌晨和傍晚,三级频次最多,二级次之,一级最少;降水贡献率则相反.     

G2京沪高速公路沿线降水特征分析

利用G2京沪高速公路2008-2015年中国自动气象站和CMORPH融合逐时降水量0.10网格数据集,采用统计学、天气气候学等方法,分析了G2高速公路的降水时空分布特征.结果表明,G2高速公路年平均降水量和降水次数存在南多北少的空间差异;冬春季降水以山东临沂公路点为分界,夏秋季降水无明显分界;降水日变化在空间上大致以淮河为界.相比北方公路,南方公路各等级降水全年持续时间长、降水次数多,小雨量各月差异较小,中雨、大雨和暴雨量各月差异大.春、夏、秋季北方公路降水峰值多出现在凌晨和晚上,南方公路降水峰值多出现在下午和清晨,冬季南北方公路降水日变化均不明显.短时强降水一般出现在00:00-08:00和16:00-23:00.     

华山地区近60 a 6-9月降水特征及环流成因分析

运用滑动平均、回归分析和Morlet小波分析法,用华山站60 a(1956-2015年)的逐日降水资料,对华山地区降水较多的6-9月的降水进行了不同时间尺度的特征和趋势分析,对可能影响降水的环流因子进行了统计分析.结果表明,华山地区月降水呈单峰分布,降水量、降水日数与最大日降水量的峰值均出现在7月. 6-9月的降水量对年降水量贡献很大,占全年58%以上,其中大雨及以上量级降水出现频次占比超过50%.华山地区降水存在比较明显的周期,年内周期主要表现为在6-9月存在4 d左右的准单周季节内振荡,年降水量在1973-1992年存在5 a左右的显著主周期.影响华山地区6-9月旱涝的环流形势差异较大,在涝年主要表现为高空通常有气流辐散,地面有气流辐合,垂直上升运动更强,西太平洋副热带高压位置更西更北,沿副热带高压西侧到达华山地区的低层水汽条件更好,中低纬度冷空气较弱,冷暖空气在华山地区交汇;旱年形势则大致相反.利用大尺度环流因子定量化指数统计验证发现,对于华山地区6-9月汛期降水影响较大的气候因子主要为北半球副热带高压和西太平洋副热带高压北界及脊、北半球副热带高压强度、印缅槽和北半球极涡中心强度,这些因子与华山汛期降水量的相关系数达到-0.13～0.28,且均通过了0.05的显著性水平检验.     

基于区域自动站资料的闽中地区前汛期短时强降水特征分析

利用2008—2011年的区域自动气象站资料,通过数理统计、分析归纳等方法,从时空分布、天气学分型、地面中尺度表现等方面分析闽中地区前汛期短时强降水的特征,结果表明,闽中地区前汛期短时强降水主要出现在下午到傍晚,持续时间多在5~8小时,区域内河谷区、河口区和喇叭口地形区为主要发源地;冷式切变型是闽中地区短时强降水发生最主要的天气形势,其次是暖式切变型;对于低槽型、冷切型和暖切型的短时强降水,降水前沿地面辐合线的走向和移速对随后1~2小时强降水落区的预报有重要的指示作用。     

基于高密度自动站的深圳短时强降水特征分析

基于106个自动气象站的逐分钟雨量数据,对深圳短时强降水时空分布特征进行了分析。分析表明:①深圳的短时强降水多发生在西部沿海的宝安区、东部的大鹏新区山地,以及罗湖、福田和光明新区等地区的城市建成区;②东部短时强降水多发的原因可能与地形及季风有关,而中部和西部短时强降水多发的原因则可能与城市建成区的城市热岛效应及海陆热力差异有关;③年降水量与短时强降水频次没有一一对应的关系,有的年份即使年降水总量较小,短时强降水的频次仍然可能较多;④深圳市的短时强降水多发生在汛期(4~9月),其中以5~7月最为强盛。     

安徽省分地形小时极端降水气候分布特征

使用安徽省1979—2015年国家级站点小时降水量资料,对安徽省小时极端降水的气候分布特征进行分析.结果表明:①安徽省极端降水阈值由东北向西南呈现出"+-+"三极分布,淮北北部地区的极端降水阈值较大,但发生概率稍低;而大别山区和江南西部山区极端降水频次和极端降水量均较强;②安徽省各站年均极端降水频次为4.25次/a,单站年均极端降水量为127 mm/a,极端降水频次、极端降水量和极端降水比率有明显的上升趋势;③将安徽省站点分为山地区域、山地北部过渡区以及平原和丘陵区域.其中,极端降水频次在山区最高,平原和丘陵地区最少;而小时极端降水量在平原和丘陵地区最高,日变化幅度大;④安徽省极端降水大多发生于午后至晚间,过渡带地区极端降水频次集中度最高,日变化最显著.不同地形区域内,极端降水较少的时段差异较大,自南向北极端降水减弱且单日内的时段逐渐后移.     

三亚短时强降水的时空分布特征

为了弄清三亚短时强降水的时空分布特征，利用三亚2009—2021年1个国家级地面气象站及18个加密地面观测站的逐小时和日降水数据以及哈德莱中心月平均海表温度资料，采用空间插值、经验正交函数分解、线性统计分析及相关性分析等方法，对三亚短时强降水的时空变化特征、短时强降水与暴雨的关系进行了分析，揭示其变化规律.结果表明：三亚短时强降水呈北多南少和东多西少的空间分布特征；EOF分解得到三亚短时强降水呈现全区一致和东西差异两种典型的空间分布模态，华南沿海海温异常是影响全区一致性降水模态的重要因子；短时强降水年平均出现站次为19.1,76.33%的短时强降水集中在16.0～30.0 mm·h^-1，短时强降水月变化呈双峰结构，峰值出现在7月份和9月份，87.32%的短时强降水出现在4～10月份；日变化的双峰结构明显，多发时段为04～05时、07～08时及16～17时；月平均短时强降水为26.6 mm·h^-1，极端小时降水为107.4 mm·h^-1，极端小时降水多由强对流系统引起. 83.34%的暴雨过程伴有短时强降水，两者呈显著性正...     

华南前汛期区域持续性暴雨的分布特征及分型

利用广东和广西两省共175个台站的日降水观测资料,采用计算机检索的方法,对1961-2005年间华南前汛期区域持续性暴雨进行了定义。对南海夏季风爆发前后区域持续性暴雨的气候分布特征的分析发现,季风爆发前持续性暴雨频数从60年代至今呈现出正态分布的年代际变化特征,而季风爆发后的区域持续性暴雨频数变化则几乎相反;广东省前汛期区域持续性暴雨降水明显比广西强。此外,通过EOF方法和相关分析得到了夏季风爆发前后出现频率较高的几种分布雨型,它们能较好地代表季风爆发前后华南降水分布的特点。     

福建台风极端强降水的时空分布及环流特征

利用福建省1979—2018年国家气象站和2007—2018年区域自动站1h降水观测资料,采用国际上在气候极值变化研究中通用的取某个百分位值作为阈值的方法,确定不同时间分辨率下福建台风极端强降水阈值标准。以6h为例,分析了台风极端强降水的时空分布及环流形势特征,结果如下:①随着2007年以后区域自动站的增多,降水的极值更容易被观测到,极端强降水的阈值也明显提高;②无论是出现极端强降水的台风个数还是台风极端强降水的出现次数,都有随时间增多的趋势,台风极端强降水主要出现在沿海各地市和内陆的局部县市;③极端强降水强度并不随台风强度减弱而减弱,热带风暴、热带低压影响下出现的极端强降水常比强热带风暴和台风强。极端强降水出现前台风中心主要位于福建沿海地市及台湾海峡,其次是江西境内及闽赣交界处、广东东部沿海及南海北部;④极端强降水的产生与台风环流低层不同来向气流之间的辐合、海上气流的水汽输送以及福建沿海地形的抬升作用有关,台湾岛地形对台风外围气流的分流作用也为福建极端强降水的产生提供有利条件。     

滨海新区夏季降水的日变化特征

利用1970—2015年天津塘沽地面观测站逐小时降水资料,分析了滨海新区夏季降水日变化特征及其长期演变趋势。结果显示滨海新区降水量与降水频次均呈现"昼少夜多"的特征,后半夜到清晨是降水最为活跃的时段。降水量两个高值时段所对应的降水是由不同性质降水构成,清晨出现的降水量的最大峰值是由短时降水与持续性降水共同贡献,后半夜的降水量次大峰值主要由持续性降水贡献。40年来滨海新区的短时降水的降水量呈现增多趋势,长持续性降水的降水量呈现减少趋势,总降水量的减少与长持续性降水总体强度减弱有关。     

云南两高辐合背景下低涡强降水过程对比分析

基于气象观测和欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析资料（ERA5）,选取2018—2020年发生在云南的3次两高压辐合区（以下简称两高辐合）背景下低涡连续性强降水过程进行对比分析,探究其环流形势、动热力因子及水汽辐合的相似性和差异性.结果显示：(1)夏半年西太平洋副热带高压（以下简称西太副高）西伸时,云南常受两高辐合影响,当辐合区中有低涡生成,易发生连续性强降水,且强降水落区并不完全分布在整个狭长的两高辐合区内.(2)两高辐合区低涡降水具有相似的雨带分布和移动特征,但雨带的集中程度、分布范围、小时雨强和总雨量存在差异.强降水开始时,落区偏东,随着西太副高西伸及东北引导气流的引导,低涡向南向西移动,强降水落区也随之向南向西移动.低涡在某一地区徘徊导致降水集中在该区域,且西太副高西伸较强时,两高辐合形势更强,低涡降水大雨及以上量级雨带也更窄.(3)低涡造成的降水主要分布在低涡中心及低涡切变附近,且降水发生在低层暖湿的环境中,低层及中高层有冷空气侵入时,小时雨强的极端性更强,降水落区也相对偏北.两高辐合区低涡降水落区与水汽辐合区对应较好,水汽辐合强度较弱时,对应的总降水量较小.     

基于EOF分析华南前汛期降水的时空分布特征

基于广西、广东、湖南和福建62个台站1979—2005年的前汛期平均总降水量,利用EOF分解方法,分析了华南前汛期降水的时空分布特征和时间分布特征.EOF分解显示前3个方差贡献比例为54.74%;第一特征向量场空间分布均为正值,方差贡献比例为32.49%,说明华南前汛期平均总降水量变化具有一致性,但是各特征向量场之间的差异明显;第一时间系数的变化等同于华南前汛期降水量距平的变化;第二、第三时间系数的变化有明显的年际变化特征.     

前汛期惠州市强降水气候突变及其环流特征分析

 惠州市地处气候年际变化显著的东亚季风区,近几十年来前汛期强降水事件频繁,尤其自20世纪90年代以来有很多暴雨灾害发生。为了客观地分析惠州前汛期强降水事件的异常情况,利用1967-2009年惠州市降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了前汛期惠州强降水的气候变化及其环流特征。结果表明：前汛期惠州市总降水量和暴雨量大,暴雨日数多;它们的年际变化一致,无明显趋势变化。但自1990年代中期至今,强降水异常有增多且强化的趋势。进一步对比惠州前汛期强降水异常事件突变前后的环流特征,强降水偏多（少）年,突变前后低纬地区均呈现偏南（东北）气流异常,而引起强降水偏多（少）年突变的环流形势差异,主要表现为突变后冷空气作用明显,低层北风分量增强;突变前后物理量的差异则主要表现为,突变后强降水偏多年高、低层散度梯度加大,垂直上升运动偏强,对流性不稳定加大,强降水偏少年上述物理量的变化相反;以上差异特征均导致突变后强降水偏多年更易引发或加剧强降水异常,强降水偏少年更不易于强降水的发生。     

1981—2020年江西不同等级小时强降水的变化特征分析

利用江西省87个地面观测站1981—2020年逐时降水量资料，并对小时降水量≥20 mm/h的降水进行分级，对3个等级(20～30 mm/h、30～50 mm/h、≥50 mm/h)小时强降水次数的时空变化特征进行分析。结果表明:近40 a江西不同等级强降水发生频次均呈显著增加趋势，其中20～30 mm/h、30～50 mm/h等级小时强降水发生频次增加非常显著;不同等级小时强降水次数在21世纪00年代中期发生增加的突变;江西大部分观测站小时强降水次数呈增加趋势，其中江西中东部临川—丰城一带不同等级小时强降水次数增多趋势最为显著。     

华南地区前后汛期极端降水事件对比分析

根据1961-2014年华南地区50个测站的逐日降水量资料,采用改良后的百分位法定义了华南地区前后汛期的极端降水,并运用小波分析、SVD等统计方法分析了华南地区的前、后汛期极端降水事件的时空变化规律以及可能影响原因。结果表明:近54 a来,华南地区前、后汛期极端降水都有明显的年际变化,极端降水指数都呈上升趋势,但是变化周期不同,分别具有3~5 a和6~8 a的显著的变化周期;华南地区前、后汛期的极端降水指数的空间分布存在差异,前汛期在广西东北部和广东中部极端降水指数较大,后汛期在华南沿海地区极端降水指数较大。造成前、后汛期上述差异的可能因素是:(1)大气环流和前冬海温异常变化可能是影响华南前汛期极端降水的重要因素。前汛期由于南海夏季风的爆发,强盛的西南气流由南向北输送暖湿气流,同时北方冷空气延伸至华南地区,冷暖空气在华南中北部交汇,对流旺盛,易于发生极端降水;前汛期前冬季赤道太平洋海温异常增暖特别是中东太平洋的增暖,为华南地区前汛期降水偏多创造了有利条件;(2)后汛期极端降水的主要原因是局地海温增加,对流旺盛,西北太平洋和南海热带气旋的增多,在华南沿海地区易出现极端降水。     

低纬高原一次短时强降水过程的综合分析

利用卫星、雷达、地面自动站及闪电定位仪等多种观测资料分析了2017年9月5—6日出现在云南的一次短时强降水天气过程的成因及中尺度对流特征.结果表明:此次过程期间短时强降水天气落区分布呈现自东北向西南逐渐移动趋势,系统性降水特征明显;700 hPa切变线和地面锋面是此次过程的关键影响系统,切变线提供了中低层水汽辐合及对流抬升运动的维持机制,地面锋面则为低层对流抬升运动提供了触发机制;中尺度对流云团的空间尺度和持续时间对短时强降水的分布区域和规模有很好的指示意义,短时强降水主要出现在云顶亮温-50℃的区域,对流云团空间尺度大、持续时间长,则对应时段的短时强降水分布范围广、频次多.雷达观测有助于短时强降水天气的精细化订正和及时预警,当雷达回波强度达到45 dBz以上并具明显低质心特征、径向速度图上有中尺度辐合配合时,出现短时强降水的可能性较大.     

2016年6月15日株洲特大暴雨成因分析

2016年6月15日株洲市区出现了极端强降水，小时雨强达到了72.7 mm,累计降水量达到了213.6 mm。利用常规气象观测资料及ERA5再分析资料，分析造成这次强降水的形势场和水汽条件。结果表明：降水前期的前倾槽、低层急流是造成这次强降水突发性的原因，为后期强降水积蓄了较好的水汽条件。当低层辐合系统重叠时，水汽迅速辐合、上升运动发展。     

丽江市汛期2次暴雨天气过程对比分析

利用地面加密观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2010年和2013年丽江市2次暴雨过程进行对比诊断分析.结果表明:虽然2次过程的影响系统不同,但降水都具有明显中尺度特征,突发性明显,局地性强,降水持续时间短,强度大的特点.由于"0717"过程先后受不同系统影响,地面降水还表现出分段降水的特点.2次过程的强降水发生之时,由于"0717"过程近地层冷平流弱于过程"0609",因此"0717"短历时强降水强度弱于过程"0609".2次强降水过程中的水汽来源不同,"0717"过程中降水峰值出现在水汽通量强辐合时段内,"0609"过程中降水峰值出现在水汽辐合高度向上扩展期."0717"过程中第1次降水峰值出现在强上升运动期,而"0609"过程,地面短历时强降水出现在上升运动增强期.2次降水过程发生前低层都由高能气团控制,在短时强降水出现之前,均有不稳定能量积聚的过程,不稳定能量累积得越强,相应地面降水越强烈."0717"过程短历时强降水出现在高能区,"0609"过程短历时强降水产生在低层能量锋区过境过程中.2次短时强降水过程均由成熟阶段的中尺度对流云团造成,不同的是"0717"过程为MαCS云团,"0609"过程为MβCS云团,短时强降水均产生于云团外缘TBB等值线梯度较大位置移动过程中,且TBB等值线梯度越大,地面降水越剧烈.