金华市一次暴雨过程成因及EC预报误差分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密资料、欧洲数值模式(ECMWF,简称"EC")资料对2018年5月7日08时至8日08时出现在金华市的一次暴雨过程进行成因分析,并将EC预报的环流形势、物理量场与实况进行对比分析,找出预报误差产生原因,提出春夏交替季节暴雨落区预报的订正着眼点。分析结果表明,此次暴雨落区沿850 hPa切变线呈带状分布,高低空系统呈后倾槽结构,强降水主要位于850 hPa切变线附近,地面倒槽顶后部;降水前期低空急流的建立为暴雨区输送了充分的水汽,与高空急流的耦合作用加强了上升运动;低层冷空气入侵为斜升不稳定提供了动力条件,江南倒槽及地面中尺度辐合中心的抬升触发作用加强了此次降水。而EC的暴雨落区预报偏东偏南,金华市暴雨漏报,浙南和东南沿海的暴雨空报,其主要原因:一是形势场和物理量场预报与实况有偏差;二是没有考虑到高低空系统呈后倾槽配置,暴雨倾向于出现在倒槽后部。低层弱冷空气迫使暖湿气流爬坡斜升,使暴雨落区偏北;三是没有结合中尺度模式来调整中尺度辐合中心的位置;四是没有根据特殊地形的抬升作用来调整暴雨落区。以上4点也是对此次数值预报暴雨落区进行订正的着眼点。     

纬向切变线暴雨落区的精细化分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对纬向切变线的暴雨落区进行精细化分析。结果表明:虽然低层切变线的位置对暴雨落区很重要,但不是判断暴雨落区的唯一依据。影响系统的空间结构及冷暖空气的相互作用对暴雨落区的精细化预报至关重要。当东北地区有冷空气入侵,山东省为一致东北风时,除了与切变线对应的暴雨区,还有因锋面抬升作用造成的地面东北风中的暴雨区;而当东北地区为暖低压,850 hPa冷中心盘踞山东省时,切变线南侧西南暖湿气流强盛,此时暴雨区位于切变线南侧和地面静止锋之间的鲁南地区;风场辐合中心往往和高湿舌对应,高湿舌前部和风场辐合中心附近是暴雨落区。     

受两路冷空气共同影响下的铜仁暴雨特征分析

为了提升铜仁受两路冷空气共同影响时的暴雨落区预报准确性,根据自动站雨量观测资料、卫星观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、EC细网格风场资料,总结分析了铜仁受两路冷空气共同影响下的4次暴雨天气过程的降雨特征、环流系统演变、冷空气南下锢囚、系统垂直结构以及能量变化、EC的预报场等影响因素。通过分析发现,暴雨落区发生在铜仁西北部和东部的原因,一是由于湖北和四川两股冷空气南下进入贵州时,迫使地面暖空气抬升至重庆附近形成低压区,从而在铜仁西部和东部形成锋面,对流降水由锋面触发,二是受铜仁梵净山地形影响,近地层偏东气流遇山分流,在山的东侧形成辐合,山的西侧附近形成下沉或辐散,而山的北侧气流绕流与西北气流汇合,从而形成辐合降水;同时在地面锢囚低压上空,850 hPa层次重庆附近有暖湿低涡形成,暴雨落区跟低涡切变线的位置和低涡东侧偏东风大小有关系,较强的对流云团大多在低涡东南侧西南急流和切变线北侧东风急流里发展增强,而EC模式较好的模拟预报出850 hPa低涡系统;另外暴雨发生前后伴有较强的CAPE的积累释放过程,对降雨的起止有一定的指示作用;较强的垂直上升速度区以及水汽通量散度辐合区均对降雨落区和强度有一定的指示意义。通过分析暴雨特征以及形成原因,能为类似暴雨过程的落区预报提供思路和要素参考。     

AERE台风远距离降水形成机制分析

应用螺旋度、湿位涡理论,计算1°×1°的NCEP再分析资料,对0418号台风艾利造成河南东部大暴雨过程作诊断分析,探讨这次暴雨天气发生、发展的热力学和动力学机制。结果表明,台风倒槽外围的东南急流为暴雨提供了水汽条件和热力条件,台风倒槽顶部的强辐合作用则是暴雨发生发展的动力机制;由于弱冷空气从低层侵入,暴雨区MPV1由负值转变为正值,导致了垂直涡度加强,促进了降水的发展。因此弱冷空气的侵入在一定程度上增加了降水量;而925hPa垂直螺旋度大值带的移动和发展能示踪倒槽位置,又对暴雨落区有较好的指示意义;暴雨发生时暴雨区处于负的MPV1大值区。     

2011-06-23豫南暴雨成因及完全螺旋度诊断分析

利用常规气象观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2011年6月22-23日豫南暴雨过程进行分析,结果表明：此次河南区域暴雨是由高空后倾槽、中低层冷式切变线以及西路冷空气共同影响所致。夏季冷式切变线暴雨的低层有明显北风冷垫作用,水汽主要来源于对流层中低层。水平螺旋度的变化对天气系统的移动和发展具有较好的指示作用;垂直螺旋度的变化对降水的落区和强度预报具有较好的参考价值;暴雨区主要发生在高螺旋度与较高对流有效位能（h垂直〉10×10-8hPa·s-2、CAPE〈1500J·kg-1）相配合的环境中。     

近海台风影响下陕北两次区域性暴雨对比分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图及雷达资料,对近海台风影响下,发生时段及降水落区均相似的陕北两次区域性暴雨个例(2014年7月8—9日(简称"7·8"过程)及2013年7月11—12日(简称"7·11"过程))进行对比分析,结果表明:"7·8"过程是东北路冷空气、高原槽和台风"浣熊"外围偏东气流共同作用产生,"7·11"过程是高原槽引导西路冷空气与西南暖湿气流共同作用产生;近海台风为"7·8"过程提供了水汽和能量,对"7·11"过程无直接作用;"7·8"过程降水云团为冷锋云系中的5~6个β尺度的对流云团,而"7·11"过程为副高外围中-β尺度的对流云团;两次强降水时段雷达回波均呈现以积状云为主的混合型降水回波;暴雨发生时,两次过程低层冷平流均减弱,850hPa东北风起到了冷垫作用,暖湿气流被弱冷空气强迫抬升,相对湿度大于90%的区域由中层迅速增加到对流层整层;湿涵密集带对暴雨落区有较好的指示意义。     

2013-05-25陕西中南部区域性暴雨天气解析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°分析资料,对2013年5月25日陕西出现的区域性暴雨天气进行分析,总结预报偏差的原因。结果表明:区域性暴雨发生在中纬度高空环流形势由纬向型向经向型调整阶段,东移低槽北部的低涡北抬加深维持是引起此次区域性暴雨的主要原因;低层辐合切变和东路回流冷空气为暴雨提供了有利的抬升条件;高层辐散和低层辐合的有利配置将低层高温、高湿的水汽抽吸到暴雨区上空,造成强降水的对流云团具有明显的中尺度特征。     

2013-05-25陕西中南部区域性暴雨天气解析

利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°分析资料,对2013年5月25日陕西出现的区域性暴雨天气进行分析,总结预报偏差的原因。结果表明：区域性暴雨发生在中纬度高空环流形势由纬向型向经向型调整阶段,东移低槽北部的低涡北抬加深维持是引起此次区域性暴雨的主要原因;低层辐合切变和东路回流冷空气为暴雨提供了有利的抬升条件;高层辐散和低层辐合的有利配置将低层高温、高湿的水汽抽吸到暴雨区上空,造成强降水的对流云团具有明显的中尺度特征。     

"2009.6.3"广东强降水过程分析

利用常规观测资料、数值预报、NCF.P1°*1°再分析资料、物理诊断量、卫星云图、雷达回波、地面自动站等资料,分析了2009年6月3日(以下简称"6.3")广东暴雨级强降水过程的特征,并探讨了此次暴雨级强降水的成因及落区.结果表明:此次天气过程是在高空槽、中层切变和地面低压槽共同配合下产生的;西北部暴雨发生在850hPa切变线南侧的风速辐合区,中部及粤东的暴雨与500hPa高空槽的移动有很好的对应关系.分析还发现:以大尺度天气为背景,充分分析数值预报可以大概确定强降水强度及落区,再仔细分析卫星云图、雷达回波、自动站等资料可以基本确定强降水发生、发展及结束时间.     

高空西北气流下铜仁东部特大暴雨的预报分析及思考

利用贵州省预报业务常规、地面自动站加密观测资料、NCEP/FNL1°×1°再分析资料、业务数值预报模式,分析2020年6月29日铜仁市东部高空西北气流影响下的特大暴雨环境场特征、地面中小尺度场特征以及3家数值预报模式检验,初步分析产生此次特大暴雨的可能成因是在副高东南退、东北冷涡槽后高空西北气流维持、低层冷平流下传西输、地面辐合维持增强为涡旋、地面东路弱冷空气侵入、能量锋区斜压性增强;短临监测发现雷达回波有列车效应、低层辐合高层辐散的共轭配置、中层气旋式辐合;初步得出了西北气流影响下弱天气尺度环境场的铜仁市东部暴雨的预报着眼点。     

西宁近地面臭氧特征及其影响因素

利用青藏高原东北部城市西宁2015—2017年O_3质量浓度和各气象要素数据(紫外辐射、最高气温等),分析近地面O_3变化特征及其影响因素,结果表明:该地区臭氧平均质量浓度呈现单峰型日变化规律。每年6—8月O_3质量浓度最大,12月至翌年2月最小。依据环境空气质量指数AQI统计分析,6—8月污染天气O_3占首要污染物总天数的72%。O_3与NO_2、CO呈极显著负相关,臭氧日最大1 h平均质量浓度与紫外辐射、日最高气温呈极显著正相关,与日平均气压、日最高气压、日最低气压呈极显著负相关,与日平均相对湿度相关性不显著。不同季节不同高度风速大小和风向频率对O_3质量浓度影响不同,500 h Pa盛行风向以WNW为主时有利于扩散。2017年青海省大部地区O_3月平均质量浓度总体呈先增加后减小变化趋势。纬度越低,海拔越高的地区,O_3质量浓度升高越早。降水量的差异对O_3质量浓度影响较小。     

CO2浓度增加背景下季风区大气辐射加热响应的差异

大气CO2浓度增加,大气辐射平衡调整,将影响到大气的辐射加热,对季风环流的产生影响.CMIP6结果显示,大气CO2浓度增加,可减弱季风区主雨季对流层高,低层的辐射加热,加强对流层中层的辐射加热.各季风区加热响应的峰值层次不同:亚洲季风区平均层次最高(500-775 hPa),北非,南美,澳洲季风区次之(550-600 hPa),北美(600hPa)和南非季风区(600-775 hPa)较低.各季风区水云的垂直分布及其长波辐射效应的变化是形成峰值层次差异的主因.     

Pressure level of maximum radiative heating enhancement in response to increasing CO2 over the global monsoon area: CO2浓度增加背景下季风区大气辐射加热响应的差异

Based on the 1%CO2 experiment of CMIP6, in response to increasing CO₂, the summer-mean radiative heating (RH) over the global monsoon area (MA) generally features an increasing response in the mid-troposphere and a decreasing response in the lower and upper troposphere. The pressure level of the maximum RH increase over the Asian MA is the highest and largest in range (500–775 hPa); the maximum increases over the North African, South American, and Australian MA are at 550–600 hPa; throughout the North American MA, the maximum heating increase is at 600 hPa; and the levels of the maximum over South Africa are 600 and 775 hPa. For most of the global MA, the maximum enhancement of RH is at 500, 550, and 600 hPa. It is mainly led by the increase in cloud water at and above the maximum level and the decrease in cloud water below, which leads to similar changes in total cloud mass. Because of the longwave heating (cooling) effect at the cloud base (top), the RH enhancements peak at those levels. For the northeast part of the Asian MA and southeast part of the South African MA, RH enhancement peaks at 700 and 775 hPa, mainly attributable to the cloud water reduction below. The reduction leads to similar changes in total cloud. Due to the longwave cooling effect at the cloud top, the reduction contributes to the RH enhancement at the corresponding maximum levels.摘要大气CO₂浓度增加, 大气辐射平衡调整, 将影响到大气的辐射加热, 对季风环流的产生影响.CMIP6结果显示, 大气CO₂浓度增加, 可减弱季风区主雨季对流层高,低层的辐射加热, 加强对流层中层的辐射加热.各季风区加热响应的峰值层次不同:亚洲季风区平均层次最高 (500-775 hPa) , 北非,南美,澳洲季风区次之 (550-600 hPa) , 北美 (600 hPa) 和南非季风区 (600-775 hPa) 较低.各季风区水云的垂直分布及其长波辐射效应的变化是形成峰值层次差异的主因.     

陕西中南部初夏和盛夏暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、FY-2E卫星红外云顶亮温(TBB)以及欧洲中心再分析资料,对比分析陕西中南部2013年5月25—26日初夏暴雨过程("0525"过程)和2011年8月3—4日盛夏暴雨过程("0804"过程)的成因差异。结果表明:这两次过程都受低槽影响并配合低涡东移;但"0804"过程是一次中尺度对流降水造成的暴雨过程,中低层西风带系统明显偏强,"0525"过程是与西南涡发展有关的一次区域性暴雨过程。在"0804"过程中我国东南沿海有台风生成发展,阻挡了西风带环流系统的移动,稳定维持有利的降水形势。两次过程低层都伴有西南急流的稳定维持,但"0804"过程急流强度更强,维持时间更久。两次暴雨过程除了来自孟加拉湾的水汽之外,"0804"过程还存在一条来自南海的水汽通道,水汽条件更好。盛夏暴雨呈现出明显的高温高湿特点,具有明显的位势不稳定。两次暴雨过程中都伴随高空干冷空气侵入过程,"0804"过程干侵入更强。从云团演变来看两次过程都出现了大范围的斜压叶状云系,而"0525"过程云系结构松散,发展不够深厚。"0804"过程云系密实,TBB中心最低达-65℃,云体发展非常深厚,激发的中α尺度对流云团是造成"0804"过程强降水的直接原因。尽管"0525"过程能量条件较"0804"过程差,但仍需关注中纬度系统(低槽、西南涡等)的快速发展和稳定维持,还需关注高空冷空气的干侵入作用。这对低层系统加深发展起到增幅作用,有利于降水加强。这也是初夏暴雨的预报着眼点。     

白水苹果始花期预测模型研究

利用2001—2015年白水站气象数据与苹果始花期物候数据,采用相关分析,筛选与始花期相关较高气象因子;利用SPSS20.0软件进行逐步回归,得到白水苹果始花期预测模型。依据模型回代结果,对始花前一周天气实况进行历史普查,得出预报值订正方法。通过验证,预测模型和订正方法在近3年业务应用中准确率较高。     

兰新高铁挡风墙防风效果分析评估

基于2012年6月至2013年5月兰新第二双线DK1518、DK1527两处高铁沿线挡风墙实验段8个梯度风逐时观测资料,通过对挡风墙外环境风和挡风墙内不同位置、不同高度风的监测资料对比分析,对挡风墙的实际防风效果进行总体评估。结果表明:挡风墙对环境风速、风向都有明显的改变,环境风吹至挡风墙遭阻挡翻越后,高于挡风墙顶部的风速增大,而低于挡风墙高度位置的风速呈明显减小,距离挡风墙越近风速衰减越明显,验证了挡风墙的防风效果。不同级别的大风情况下挡风墙防风效果依然显著,在挡风墙内的中下部区域对环境风速的减小可达72%。挡风墙对风向的阻挡作用表现为:低于挡风墙高度的低层位置(车体底部、车体中部)风向明显改变产生了绕流,而高于挡风墙的高层位置(接触网悬挂处、接触网导线),风向受挡风墙影响较小,与墙外环境风向基本一致。     

1955—2014年华北地区低层气旋性风切变的变化趋势及成因

利用1955—2014年华北地区21站逐月降水观测资料、中国气象局国家气候中心环流指数资料和NCEP/NCAR再分析资料,统计分析近60 a华北地区低层气旋性风切变频次的变化趋势和突变、周期特征,并对其演变成因进行初步探讨。结果表明:近60 a来,华北地区低层气旋性风切变频次呈现显著减少趋势,风切变频次在1967年出现由多到少的明显突变,且在1955—1965年、1992—2000年间存在准3 a的振荡周期,而在1980—1992年间准4 a的振荡周期较显著,这与同期华北地区降水量的变化周期较吻合。华北地区低层气旋性风切变出现明显转折变化的原因主要是大气环流在前一年发生了较为显著的调整。     

2004—2016年浙江省夏季降水的日变化特征

利用浙江省71个气象观测站的逐小时降水数据,分析2004—2016年夏季(6—8月)降水日变化特征。结果表明:(1)浙江省夏季降水量和降水频次日变化总体上呈现"一主一次"的双峰特征,降水量和降水频次主峰值分别出现在17:00前后和19:00前后。近13 a来,夏季降水量和降水频次有明显的增加趋势。(2)降水日变化特征区域差异明显。浙中西部地区和沿海岛屿的降水量、降水频次和强度日变化波动幅度较小,降水强度的峰值出现在09:00—11:00;浙南地区降水量、降水频次和强度日变化具有单峰特点,峰值均出现在15:00—20:00。(3)降水日变化与不同持续时间的降水事件有关,≥6 h持续性降水事件的降水峰值易出现在09:00前后,而<6 h短时降水事件的降水峰值出现在15:00—22:00。不同区域降水事件有所差异,浙中西部地区和沿海岛屿的降水量来源于持续性降水和短时降水事件的共同贡献,浙南地区降水量主要来源于短时降水事件的贡献。(4)短时强降水(20～50 mm·h^(-1))和特强降水(≥50 mm·h^(-1))易发生在温州、台州和宁波等沿海地区,其中杭州湾、台州局部地区是短时特强降水的高发区;短时强降水的日变化具有单峰特征,降水峰值出现在15:00—20:00。     

太子河本溪城区段水体中重金属分布特征及形态分析

为了解太子河本溪城区段河流水体中重金属分布特性及形态特征,对城区段河流干支流中的重金属Zn,Pb,Cd,Cu,M n,Cr,Se的含量和分布状况进行了分析,并使用PHREEQC软件对重金属存在形态进行了模拟计算。结果表明:采样区河段7种重金属中污染较重的为Mn和Cr,平均值均超过国家地表水环境质量Ⅳ类标准(GB 3838-2002)。多元统计分析表明,7种重金属可以归为两个主成分,其中第一主成分PC-I(Mn,Cd,Se)主要受人为污染因素的影响;第二主成分PC-Ⅱ(Zn)主要受自然地质背景影响。重金属污染指数范围在28. 49—473. 76之间,表明采样区段部分水体的重金属污染程度已超过可接受水平。形态分析表明,在水体中7种重金属大多以胶体(Cu(OH)_2)或沉淀(ZnCO_3、PbCO_3、MnCO_3等)的形态存在,溶解态含量较低。本研究结果可为太子河本溪城区段水污染防治与河流水体修复提供参考。     

阻塞形势下内蒙古东南部地区一次冷涡暴雨过程水汽特征分析

使用常规观测资料、FY-2G卫星及1°×1°的NCEP再分析资料,对2017年7月6—7日内蒙古东南部地区一次冷涡暴雨天气过程进行分析。结果表明:在稳定的"一槽一脊"型环流背景下,阻塞高压稳定维持,西风槽东移受阻移动缓慢,加深为涡,暴雨发生在冷涡发展加强阶段;低空急流建立,一方面形成偏南水汽输送,为暴雨提供源源不断的水汽,水汽收支主要集中在700 hPa以下,暴雨发生前水汽净收入明显增大,南、北边界水汽贡献率大;另一方面,偏南暖湿气流的输送使不稳定层结建立,能量在暴雨区积聚,偏南低空急流与高空急流耦合,又为暴雨发生提供了动力条件;暴雨发生前后湿度场变化显著,大气可降水量最大达到55—60 kg·m^-2,且暴雨发生前增幅显著,增幅近2倍。暴雨区700 hPa (850 hPa)上比湿不低于7 g·kg^-1(12 g·kg^-1),强降水出现在水汽图上白亮区断裂消失后,高层比湿峰值附近和相当黑体温度<230 K为强降水高发区。