GPS可降水量在湖北暴雨预报中的指示性

通过对2012年5—9月湖北省59个GPS/MET站可降水量资料、全省自动站雨量资料以及实况高空资料的分析发现：①同址观测的GPS PWV与探空-PWV相关性高,误差小,有降水时相关性下降。②有降水时山地比平原地区的GPS PWV普遍偏低10 mm左右。③69%暴雨出现前GPS PWV会上升,不上升的则已达到较高值。GPS PWV单站6 h和12 h变量为正,对暴雨开始的指示性较好。④不同类型暴雨的GPS PWV特征不同：西风系统型和副热带高压影响型局地暴雨中心均对应GPS PWV高值区,其GPS PWV阈值在湖北西部分别为大于等于40 mm和大于等于55 mm,在湖北中东部分别为大于等于52 mm和大于等于60 mm;台风影响型局地暴雨大多位于GPS PWV高值区附近的密集带,GPS PWV阈值为大于等于45 mm;区域性暴雨需在有利降水的天气形势下考虑PWV,暴雨中心对应GPS PWV高值区,且GPS PWV高值中心较暴雨中心提前1 h出现。⑤暴雨中心位于GPS PWV水平分布密集带的情况有3种：个别影响系统移动较快的暴雨、台风影响型局地暴雨、个别山区暴雨。⑥利用GPS PWV高值区叠加地面辐合区判断未来1 h暴雨区,对湖北中东部暴雨的指示性较好,但对湖北西部山区暴雨的指示性较弱。     

四川省持续性暴雨定义及时空分布特征

采用1961—2014年四川省158个气象站的逐日降水量资料,定义了四川省单站和区域持续性暴雨的标准,分析了近54年四川省持续性暴雨的时空分布特征。结果表明,盆地单站持续性暴雨多发生在9月,主要出现在盆地西北部、西南部和东北部,一般持续3天,一次持续性暴雨事件降水量一般可达150~200mm。而攀西地区单站持续性暴雨发生的次数一般为1~3次,6月发生范围最大,最长持续时间为4天,主要发生在攀西地区东部。区域持续性暴雨多发生在7月,降水中心主要分布在盆地西部沿山一带及盆地东北部,这与单站持续性暴雨频次高值区的分布基本一致。区域持续性暴雨在2001年后发生频次较前期频繁,特别是持续3天的持续性暴雨事件发生频率较高,但是强度略有减弱。     

近50年我国持续性暴雨的统计分析及其大尺度环流背景

根据1951～2005年中国大陆730个台站的逐日降水资料和持续性暴雨发生的特点, 提出了采用局地持续性暴雨和区域持续性暴雨事件的两种客观定义来描述和统计近50年我国持续性暴雨时空特征及其变化。单站逐日降水量连续三天或三天以上均大于等于50 mm为一次局地持续性暴雨；区域持续性暴雨指在一定区域范围内连续三天降水量总和大于等于100 mm且每天降水量大于等于25 mm的面积超过某一阈值 (详细定义见正文）。根据局地持续性暴雨定义, 指出: 近50年中国局地持续性暴雨事件主要发生在江南和华南地区, 发生季节以6月为最多；根据区域持续性暴雨定义, 统计分析了四类典型的区域持续性暴雨类型, 分别是: 渤海辽西型、北方经向型、南方锋面型和华南低压型。其中南方锋面型又可根据持续性暴雨易发生的地理位置分为江淮型、江南型和华南型三种。对这六类区域持续性暴雨的历史个例进行同比分析, 研究了不同类型持续性暴雨发生的季节性和年际变化,以及它们在大尺度环流背景方面的共性特征。     

2012年7月贵州西部一次局地暴雨诊断分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料以及加密区域自动站降水资料,对2012年7月16日贵州西部局地暴雨天气过程的环境条件和动力条件进行诊断分析。结果表明:暴雨发生前,500 hPa层有高空槽东南移,700 hPa层有西南低涡沿切变线向南移动;大气层处于高能不稳定的状态下,水汽输送通道畅通,有充沛的水汽向暴雨区上空输送,有利于强降水的持续。在此次局地暴雨过程中,韭菜坪主峰(2 901 m)引导天气系统由其东侧向下游移动,同时贵州西部的水城东部与六枝西部之间为河谷地形,使水汽在此处积聚,有利于此处的上升运动增强;700 hPa上的西南低涡沿切变线移动是造成暴雨的直接系统。结合加密区域自动站降水资料分析,该中小尺度天气系统的演变对贵州西部局地强降水落区具有重要的指示意义。     

两次华南持续性暴雨过程中热带西太平洋对流异常作用的比较

利用NOAA的外逸长波辐射资料(OLR)和NCEP/NCAR再分析资料以及华南地区台站降水资料诊断分析了热带西太平洋对流活动在2005年和2006年华南地区持续性暴雨发生的大尺度环流背景上的物理作用.分析表明:2005年6月17～24日华南持续性暴雨过程与热带西太平洋对流的10～25天低频振荡从150 °E附近西传有关,持续性暴雨期间西太平洋副热带高压持续西伸的Gill型环流响应对应于传播到120 °E附近强对流的低频间歇期;2006年5月下旬～6月中旬华南的持续性暴雨可能与热带西太平洋的双热带辐合带(ITCZ)南支对流带异常强盛有关,持续强盛的南支ITCZ使得115～135 °E平均的局地Hadley环流最大上升中心位于0～5 °S,菲律宾海附近区域上升运动的减弱有利于西太平洋副热带高压持续西伸加强.通过比较这两例典型的华南持续性暴雨过程发现,副热带高压在华南地区持续西伸是两次持续性暴雨发生的共同的大尺度环流背景,而热带西太平洋对流活动则通过不同的物理过程影响副热带高压的持续西伸.     

"18·8"广东季风低压持续性特大暴雨水汽输送特征

利用NCEP再分析资料、地面观测资料和GDAS资料,对2018年8月27日—9月1日广东受季风低压影响发生的超历史极值、持续性特大暴雨天气过程的水汽输送特征进行了详细分析,同时利用Hysplit后向轨迹模式对水汽来源进行了诊断分析。结果表明:持续性特大暴雨过程期间,我国华南沿海为北半球的水汽汇合区,水汽主要来源于印度洋,经印度半岛北上至青藏高原南部向东转进入华南上空;另一部分水汽来源于西北太平洋和南海地区,三支水汽汇聚于华南上空,建立了稳定、持续的水汽输送通道,使得此次特大暴雨过程范围广、持续时间长。降水发生前期水汽辐合中心位于华南东部沿海,29日开始逐渐向西移动,于夜间达到峰值,水汽辐合最为明显,31日夜间其中心进一步西移并趋于减弱;水汽通量势函数高值区的变化与此次过程中降水峰值的逐日变化对应良好。逐日水汽辐合表现出明显的日变化特点,白天水汽辐合减弱,夜间明显加强,此次持续性特大暴雨过程呈现出季风降水特征。华南区域南边界是主要的水汽输入边界,且水汽输入主要集中在低层,尤其是华南中东部南边界的水汽输入量持续较高;29日夜间开始华南区域南边界的水汽输入量明显增大,30日达到最大,与大范围大暴雨和特大暴雨的区域及时段基本吻合。     

2009年7月辽宁3次局地短时暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、自动气象站降水资料和NCEP1°×1°资料,对2009年7月辽宁省3次局地短时暴雨的500 hPa位势高度场、垂直速度场、θse场和水汽通量场进行对比分析。结果表明：3次局地暴雨过程中,辽宁西部和北部的暴雨落区与上升速度中心对应,而辽宁东南部暴雨落区位于上升区边缘;露点锋、中α尺度低压和暖式切变线对三次短时暴雨过程起到触发作用;当T639降水产品预报降水时段内有大范围的小雨天气,说明将有弱的天气尺度强迫出现,此时应重点分析水汽辐合、高能舌和上升速度大值中心叠加的区域;如果该区域存在中尺度系统触发机制,则该区域可能是局地暴雨的落区。     

一次伴有高原低涡和热带气旋活动的持续性暴雨过程分析

为了进一步考察持续性暴雨发生机制,针对2010年7月下旬川、陕、甘地区的一次持续暴雨过程,应用MICAPS资料,FY-2E辐射亮温资料,TRMM卫星降水资料,NCEP每6 h 1°×1°分辨率的分析资料,主要分析了暴雨发生的环流背景,暴雨直接影响系统-高原低涡、热带气旋、中尺度对流系统、冷暖平流等对持续性暴雨的影响。结果表明:(1)本次持续性暴雨过程发生在对流层高层南亚高压由纬向型转为经向型,对流层中层副热带高压东退西进,热带气旋登陆西行,高原低涡东移受阻,中尺度对流系统不断生消的有利条件下。(2)高原低涡与热带气旋相互作用使两者移速减缓,涡区切变流场加强,正涡度平流输送使低涡加强与维持。(3)低涡为暴雨发生提供了有利的抬升条件,使降水期间涡区呈现较强的正涡度和辐合上升运动,降水最大值出现时间对应辐合上升运动最强时,降水过程中对流层中低层为垂直正螺旋度,有利于低涡系统维持和降水持续,垂直正螺旋度大值区及出现时间对强降水发生及落区有一定的指示性。(4)对流层低层暖平流输送使暴雨区能量持续积累,同时也使暴雨区中尺度对流系统生肖不断,降水得以发生和持续。     

广西持续性区域暴雨对热带季节内振荡的响应特征

使用广西90个地面气象观测站逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料等,研究了广西持续性暴雨气候特征及其对热带季节内振荡(Madden-Julian Oscillation,MJO)的响应特征.结果 表明,沿海地区暴雨过程持续天数历史最长、持续性暴雨过程次数最多;前汛期持续性区域暴雨发生前期MJO多处于上游地区,随时间变化向东逐渐增多,暴雨发生时MJO处于印度洋中东部次数最多,此时副热带高压西伸到南海区域,广西处于副热带高压边沿,索马里越赤道气流夹带着水汽穿过印度洋,源源不断给广西送来丰富的水汽;后汛期持续性区域暴雨发生前期MJO位于海洋性大陆次数随时间临近增多,暴雨发生时MJO位于海洋性大陆西部次数偏多,此时副热带高压偏弱,广西上空为气旋性环流,越赤道水汽输送带明显比前汛期第3位相时宽大、偏强,在西南风引导下向广西移动,利于持续性区域暴雨维持.     

北京地区一次局地暴雨过程的诊断和中尺度分析

利用NCEP1°×1°的格点资料分析了2007年8月1日北京地区局地暴雨过程的大尺度环流背景,并用FY2C卫星逐小时的TBB资料,结合自动站资料分析了局地暴雨的发生时段和落区,同时对过程发生期间雷达回波的演变特征进行了分析。结果表明:在高空西来槽和东北低涡的环流形势下,有利的不稳定层结和高低空动力配置条件下,3个对流云团共同影响,在城区合并后南压造成了这次局地暴雨过程;边界层东南气流的水汽输送、城市下垫面的热力作用以及冷暖空气的剧烈交绥,是城区和南部地区出现强降水的主要原因;过程中降水的强度与TBB低值中心相对应,降水的分布与TBB值大梯度区也有较好的对应关系;对流系统在城区合并、移动缓慢、维持时间长造成了北京城区和南部地区的短时强降水。     

一次低涡东移引发的大暴雨过程诊断分析

利用气象常规观测资料和NCEP 1°×1°格点再分析资料,对温州地区2007年梅汛期雨量最大的一次降水过程做了较为全面的分析。分析结果表明：低涡东移是造成这次局地大暴雨的直接原因;强降水往往发生在低涡移动的前部和右侧．大暴雨落区与水汽通量散度负中心有着较好的对应关系;并指出华南低涡在沿海地区和内陆地区产生强降水的水汽源地有所不同;此次局地大暴雨过程的水汽输送源地有两个,分别是南海和西太平洋;在沿海地区来自西太平洋的偏东气流对华南低涡暴雨有增幅作用;低涡前部中、低层强烈的上升气流为浙南沿海持续强降水的产生提供了十分有利的动力条件。     

衢州市梅雨期暴雨预报概念模型的建立与检验

利用衢州市5个常规气象观测站及120个加密自动站资料、NCEP1°×1°资料,对2013—2016年衢州市梅雨期暴雨天气过程进行分析,基于动力、水汽等条件建立梅雨期暴雨天气概念模型,并对概念模型进行检验。结果表明:衢州市梅雨期暴雨多发,区域暴雨多发于单阻型,各层影响系统活动范围相对集中,单、双阻型在局地暴雨中出现概率接近,系统活动范围区域分散;大气可降水量对暴雨预报有正贡献,上游江西中北部地区具有明显的高值中心;700 hPa上U分量更具主导地位,850hPa华南地区V分量变化对暴雨预报有较好的参考性;区域暴雨与局地暴雨在垂直速度场上最强中心高度不同,区域暴雨期间垂直速度大值区层次更低。     

青海高原暴雨的形成条件与基本特征分析

综合运用2007-2017年青海省52个自动气象站小时降水资料,ERA-interim 0.5°×0.5°以及FY-2卫星TBB资料,对青海地区暴雨的形成条件和基本特征进行了分析。结果表明,西太平洋副热带高压（以下简称副高）和青藏高原低涡切变（以下简称低涡切变）是影响青海暴雨的主要天气系统,将青海暴雨类型划分为副高边缘型、副高控制型和低涡切变型三种。研究表明：（1）南亚高压中心位置位于青海南部或四川北部,且副高西脊点位于90°E-100°E,32°N时,有利于副高边缘型和副高控制型暴雨的形成;南亚高压中心位置偏南,位于西藏时,有利于低涡切变型暴雨形成。（2）形成暴雨的对流系统主要有低空急流影响下的移动性对流单体,副高控制下原地生消的非移动性对流单体以及高原切变线维持下的多单体合并。（3）副高边缘和副高控制型暴雨的水汽源地主要来自西太平洋地区,低涡切变型暴雨的水汽源地主要来自孟加拉湾地区,其次是中纬度西风带地区。（4）副高边缘型暴雨具有典型的锋面降水特征,暴雨区出现在θse等值线向北倾斜密集区,以混合性降水为主,平均降水持续时间为12 h;副高控制型暴雨发生在高温高湿环境中,降水效率高,...     

2010年5月我国南方持续性暴雨过程分析

使用NCEP日再分析资料和常规降水观测资料,对2010年5月5—23日我国南方地区持续性暴雨过程雨情及影响系统特征进行了初步分析。结果表明:乌拉尔山阻塞高压和贝加尔湖低压大槽异常偏强并稳定维持、副热带高压偏强偏南且维持在20°N以南是有利于持续性暴雨发生的稳定环流型;旺盛的水汽输送及其辐合带维持在江南至华南北部为南方持续性暴雨发生提供了充足的水汽条件;高原东侧或东移、或停滞的西南低涡和切变气流中频繁活动的涡旋是造成江南至华南持续性暴雨过程的重要中尺度对流系统。     

湖南持续性区域暴雨气候特征及暴雨落区分型

基于1961-2016年湖南88个台站逐日降水及NCEP再分析数据,利用突变分析、聚类分析、合成分析等方法,分析了湖南持续性区域暴雨的气候特征,并对暴雨落区进行了分型。结果表明,近56年湖南持续性区域暴雨过程年平均出现2次,最长持续日数为5天;夏季发生次数最多占73%,冬季未发生,出现较多的月份5,6,7和8月分别占16%,38%,20%和14%;持续性区域暴雨过程次数在1993年发生了均值突变,年平均过程次数从1961-1992年的1.4次增加至1993-2016年的2.8次。持续性区域暴雨过程年均发生0.9次以上的区域主要分布在湘中以北,湘中以北较湘南年均次数偏多。持续性区域暴雨强度全省区域平均值为82.5 mm·d^-1,大于85 mm·d^-1的台站主要分布在湘西北及湘东南。暴雨日强降水落区可分为4类空间分布型即湘西北型、湘中偏北型、湘中偏南型及湘东南型,4类空间分布型的累计暴雨日数占总持续性区域暴雨日数的百分比依次为25.6%,30.1%,21%和18.4%,湘西北型与湘东南型的降水强度较湘中偏北型与湘中偏南型的降水强度大,且强降水落区相对更集中;对应4类暴雨落区分型合成的925 hPa风场切变及水汽辐合大值区的位置、走向与4类暴雨空间分布型的强降水落区基本吻合,对强降水的落区有较好指示性。     

秦岭山地暴雨与地形关系分析研究

利用商洛市1954—2002年共49a各县(区)降水资料,对本区域内历年5—10月暴雨与秦岭山地地形分析,得出暴雨一般产生在南北向河谷和海拔较高山脉迎风坡的喇叭口地域内,高频区在1.8km以下的山区,在0.6～1.8km的山地之间暴雨频次有随高度增加的趋势,1.0km以下低山丘陵地带,暴雨出现的机率较小。特殊的地形会产生正涡源,是小范围中小尺度辐合系统生成和维持的动力原因。地形梯度与暴雨关系密切,暴雨的高频区与梯度大值区相对应,是山区局地暴雨形成、发生和发展的动力因素之一。对于商洛山区强对流性天气降水及暴雨的落区、落点预报有一定参考价值。     

神农架林区西南坡局地暴雨过程诊断分析

神农架林区西南坡为局地暴雨灾害多发区。利用常规资料、多普勒雷达资料和区域自动站资料,分析了导致神农架林区西南坡2014年8月6日至7日夜间连续两场短时暴雨过程中MCS发生发展的天气背景及结构特征,并探讨了神农架山区复杂地形构造对西南坡暴雨的增幅作用。结果表明:1)中高层天气系统强迫弱时,副高边缘地面暖低压倒槽及850 h Pa气旋性弯曲区与辐合的发生发展可能是造成这类局地强降水天气的触发系统,地面弱冷空气的入侵有利于降水的维持和加强。2)两次局地暴雨过程均是由中β尺度对流系统影响产生的,降水历时短、强度大,雨区移动呈现局地性,具有明显的中尺度强对流系统特征,分别属前导层状云与尾随层状云中尺度对流系统型。3)第一场暴雨过程以对流降水为主,回波较强;第二场暴雨过程回波质心低且层状云特征比较突出,但维持时间相对较长,降水效率更高。4)神农架西南坡坡度大,海拔高度高,地形的动力抬升和辐合作用促使上升运动加强,地形强迫抬升作用显著不仅对局地对流触发、降水增幅有重要作用,而且会影响中尺度对流系统结构,这可能是神农架林区西南坡暴雨高发的重要原因。     

两次华南持续性暴雨过程中热带西太平洋对流异常作用的比较

利用NOAA的外逸长波辐射资料(OLR)和NCEP/NCAR再分析资料以及华南地区台站降水资料诊断分析了热带西太平洋对流活动在2005年和2006年华南地区持续性暴雨发生的大尺度环流背景上的物理作用.分析表明:2005年6月17～24日华南持续性暴雨过程与热带西太平洋对流的10～25天低频振荡从150 °E附近西传有关,持续性暴雨期间西太平洋副热带高压持续西伸的Gill型环流响应对应于传播到120 °E附近强对流的低频间歇期;2006年5月下旬～6月中旬华南的持续性暴雨可能与热带西太平洋的双热带辐合带(ITCZ)南支对流带异常强盛有关,持续强盛的南支ITCZ使得115～135 °E平均的局地Hadley环流最大上升中心位于0～5 °S,菲律宾海附近区域上升运动的减弱有利于西太平洋副热带高压持续西伸加强.通过比较这两例典型的华南持续性暴雨过程发现,副热带高压在华南地区持续西伸是两次持续性暴雨发生的共同的大尺度环流背景,而热带西太平洋对流活动则通过不同的物理过程影响副热带高压的持续西伸.     

1981年7月9-14日四川持续性暴雨分析

1981年7月9—14日岷江、沱江、涪江和嘉陵江流域出现持续性暴雨,并在四川省造成了历史上最严重的洪涝灾害。该文利用逐日降水资料、NCEP/NCAR 2.5°×2.5°逐日再分析资料和日本GMS卫星资料反演的TBB资料进行诊断分析以探讨此次暴雨持续的原因。结果表明:由于对流层低层的暖平流和其他大尺度强迫,高空槽长时间维持在长江上游地区,有利于槽后冷空气下沉南伸,与来自孟加拉湾的暖湿气流在盆地交汇,致使西南涡东移甚慢,于7月11—14日活跃在四川盆地上空。当西南涡沿梅雨锋缓慢东移时,长生命史的中尺度对流系统(MCS)在岷江、沱江、涪江和嘉陵江流域连续多次生消,导致暴雨系统持续维持在这些地区。大尺度的强迫在暴雨区上空产生了大范围持续性的上升运动,而暴雨所需的强上升运动主要由大量局地对流有效位能释放提供。对流层低层持续的水汽辐合和位势不稳定能量的输送则为暴雨的持续提供了充足的水汽和能量。与2004年9月发生在四川盆地东部的严重致洪持续性暴雨比较发现,虽然两次持续性暴雨发生的环流背景不同,但暴雨发生的物理机理一致,暴雨过程中持续性的上升运动均主要由大尺度强迫等引起,而且两次持续性暴雨的发生均与来自孟加拉湾的强水汽输送有关。     

四川盆地持续性暴雨发生的一类环流特征研究

利用NCEP1°×1°的资料研究了四川盆地一类持续性暴雨特征,结果表明：（1）在伴有西太平洋副热带高压西伸和其南侧有热带低压系统扰动的大气环流背景下,其水汽供应环流形势体现为东南气流输送,这主要与副高和热带低压系统相互扰动有关,而与大部分造成四川盆地暴雨的西南气流输送有差异。（2）局地涡度的变化对大尺度环流背景场的分布起到重要的作用,在副高西伸稳定的边缘,局地涡度变化为负,在槽区和热带低压扰动区域内,局地涡度变化为正,而局地涡度的正负变化,取决于涡度方程各项的变化大小,在850hPa上,雨区局地正涡度的增加可能与热带低压的局地正涡度输送有关,而这一过程可能主要山正涡度平流来完成。（3）局地正涡度变化范围和中心较好程度上对应着雨区的范围和中心,可以作为一个判断降水落区的预报要素来参考。