一次秦岭南麓暴雨中秦巴山区地形作用模拟分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料对2014年8月30日发生在秦岭南麓一次暴雨天气过程的成因进行了诊断分析,并利用中尺度模式WRF V3.3对此次暴雨过程进行了模拟和地形敏感性试验。结果表明:(1)500hPa西风槽,700hPa、850hPa低涡切变和副高外围西南暖湿气流是暴雨的主要影响天气系统。(2)秦巴山区起伏地形,使陕南降水增多,关中降水减少;而地形起伏大小,会影响关中地区降水落区,地形起伏越大,关中地区降水落区越偏南;若去掉秦巴山区地形起伏,陕南降水落区和强度均减小,雨带北移。(3)秦巴山区对偏南气流的阻挡,使秦岭上空形成一风速梯度大值区,造成风速和水汽的辐合,激发上升运动,产生强降水;当秦巴山区地形高度按比例降低,或去掉秦巴山区地形起伏时,均造成秦岭上空风速梯度减小,水汽辐合减弱,雨强减小。(4)秦巴山区地形对秦岭地区降水有增幅作用,地形高度和降水强度呈正相关,地形越低,层结不稳定条件越差,能量越弱,上升运动越小,雨强就越小。     

濮阳市一次大暴雨过程成因分析

应用常规天气图资料、郑州站探空层结资料、FY-2E红外云图和濮阳站降水实况等资料,对2016年7月14—15日发生在濮阳市的区域性暴雨、大暴雨天气过程进行综合分析。结果表明:(1)此次大暴雨过程是由500hPa和700hPa的低涡及其分裂东移的低槽、700hPa和850hPa的切变线、地面辐合线及南下的冷空气共同影响造成的。(2)500hPa槽前西南气流与584dagpm线外围的西南气流叠加加强了西南暖湿气流的输送,为降水提供了水汽来源;地面辐合线的存在加强了动力抬升作用。(3)涡度场和散度场同时表现出的低层辐合、高层辐散的配置,为暴雨的产生提供了有利的动力条件。(4)FY-2E红外云图上,对流云团的持续影响,使降水较长时间维持,造成濮阳市出现区域性的暴雨、大暴雨天气。     

广西一次全区性暴雨过程成因分析

利用常规观测资料及卫星云图,对2012年6月21-25日广西持续暴雨过程的环境场进行诊断分析.结果表明:这次广西持续性暴雨出现在副高偏强且稳定的背景下,由副高西侧云系的维持造成,低层西南气流的辐合是导致这场暴雨的根本原因;高空低槽与低层的低涡切变线是影响这次暴雨分布的主导系统,700hPa湿度大值区与与暴雨区域对应很好;低层辐合对暴雨落区起决定作用.     

鲁西南至鲁中一次暴雨过程成因分析

利用实况观测资料、中尺度自动站资料、中国气象局物理量分析资料和泰山多普勒雷达资料对2013 年7 月18 日发生在鲁西南至鲁中的暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：强降水由500hPa西风槽、700hPa 切变线、850hPa低涡、地面辐合线、以及副热带高压西北边缘的暖湿气流共同影响造成。低层前期明显的持续升温为暴雨的产生创造了良好的热力条件,副高外围的水汽输送为此次暴雨提供了充足的水汽,同时暴雨区不稳定能量的维持和层结对流不稳定的结构,有利于暴雨的产生。地面中尺度辐合线的生成和发展, 是这次暴雨产生的启动机制, 暴雨的分布与地面辐合线的走向基本一致。强降水期间,沿低层切变线北侧东北气流南下的冷空气与暖空气交汇,使对流加强、降水强度加大。另外,泰安地处鲁中山区向西南开口的山谷的南部,偏南气流的迎风坡,有地形产生的偏南风的辐合和抬升,地形造成的辐合上升运动对泰安地区第一个强降水时段降水具有明显的增幅作用。两个强降水时段雷达回波为混合型降水回波,反射率因子强度一般在30～35dBz,最强达40dBz,其中第一个强降水时段回波对流发展的高度更高。特殊的地势地貌也是此次暴雨产生的重要原因。     

副高边缘两次大暴雨天气过程物理量特征分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料对2012年7月1~4日副高边缘四川省达州市连续两次大暴雨天气过程的物理量进行了重点分析。分析结果表明K指数和假相当位温垂直梯度变化与暴雨对应关系较好,850hPa比湿能很好的反映低层大气水汽含量情况,可以为暴雨预报的一个重要参考指标;副高边缘偏南气流提供了较好的水汽条件;垂直螺旋度与暴雨中心位置和强度有较好的对应关系;副高边缘西南气流使得垂直涡度增大,系统斜压性加强,有利于暴雨产生。      

2009年7月8-9日泰安市暴雨成因分析

2009年7月8-9日发生在泰安的暴雨天气过程主要是在副高西进北抬、副高边缘西南暖湿气流与高空低槽东移南压相结合的大尺度环流下,由黄河北部的低层中尺度切变线和鲁中地区的小低涡以及低空西南急流共同作用造成的.低空西南急流为大暴雨的产生输送了充足的水汽,低涡加大了辐合上升运动和水汽辐合.850 hPa低空大气散度辐合中心正处于泰安,垂直速度强上升区也在鲁中地区,为暴雨产生提供了足够的动力条件,低层850 hPa假相当位温θse＞75 ℃的高能舌为这次暴雨提供了不稳定能量.     

北京“7.21”特大暴雨过程中尺度系统的模拟及演变特征分析

在2012年7月21日北京特大暴雨过程天气尺度环流背景分析的基础上,主要用WRF模式对该次暴雨过程进行了高分辨率的模拟。利用模拟资料分析了影响此次北京特大暴雨的辐合线及辐合线上生成的中尺度低涡的热动力结构及其演变。从热力场来看,来自于西北和东北方向的强冷空气与西南和东南暖湿气流的长时间对峙形成的辐合以及中低层冷空气从西北和东北方向向西南的入侵迫使整层暖湿空气抬升,以及低空急流的暖湿平流与低空弱冷空气之间形成的"西冷东暖"的结构,对对流不稳定的触发有一定作用,有助于该次特大暴雨的发生。对流层低层的西(东)南风与西北风之间形成了一条持续时间长的辐合切变线,切变线上不断有中尺度低涡生成并沿切变线发展移动,模拟资料分析表明,低涡不断沿切变线生成并移动经过北京从而对该次暴雨造成影响,这与"列车效应"现象类似。切变线上生成的中尺度低涡位置也同时处于急流左前侧和山前,低涡加强和发展时对应有暴雨的明显增强,是直接造成北京特大暴雨的中尺度系统,其生成与低层辐合、低空急流及地形均有关系。低层辐合引发的垂直运动在地形迎风坡附近得到加强,低层辐合及地形抬升共同导致了强垂直运动的发展和维持,是暴雨持续的重要原因。大气中层有下沉气流与低层上升气流相互作用,在大气中低层形成一系列中尺度环流,房山附近一直有中尺度环流的垂直上升支维持,也是暴雨中心出现在房山的原因之一。     

三峡谷地三类突发性中尺度暴雨概念模型研究

利用2003—2013年湖北省三峡谷地加密自动站资料、常规观测资料、NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对三峡谷地突发性中尺度暴雨过程进行分型,并从环流背景及天气系统、环境场、地形影响等方面分别进行分析阐述,确立有预报意义的概念模型。结果如下:2003—2013年间,三峡谷地突发性中尺度暴雨过程分为西南低涡前冷暖切变结合型、东北冷槽尾部南北气流汇合型和副高内部边界层辐合型三类。其中,西南低涡前冷暖切变结合型,以天气尺度强迫为主,低层冷暖切变结合区对中尺度暴雨预报指示意义强,地面上以北风气流为主,峡谷入口处南侧迎风坡抬升作用强,峡谷附近温度场呈Ω型,中尺度对流系统(MCS)形成后多沿峡谷向东移动;东北冷槽尾部南北气流汇合型,天气尺度系统明显,低层冷切变尾部辐合区对中尺度暴雨预报指示意义强,地面上南、北两支气流并存,在峡谷入口处交汇进入峡谷,MCS形成后多由北向南移动;副高内部边界层辐合型,以边界层辐合和地形强迫抬升为主,边界层弱切变对预报指示意义强,地面上以偏南气流为主,进入峡谷后受地形阻挡作用,形成逆时针旋转的中尺度辐合中心,配合峡谷入口北侧迎风坡地形抬升作用,动力强迫达到最强,MCS形成后多由南向北移。在上述分析基础上,建立了三峡谷地三类中尺度暴雨概念模型。     

副高断裂前后四川盆地一次暴雨过程的比较分析

利用NCEP1°×1°6 h再分析资料,对副热带高压与西风槽典型环流形势配合下发生的一次四川区域性暴雨过程的不同阶段进行对比分析。结果表明,前期暴雨天气过程,其动力条件占到了主导地位,具有明显的经向垂直环流圈和垂直上升运动支,而在副高断裂后较强冷空气作用下,在副高边缘发生的区域性暴雨过程受西风带槽前的能量锋区影响,动力强迫作用和热力强迫作用激发的次级环流,进一步加强了四川盆地垂直运动的发展;冷空气作用前期的暴雨过程和冷空气进入后副高边缘发生的区域性暴雨过程中暴雨区域内的假相当位温均强于高层,大气处于对流性不稳定层结状态,对四川盆地暴雨的增强也起了不可忽视的作用,但由副高控制到副高逐渐断裂,湿位涡的斜压扰动是逐渐增强的过程,导致倾斜垂直涡度发展,激发更为强烈的上升运动;副高与西风槽环流形势相配合的暖区暴雨过程水汽主要来自中低层孟加拉湾;而副高断裂后发生在副高边缘的区域性暴雨过程,水汽主要来自850hPa层南海和孟加拉湾,从对流层中到低层,四川盆地东部恰恰是冷暖气流的交汇处,偏南气流将海上充沛的水汽输送到盆地东部,为暴雨的发生提供充足的水汽条件,并与对流层低层秦岭附近的东北冷气流交汇。      

西北地区东部夏季一次典型暴雨的分析和数值模拟

利用地面区域站降水量资料、NCEP FNL再分析资料、风云卫星数据产品以及WRF数值模拟结果,对2013年7月7~9日发生在西北地区东部的一次暴雨过程进行诊断分析。结果表明:此次暴雨是一次典型的副热带高压(简称副高)西北侧西南气流型暴雨,西风槽和高原槽发展东移,配合副高外围的西南气流及低层低涡切变是造成此次暴雨的主要影响系统。高低空急流的耦合、充沛的水汽聚集、较强的动力作用以及大气层结的不稳定等对此次强降水的发展起到促进作用。WRF模式对此次复杂地形下的暴雨有较好的模拟能力,模拟的降水与实况相吻合,风场、比湿、涡度、CAPE、垂直速度等物理量对此次降水过程有较好的反映。低层气流经喇叭口地形时被抬升并辐合,再配合丰富的水汽场,使得降雨过程得以维持和发展。     

一次暴雨过程垂直结构特征分析

应用NCAR/NCEP再分析资料和垂直剖面图方法,对2003-08-28-29出现在陕西关中的区域性暴雨天气过程的物理量空间分布诊断分析,揭示暴雨过程的垂直结构特征.结果表明,低层东北气流为暴雨形成提供了动力抬升和聚集水汽的作用,暴雨过程中低空西南急流不明显,水汽的垂直输送强烈.上升运动发展旺盛,达到100 hPa,最大上升气流出现在700～500 hPa之间.低层辐合中心位于850 hPa,高层辐散中心位于400 hPa.低层正涡度中心位于850～700 hPa之间,高层负涡度中心位于150 hPa.涡度、散度和垂直速度场的大(小)值区的几何形状与暴雨区分布基本一致.     

干旱气候背景下塔尔湖暴雨形成机理诊断分析

利用常规气象资料和自动站资料,对2009年8月18日发生在塔尔湖地区1次暴雨过程进行分析,结果表明：⑴整个前汛期副高位置偏西,是造成巴彦淖尔市干旱的直接原因。⑵副高东退,东高西低形势建立,是塔尔湖暴雨形成的必要条件。⑶500hPa短波槽前正涡度区与700hPa暖切变区、地面暖锋切变区在阴山山脉南麓罕乌拉沟喇叭口地形上空垂直叠置,是产生塔尔湖暴雨的动力抬升条件,也是其形成的触发机制。⑷700hPa贝湖冷涡维持,西南暖涡北抬,两涡在阴山南北相遇的辐合流场建立,为塔尔湖暴雨提供了水汽和冷空气条件,也是干旱年份巴彦淖尔市暴雨预报的重要着眼点。     

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。     

三门峡市2005-08-17暴雨天气过程分析

利用"9210"实时资料,欧洲ECMWF和T213格点资料、物理量分析场,分析了2005-08-17三门峡市暴雨过程中500 hPa、700 hPa、地面天气形势及流场、水汽通量、总温度平流、散度,结果表明:副高东退,随着短波槽的东移加深,850 hPa和700 hPa槽前形成了≥6 m/s的偏南气流,打开了水汽通道,为暴雨形成提供了充足的水汽来源;中高层低槽后部冷空气的斜压作用以及地面西路冷锋的触发抬升,加之散度场上低层强烈辐合、中层上升、高层辐散的耦合机制,为暴雨形成提供了充足的动力条件。     

远距离台风“康森”与高空西北气流共同作用对大暴雨的影响

利用GFS 0.5°×0.5°再分析资料、中国地面与CMORPH融合0.1°×0.1°逐小时降水产品、FY2E卫星资料和常规观测资料,对2010年7月14—15日江西东北部大暴雨天气进行分析,重点讨论了15日远距离台风与高空西北气流的相互作用。结果表明:(1)暴雨发生在副高北缘和高空为西北气流的背景下,低层存在台风"康森"的远距离水汽输送,低涡切变、副热带高压、远距离台风、西风槽、中尺度低压等多尺度系统协同作用导致了强降水的发生,其中远距离台风"康森"与西北气流起了主导作用;(2)由于副高结构不够深厚强盛,强降水发生于南亚高压东侧偏北气流、500 hPa大陆高压和海上副高之间的西北气流、700—850 hPa副高西侧的西南急流中:台风"康森"北侧强劲的东南急流和副高西侧西南急流叠加将低纬大量的水汽和热量沿着大陆高压和海上副高之间的甬道向北输送,使江南北部成为高温高湿高不稳定区,200 hPa上16~20 m·s-1西北气流带动500—700 hPa干空气向南移动,与同步加强的暖湿气流相遇形成斜压锋区,使辐合系统稳定于江南北部;(3)高空西北气流和远距离台风的共同作用使斜压锋区的水平和垂直梯度加大、垂直风切变加强,有利于气旋性涡度发展、锋生加剧,强烈的上升气流穿越锋区,引起强的水汽辐合,加大了层结不稳定,在斜压区激发出多个中尺度涡旋,促进对流发展、强降水发生。(4)预报业务中,关键在于对副高、500 hPa冷槽、台风等外强迫系统强弱的预估,一方面需关注上下层系统作用对比的强弱,找出占主导地位的天气系统,另一方面应注意低层扰动环境的改变。     

2020年初内蒙古一次暴雪天气过程的成因分析

利用常规观测资料和NCEP（1°x1°）再分析资料，对2020年2月发生在内蒙古的一次地面回流与倒槽共同作用下的暴雪天气过程进行详细分析。结果表明：本次暴雪过程的主要影响系统是高空槽、700hPa切变线、高低空急流、地面冷高压、倒槽和冷锋。在高空下沉气流及1000~800hPa上东北急流的共同作用下，干冷气流形成“冷垫”，迫使暖湿空气沿冷垫抬升，同时不断的有干冷空气向中低层暖湿气流下方入侵，与中高层的西南急流形成深厚的锋生区和锋面次级环流，二者的正反馈作用为暴雪提供增幅作用。700hPa西南急流不断输送水汽，暴雪区位于比湿、水汽通量和水汽通量散度辐合的大值区。低层辐合高层辐散，配合显著的上升气流，有利于水汽积聚与输送和上升运动。强锋生落区与暴雪区域相对应，其中水平变形作用项对锋生的贡献最大，垂直运动项对锋生的贡献最小。湿位涡在强降雪落区内MPV1>0, MPV2<0，有利于本次暴雪过程的发生，高空下传的正MPV1会引起低层冷空气加强，冷暖空气对比度加大，有利于锋生，同时湿斜压性增强，诱发气旋式环流，进一步增强降雪。     

一次西南低涡东移引发长江中下游暴雨的诊断研究

利用常规观测资料和NECP再分析资料,对2013年6月6—7日西南低涡东移加强发展造成长江中下游大暴雨过程进行了诊断分析,重点探讨了西南低涡东移和发展维持的物理机制以及最强降水的变化特征。结果表明,沿着700 hPa高空切变线东移的西南低涡是造成此次长江中下游地区暴雨的直接影响系统,西南低涡沿着700 hPa切变线东移发展,深厚阶段正涡度柱伸展到400 hPa高度,自下而上呈近垂直结构。西南低涡附近低层辐合与高层辐散的大尺度环境条件、西南低涡与西南低空急流耦合发展动力结构、低空暖平流和高空槽前正涡度平流输送等条件是导致西南低涡东移到长江中下游后加强发展的主要因子。与西南低涡相伴随的强降雨区主要位于低涡南部3个纬距以内,该处的西南季风和副高西南侧东南气流两支水汽输送的汇合为暴雨发生提供了充沛的水汽和对流不稳定能量,而对流层中低层携带的冷空气侵入低层低涡的后部,不仅加强了低涡的斜压性,也促进了上冷下暖不稳定层结的产生和发展,为强降水的发生提供了不稳定对流触发条件。     

三门峡市2005—08—17暴雨天气过程分析

利用“9210”实时资料，欧洲ECMWF和T213格点资料、物理量分析场，分析了2005—08—17三门峡市暴雨过程中500hPa、700hPa、地面天气形势及流场、水汽通量、总温度平流、散度，结果表明：副高东退，随着短波槽的东移加深，850hPa和700hPa槽前形成了≥6m／s的偏南气流，打开了水汽通道，为暴雨形成提供了充足的水汽来源；中高层低槽后部冷空气的斜压作用以及地面西路冷锋的触发抬升，加之散度场上低层强烈辐合、中层上升、高层辐散的耦合机制，为暴雨形成提供了充足的动力条件。     

四川盆地东北部一次突发性暴雨事件的影响系统分析

利用ERA5再分析资料、新一代雷达拼图资料,探究了2017年5月初四川盆地东北部一次突发性暴雨事件的影响系统及动力影响因子。结果表明:此次暴雨事件的主要影响系统有中纬500 hPa东移低槽、西伸的西太平洋副热带高压、对流层中低层的西南低空急流以及低层切变线。大尺度的低空急流与中小尺度的山区低空急流的叠加使四川盆地东北部形成正涡度柱和低层强辐合柱的动力耦合,低空急流最大风速出口辐合上升区与地形的辐合抬升作用叠加形成盆地东北部强烈的垂直上升运动,成为山地暴雨突发的动力触发条件,因低空急流建立的位势不稳定层结构成暴雨的热力条件。冷空气自低层逐渐向高层侵入是暴雨第二阶段增幅的主要原因。盆地东北部地形是本次暴雨的另一个增幅因子,其对暴雨过程中垂直上升运动有加强作用,秦巴山脉迎风坡的抬升作用对暴雨第一阶段的降水量贡献较大,青藏高原东麓背风坡的辐合效应对第二阶段降水量贡献较大。此外,盆地东北部山地对东移的中尺度对流系统有阻挡作用,使其停滞并旺盛发展。     

2004-07-16暴雨特殊落区成因分析

以大尺度环流背景为基础,从中尺度抬升系统、物理量场、MCC云团活动、地形作用等多角度分析了2004年7月16～17日暴雨西南东北向特殊落区成因,结果表明500 hPa蒙古高压带和副高所形成的气旋性辐合带位置和走向对中尺度抬升系统的移向有重要的引导作用;低涡路径、急流轴位置、地面低压倒槽移向和水汽通量等值线密集区与暴雨落区有较好的对应关系;地形的谷口效应和抬升作用对强降水的产生有明显的协助作用.