南疆西部持续性暴雨环流背景及天气尺度的动力过程分析

2013年6月14—19日南疆西部出现了持续性暴雨,使用常规观测资料和NCEP再分析资料在讨论环境大气湿度条件与暴雨关系的基础上,分析了水汽远距离输送到新疆并在南疆上空积累的天气尺度动力过程及其形成的原因。结果表明,暴雨产生在大气异常潮湿的环境中,强降雨时段对流层低层比湿最大值达到16～18 g·kg-1。长时间强降水的重要原因是边界层以上高湿的特征在暴雨产生过程中一直维持,充沛的水汽被一支从阿拉伯海和孟加拉湾的偏南气流向北输送,偏南风持续增速加大了水汽的输送。同时,随着偏南气流向北靠近新疆,对流层低层偏东急流在南疆西部产生强的水汽通量辐合,使得高空强烈辐散与低空辐合之间的耦合不断加强,不仅增加了低层水汽在暴雨区汇集,也通过增强垂直速度将更多的潮湿空气向上输送,使高层大气湿度增加。暴雨的日变化与阿克苏南部中尺度垂直环流圈的间断性建立及低层偏东急流在夜间增强有关。     

“21·7”河南特大暴雨水汽和急流特征诊断分析

2021年7月中下旬在河南省发生了一场极端强降水过程,暴雨持续时间长,累计降水量大,落区集中,造成了严重的人员伤亡。基于自动站雨量数据和ERA5再分析数据探讨了多尺度系统、急流和地形对水汽的输送和辐合及降水形成的重要作用和影响机制。结果发现:暴雨发生在远距离台风影响的有利环流背景之下,大量来自西太平洋的水汽从边界层和对流层低层进入河南东侧,来自南海的水汽从南侧对流层中低层进入降水区,在低涡、切变线和辐合线的共同作用下,引发强降水。低空急流与边界层急流的耦合形成低层水汽辐合上升中心,地形起到了动力阻挡抬升和热力抬升作用,并与急流综合作用,使强降水呈带状出现在山前,且20日位于豫中,21日在豫北。     

地形高度对暴雨过程的热力和水汽条件影响数值模拟试验

利用NCEP再分析资料和WRF模式,对2014年8月31日重庆市云阳县特大暴雨进行形势分析和数值模拟,针对重庆地区地形设计了三组地形敏感性试验,分析地形改变对暴雨过程热力条件和水汽条件的影响。结果表明:低纬地区不稳定能量大量积聚并向北传播,在地形和急流的垂直扰动触发下,对流强烈发展;850 h Pa低空急流将来自南海的水汽输送至重庆地区,水汽低层辐合、高层辐散形成的抽吸作用引发水汽的垂直输送。大巴山高度降低后,不稳定厚度减小导致对流强度明显降低;阻挡作用降低不利于水汽在暴雨区的汇聚;水汽辐合、辐散的强度降低导致水汽的垂直输送强度明显减弱。齐岳山高度降低后,低空急流所引起的垂直扰动位置偏南导致高能舌和对流活动位置偏南;水汽输送中心南压,水汽通道变宽导致暴雨区上空水汽输送减弱;低空急流位置偏南导致其所引起的水汽辐合时间偏晚。     

郑州“7·20”极端暴雨过程中水汽和高低空急流作用机制的数值模拟

针对郑州“7·20”特大暴雨过程,使用CMA-MESO区域模式对此次极端强降水过程中水汽与高低空急流的影响进行了数值试验分析。结果表明,此次暴雨过程较为成功地被中尺度模式模拟再现;暴雨过程中水汽来源主要为台风“烟花”北侧的东南急流携带的来自西太平洋与印度洋的水汽以及台风“查帕卡”北侧东南气流携带的来自南海的水汽;降水及水汽输送对水汽含量十分敏感,水汽含量微小的变化便会使郑州上空气流辐合区强度减弱,水汽累积减少,降水范围向河南北部缩小,降水强度大幅度减弱;低空急流对应的气流辐合区是郑州上空出现强垂直上升运动中心的主要机制,低空急流减弱后,水汽辐合减弱,降水减少,降水中心位置偏西南,高空急流对降水的影响与低空急流相比较小。     

2019年6月下旬中昆仑山北坡两场强降水对比分析

利用常规气象探测资料、NECP和EC高时空分辨率再分析资料,对2019年6月25日和28日出现在中昆仑山北坡两场强降水过程进行分析。表明：25日过程范围大、持续时间长的强降水,28日为分散、对流性强降水;两场天气过程影响系统有高空急流、中层低值系统、低层辐合线;25日强降水系统移动缓慢、冷空气从东西两侧进入昆仑山北坡,同时西太副高西侧西南风将大量水汽输送至昆仑山北坡,低层存在偏东和偏北、偏西风辐合;28日强降水低值系统移动迅速、对流层有逆温和不稳定,午后升温和低层弱辐合、山前偏北风是对流触发条件。中高层偏西偏南风水汽输送至昆仑山北坡上空,在低层合适的风场将水汽输送汇集到昆仑山北坡是强降水的关键,25日水汽输送强度和厚度明显强于28日。地形对于降水作用表现在热力和动力两方面。     

2003年江淮梅雨期一次特大暴雨的研究——中尺度对流和水汽条件分析

本文对2003年7月4日-5日江淮梅雨期间的一次特大暴雨过程进行了多尺度的详细分析.环流背景、中尺度对流云团和水汽条件分析表明,这次特大暴雨是在典型梅雨的有利环境背景形势下,由梅雨锋上的中尺度对流系统造成的,地面低压、低层切变线及西南低空急流与这次特大暴雨过程有着密切的关系.强降水中心与中尺度对流云团的关系十分密切,中β尺度云团的生成合并增强,和其中中γ降水系统的存在,导致了降水强度的局地性差异.江淮流域主要表现为经向水汽通量的辐合区,强水汽通量舌与低层高θse的舌区一致,暴雨过程中水汽的快速集中主要是通过风场散度项造成的,局地风场的辐合在水汽快速集中起主要作用.低层充沛的水汽则通过气旋性涡度柱中的强上升气流输送到对流层的中高层.     

安徽沿江一次连续性暴雨过程中急流特征分析

利用国家自动气象站和ECMWF-interim再分析资料,从高低空急流的角度对2016年7月1—4日安徽沿江地区的连续性暴雨的成因进行了探讨。研究表明,7月1—4日,高空急流出现明显的北跳、强度增强,低层西南急流强度则达到2016年最大值。伴随着高低空急流的异常变化,在安徽沿江地区上空形成了强烈的高空辐散和低空辐合,同时高低空急流耦合激发形成次级环流,使得旺盛的上升运动一直延伸至对流层上层。高低空急流耦合在1—2日比较强烈,3日起耦合强度逐渐减弱,导致小时雨强进一步减弱。另一方面,低空急流的增强也使得孟加拉湾的水汽源源不断的输送至安徽沿江地区,近地面至3 000 m高度上南风输送为沿江地区连续性暴雨提供了充沛的水汽。     

2017年盛夏湖南持续性暴雨过程的水汽输送和收支特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,首先分析了2017年6月下旬至7月初湖南持续性暴雨天气过程的环流背景和大尺度水汽输送特征,然后引入NOAA的轨迹模式HYSPLIT,分阶段定量分析了暴雨的水汽输送特征以及区域水汽收支情况。结果表明：天气系统的有效配置和稳定维持是强降雨持续的主要原因,持续性暴雨与全球范围的水汽输送和水汽辐合相联系,低空急流的演变和进退与暴雨落区和强度的演变关系密切。影响此次强降水过程的水汽通道主要有三支,第一支由索马里越赤道急流经孟加拉湾和我国西南地区输入暴雨区,第二支由印度洋中东部越赤道气流经孟加拉湾南部和南海北部输入暴雨区,第三支由来自南半球的越赤道气流自南海南部一路北上输入暴雨区,第三阶段还有一支水汽由赤道西太平洋穿越菲律宾进入南海后再北上输入暴雨区。过程第一、二阶段的水汽输送主要来自孟加拉湾,其次是南海,第三阶段来自孟加拉湾和南海（包括西太平洋）的水汽输送各占一半。受地形影响,孟加拉湾通道的水汽主要输送至暴雨区700 hPa,其他来自低纬洋面的通道水汽主要输送到850 hPa及以下各层。暴雨区水汽输入主要来自南边界和西边界,且主要由低层输入暴雨区,以水平水汽通量辐合的形式在暴雨区上空低层大量汇聚,经由强烈的垂直上升运动输送至对流层中高层积累和凝结,从而导致降水的产生,降水的强弱与边界水汽输入和区域水汽辐合的强弱变化一致。     

热带低压倒槽引发江苏东北部大暴雨过程分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、加密自动观测站资料、连云港风廓线雷达和多普勒天气雷达资料等,对2012年8月10日江苏东北部地区特大暴雨过程进行了分析。结果表明：台风“海葵”登陆后在安徽东南部减弱成热带低压,北伸的低压倒槽与高空低槽的结合,是产生这次特大暴雨的天气背景。特大暴雨发生在大气层结极不稳定区域,同时具有水汽强辐合,对流层低层强辐合、高层强辐散的环境场特征。散度场的垂直分布特征变化先于降水强度的变化;冷空气从低层开始入侵,并向中高层渗透,触发了不稳定能量的释放。地面中尺度辐合线的长时间维持,是这次特大暴雨产生的直接原因。平均径向速度产品揭示的风向风速辐合、气旋性环流、低空急流及暖平流等的环境场特征,为短临预报中判断强降水发生及维持提供了依据。     

河西走廊西部一次暴雨过程的水汽特征分析

文章利用常规气象观测资料和GdAS、NCEP/NCAR再分析资料,对2019年5月5—7日河西走廊西部暴雨天气过程的水汽特征进行分析与讨论。结果表明:本次暴雨是由200 hPa高空急流、500 hPa短波槽、700 hPa低空急流和祁连山地形阻挡共同作用下产生的;降雨强盛时期暴雨区对流层低层维持6 g·kg-1的比湿和80%以上相对湿度;水汽主要由两路异常远距离水汽通道输送,分别是蒙古高压低层偏东回流气流引导的偏东路径,南支槽以及高原切变引导的偏南路径;暴雨区水汽主要来源于对流层中低层东边界,中低层东边界水汽输入贡献率达81.2%;利用HYSPLIT模型后向72 h模拟发现,暴雨区水汽来源主要有3条路径,分别是低层偏东路径、中层偏南路径和高层偏西路径,对应的水汽源地为蒙古国东南部、新疆东部和里海;高层300 hPa干冷空气侵入中层,与中低层上升气流在暴雨区上空辐合交汇,对降水有一定的加强作用。     

一次特大暴雨过程的数值模拟试验

利用MM5V3非静力模式对2003年8月25日12：00至26日00：00发生于鲁西南地区的一次特大暴雨天气过程进行了数值模拟分析.模式较成功地模拟了这次特大暴雨天气过程,再现了中β尺度低涡的发生、发展和消亡过程.数值模拟结果表明：本次暴雨过程具有较强的中尺度特征,暴雨区上空低层近东西向的切变线及其强烈的辐合上升运动和高空急流核人口处右侧的辐散上升运动的耦合,是导致中β尺度低涡迅速发展而产生此次特大暴雨的触发机制,西南急流和低空偏东风回流的水汽输送以及层结不稳定对这次特大暴雨的产生有重要作用.     

南支槽与孟加拉湾风暴结合对一次高原暴雪过程的影响

利用NCEP/NcAR逐6 h 1°×1°。再分析资料与常规和非常规观测资料,对2007年11月云南德钦高原暴雪产生的原因进行了研究,探讨南支槽与孟加拉湾风暴结合对高原东南部强烈天气的影响过程。结果表明:(1)在南支槽和孟加拉湾风暴结合的天气尺度条件下,槽前偏南风低空急流受高原大地形阻挡产生的高原切变线是高原暴雪的直接影响系统;(2)由于地形和冷空气的作用,上升运动向北倾斜使高原对流层中上层首先出现上升运动,整层上升运动在高原切变线和次级环流上升支的共同作用下强烈发展。孟加拉湾风暴北上与南支槽结合、高原切变线北移和风暴低压临近使德钦上升运动出现三次增强;(3)南支槽前偏南风低空急流向北输送水汽,部分水汽被抬升到高空,部分水汽绕过高原东南角向下游输送。高空水汽经高原上空沿着高空西风急流向下游远距离输送。高、低空水汽通道不重合往往会影响高原及其下游强降水落区的预报。受高空水汽输送影响,高原东南部纵向岭谷区具有高层大气最先增湿的特征,近地层水汽通量长时间强烈辐合有利于高原暴雪的形成;(4)上游冷空气沿南支西风到达孟加拉湾,促使南支槽加深和维持有利于引导盂加拉湾风暴北上,南支槽前偏南风低空急流把暖湿空气输送上高原,同时横槽转竖冷空气从高原南下,冷暖空气在德钦交汇形成强锋区也是暴雪产生的一个有利条件。(5)高原暴雪的锋区结构具有中纬度锋面天气特征,在暴雪发生的锋区附近,满足倾斜位涡发展和条件性对称不稳定。     

2021年10月山西一次罕见持续性强降水过程物理机制分析

利用气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料以及GDAS资料,对2021年10月2-7日山西持续性强降水天气过程进行分析。结果表明：稳定的乌拉尔山低槽后部冷空气扩散,中纬度短波槽东移,与副热带高压外围西南暖湿气流持续交汇,同时高低空急流耦合形成强烈上升运动,低层切变线和地面辐合线稳定维持,及低层水汽不断输送并形成辐合,为持续性强降水的发生发展提供有利动力和水汽条件。此次强降水过程分为对流性降水和稳定性降水2个阶段,2阶段水汽输送通道的源地、路径、高度均有明显差异,但水汽输送贡献率均以对流层中低层山西南侧的水汽输送占主导地位。降水开始前,对流层中上层存在对称不稳定,大气可降水量明显跃增;对流性降水阶段,干空气不断入侵,对流不稳定快速建立与释放,对流层中低层水汽辐合区与强上升气流配合,导致山西出现强对流天气。地形的阻挡、抬升及地形收缩作用,对局地极端强降水具有增幅作用。     

2021年10月山西一次罕见持续性强降水过程物理机制分析

利用气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料以及GDAS资料,对2021年10月2-7日山西持续性强降水天气过程进行分析。结果表明：稳定的乌拉尔山低槽后部冷空气扩散,中纬度短波槽东移,与副热带高压外围西南暖湿气流持续交汇,同时高低空急流耦合形成强烈上升运动,低层切变线和地面辐合线稳定维持,及低层水汽不断输送并形成辐合,为持续性强降水的发生发展提供有利动力和水汽条件。此次强降水过程分为对流性降水和稳定性降水2个阶段,2阶段水汽输送通道的源地、路径、高度均有明显差异,但水汽输送贡献率均以对流层中低层山西南侧的水汽输送占主导地位。降水开始前,对流层中上层存在对称不稳定,大气可降水量明显跃增;对流性降水阶段,干空气不断入侵,对流不稳定快速建立与释放,对流层中低层水汽辐合区与强上升气流配合,导致山西出现强对流天气。地形的阻挡、抬升及地形收缩作用,对局地极端强降水具有增幅作用。     

塔克拉玛干沙漠南缘两次极端暴雨的气流模型与水汽输送特征

采用区域自动站逐小时降水观测数据、GPS/MET大气可降水量观测数据和NCEP/NCAR提供的FNL0.25°×0.25°分析数据，通过对比塔克拉玛干沙漠南缘和田地区2次落区接近、强度不同暴雨过程的环流和水汽特征，分析了影响极端暴雨产生的急流和水汽因子特征，结果表明：沙漠南缘暴雨时环流配置符合“三支气流”模型，高空急流、中层偏南风、低层辐合切变的强度与降水量正相关，当高层有极涡直接南伸至中亚发展而成的副热带大槽、中层有气旋前部的强偏南或西南气流、低层有偏东风急流明显西伸与西风急流形成强辐合时有利于出现极端暴雨。沙漠南缘暴雨的水汽源地、输送路径、水汽含量、饱和层厚度与降水量相关，暴雨的水汽源地一般为欧洲和北冰洋，降水区水汽输入以中低层为主，低层比湿大于6 g?kg-1，饱和层位于700 hPa以上；当中高层有来自阿拉伯海、孟加拉湾的由偏南风输送水汽的加入，低层比湿达8 g?kg-1以上、饱和层扩展至750 hPa以下时，可出现极端暴雨。     

2006年8月海河流域暴雨过程的成因分析

在当前气候日趋变暖的大背景下,极端天气事件频发,为了认识暴雨的形成机理,提高海河流域暴雨的预报能力,利用NCEP 1°×1°的6小时再分析资料和常规观测资料以及FY-2C卫星云图资料,对2006年8月25-26日海河流域的暴雨过程,尤其是河北东部的大暴雨进行了天气学诊断分析.分析结果表明,暴雨是产生在前期大气对流不稳定区域里,25日20时到26日02时6小时雨量超过20mm的站点基本分布在对流层中低层湿位涡的负值区内,低空急流为暴雨区输送大量的不稳定能量、热量以及动量,为暴雨的产生提供了充足的能量条件和水汽条件;流域东部的大暴雨区处在正螺旋度大值中心以西地区,暴雨区上空有较强的旋转上升气流;暴雨期间中低层辐合、高层辐散,高层辐散强于中低层辐合的抽吸作用,有利于加强低层辐合和对流上升运动,为大暴雨的产生提供了动力条件;对流层中高层的水汽对强降水云团的发展起了重要作用.     

雅安“8·26”特大暴雨的天气分析

2003年8月25日晚8时30分至26日凌晨1时许,四川省雅安市雨城区发生228．1mm的特大暴雨,给当地造成了历史罕见的灾情。本文主要从天气学角度,对该降水过程的大尺度环流及天气尺度影响系统、水汽输送及源地、中尺度系统特征和地形作用等进行了分析。结果表明：雅安“8·26”特大暴雨过程是一次典型的登陆热带气旋与“雅安天漏”中β尺度地形涡旋相互作用的暴雨过程。此过程产生的大尺度环流背景及天气尺度影响系统是：对流层上层南亚高压一直稳定在青藏高原中部,雅安市上空100hPa为南亚高压的辐散场;对流层中层西太平洋副热带高压主体持续加强西伸,位于南海的“科罗旺”台风稳定西进,雅安市处于副高边缘湿润的东南气流和高原切变线前部的辐合上升气流中;对流层低层受对流层中层高原切变线和登陆台风东北侧强东风急流的激发,地形涡旋强烈发展。“科罗旺”台风东北侧和副高西南侧,850～700hPa天气尺度的低空偏东急流及其风速脉动,从热力（水汽、感热、潜热输送）和动力两个方面激发暴雨区的中β尺度系统迅速、强烈的发展。暴雨过程的水汽输送主要是靠“科罗旺”强台风的作用,水汽源地主要来自南海。暴雨中的地形作用非常显著,青衣江河谷喇叭口地形和迎风坡对暖湿空气的强迫辐合抬升,对降水有很大的增幅作用,暴雨中心地形雨的比率高达60％以上。     

2014年唐山市一次强对流天气过程分析

文章利用常规天气资料和NECP/NCAR再分析资料,对2014年8月3—4日唐山地区的强对流天气过程进行详细分析。结果表明:此次强降水天气是500h Pa贝加尔湖以南低槽与河套短波槽东移合并引起的,850h Pa切变线是造成此次暴雨天气的主要影响系统,地面辐合线是触发机制;台风外围暖湿气流输送是此次暴雨发生的主要水汽来源,低层充足的水汽输送和水汽辐合提供有利的水汽条件;低层维持暖湿、中高层干冷入侵增加了大气不稳定能量,是强对流天气出现的重要原因;低层辐合上升,高层辐散,高空急流抽吸、通风作用维持强对流发展;卫星红外云图、多普勒雷达基本反射率对对流单体,多普勒雷达径向速度对低层辐合线有很好的识别,对强对流天气预报预警有较好的指示意义。     

黔东南一次罕见冬季暴雨天气过程水汽分析

2010年12月11—12日黔东南州出现有气象记录以来最晚的暴雨天气,这次过程出现的时间突破历史记录。由于过程出现在冬季,预报员受限于季节因素,预报中降水量级只考虑到大雨的量级。事实上,此次过程黔东南州有15县（市）95乡镇出现暴雨。在冬季产生如此大范围的强降水,与亚欧中高纬一槽一脊,经向度加大的环流背景和较强的水汽条件密切相关。鉴于此,该文利用区域自动站小时雨量资料、全省历史气象资料、Micaps常规资料,采用Micaps分析平台,对此次罕见冬季暴雨过程的水汽条件进行诊断分析,结果表明：低空急流、低层切变辐合是形成此次冬季暴雨的主要大尺度系统,低空急流带动充沛水汽在暴雨区辐合及低层辐合高层辐散的抽吸效应为暴雨的形成提供了有利条件。     

一次暴雨过程诊断分析

2010年7月11—12日南京市江宁全区普降暴雨到大暴雨。本文利用M3、NCEP/NCAR全球资料同化系统再分析等资料(1°×1°)应用环境分析、物理量场诊断,对产生这次暴雨的形势背景、低空急流、水汽输送、垂直运动、中小尺度系统和强对流云团进行分析。结果表明:在有利的环流背景条件下,中小尺度系统发生发展和演变是这次暴雨产生的直接原因;低空急流为这次暴雨提供了大量的水汽和不稳定能量;中低空切变两侧的水平风场切变不仅为暴雨产生提供了强烈的辐合上升运动,同时对水汽的水平辐合和垂直输送非常有利;强对流云团的生成、移动与强降水的发生密切相关。