天津地区两次副高边缘特大暴雨过程的多尺度对比分析

利用常规观测资料、加密自动站资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图资料、多普勒天气雷达资料和雷达变分同化分析系统（VDRAS）资料、风廓线资料,对2012年7月21—22日和25—26日两次特大暴雨过程（分别简称＂7·21＂过程和＂7·25＂过程）进行对比分析。结果表明：（1）＂7·21＂过程的主要影响系统是低槽和地面冷锋,暴雨发生前,其动力条件较好;而＂7·25＂过程属于槽前暖区降水,其发生前热力不稳定条件较好。（2）两次过程中,台风＂韦森特＂顶部的东南气流与副高边缘的偏南气流共同构成了这两次华北暴雨的水汽通道,但两支气流辐合的位置不同。（3）＂7·21＂过程在冷空气侵入后,槽前辐合明显,对流组织性加强,而＂7·25＂过程主要是由中低层南风风速辐合导致;两次过程的维持机制均与雷暴高压的出流与偏南气流辐合有关;＂7·21＂过程中尺度对流系统伴随着高空槽系统的东移南压,自西北向东南方向移动,而＂7·25＂过程中尺度对流系统则是在西南气流引导下,自西南向东北移动。     

弱天气尺度背景下湖南两次暖区暴雨对比分析

首先对2008-2019年4-9月湖南弱天气尺度背景下暖区暴雨依据500 hPa环流形势分为强西南急流型和副高型,然后对2018年4月30日(简称"4·30"过程)和2016年7月17日(简称"7·17"过程)两次不同类型暖区暴雨过程进行对比分析。结果表明:(1)两类暖区暴雨具有明显季节差异,强西南急流型和副高型分别发生在春季和夏季。强西南急流型一天任何时刻均会出现,夜间降水频次增多。副高型的日变化明显,降水峰值出现在上午。强西南急流型降水范围广,多出现在湘南地区,西南急流北推到长江中下游地区时,湘北也会出现暴雨。副高型降水分散,在湘西北、湘北及湘东南地区均出现强降水,局地性强,对流性明显。(2)"4·30"过程暴雨区处于上下一致西南风中,在切变线南侧辐合上升、西南急流和地面辐合线共同影响下湘东北出现暴雨,属于强西南急流型暖区暴雨;而"7·17"过程,副高脊线控制湖南,受中低层弱切变和地面中尺度气旋影响,湘西北出现暴雨,属于副高型暖区暴雨。(3)"4·30"过程暴雨区上空垂直螺旋度均为负值,700 hPa存在负值中心,意味着700 hPa切变线造成暴雨区强辐合上升,导致强降水发生;"7·17"过程,垂直螺旋度呈"上正下负"结构,900 hPa高度强气旋性旋转辐合最强,表征近地层中小尺度系统影响造成暴雨。"4·30"过程水汽输送和辐合比"7·17"过程更强。"7·17"过程比"4·30"过程低层热力不稳定能量更大且热力不稳定层结更强。β中尺度辐合线和γ小尺度气旋分别为"4·30"过程和"7·17"过程的触发机制。     

冷空气对台风“海葵”(1211)倒槽特大暴雨作用分析

针对2012年8月10日发生在台风"海葵"(1211)减弱低压倒槽顶部的特大暴雨过程,利用加密自动气象站、卫星云图、NCEP再分析资料,结合中尺度数值模式的模拟结果,分析了这次特大暴雨期间的中尺度对流系统演变特征及形成机理。研究表明,东北冷涡后部南下的冷空气为特大暴雨的发生提供了有利的热动力条件,促进了降水的发展。冷空气主体偏北,仅从对流层中层侵入低压倒槽北部,而对流层低层并无明显冷空气影响,使暴雨区上空形成冷平流叠置于暖平流之上的温度平流垂直分布结构,促进这一地区对流不稳定层结的建立和发展。冷空气与低压倒槽内辐合上升的暖湿空气对峙于对流层中层,引起中层锋生,锋生效应使风场辐合加强,进一步促进锋生。两者相互作用促进暴雨区及附近的中小尺度对流系统发展,在暴雨区上空强迫出一支对流尺度的强上升气流,加强低层水汽向上输送,使暴雨区上空水汽辐合层迅速增厚,从而引发局地特大暴雨天气发生。     

强西南急流背景下湘桂边界两次预报失败的暖区暴雨个例分析

利用常规观测资料、FY-2G卫星黑体亮温(TBB)资料、多普勒天气雷达资料以及ERA-Interim再分析资料,对2016年5月5日(以下简称"16·5"过程)和2018年4月23日(以下简称"18·4"过程)两次强西南急流背景下的暖区暴雨预报失败案例进行对比分析。结果表明:两次暖区暴雨过程的水汽分别来源于925 hPa西南急流和显著西南风,"16·5"过程的水汽辐合强度及范围较"18·4"过程更强、更广,导致暴雨出现的范围更广;超低空急流断裂处的辐合区叠加在湘桂边界南岭山脉特殊地形上,动力抬升触发及维持作用更加明显。大气层结稳定度对暖区暴雨的发生具有重要指示作用,"16·5"过程大气不稳定度更大导致了更强的暖区暴雨;两次暖区暴雨的湿层厚度较锋面暴雨浅薄,中低层的显著湿区导致了暴雨或大暴雨的出现;"16·5"暖区暴雨发生过程中能量长时间的维持,是西南低空急流暖湿输送导致高温、高湿、高能的对流不稳定层结反复重建的结果,最终导致强降水持续,进而导致了更大的总降水量。"18·4"过程冷锋前100 km外相对较弱的水汽辐合区,是暖区暴雨的一个重要预报指标;两次过程中高空槽的经向度是决定暖区暴雨范围大小的重要因子。地形在两次暖区暴雨过程中的降水增幅作用明显,降水中心主要出现在山谷或盆地的迎风坡位置;两次暖区暴雨与边界层的动力辐合、水汽供应关系密切,边界层辐合抬升和地形的作用明显,短期预报需重点关注边界层辐合区及特殊地形位置,对数值预报进行适当订正。雷达风廓线资料揭示了两次暖区暴雨过程西南风厚度的差异对降水强度的影响;垂直风切变的增强、环境风偏弱特征在这两次过程中分别提供了强降水持续维持的信息,对暴雨的预报预警的升级有一定的指示作用。     

一次地形加强贵州暖区暴雨成因分析

利用常规气象资料、FNL再分析及雷达卫星资料等对2015年5月26—27日发生在贵州一次区域性暖区暴雨进行分析,结果表明:此次特大暴雨发生前期副高稳定少动,暴雨临近时高空影响槽东移,中低层切变线南压及暖湿气流辐合加强触发了暴雨的发生,暴雨发生在辐合线附近,无明显的冷空气影响,为典型的暖区暴雨;雷公山地形增强了气流辐合和地形抬升使其西南气流垂直上升运动较强,低空为强辐合区;低层高温高湿高能环境,有利于降水效率的提高,切变线两侧风速风向的辐合为暴雨的发生发展提供了充足的动力条件;降水过程强回波呈低质心、降水效率高的热带降水型特征,多个对流单体不断生消发展,在黔东南西部表现为明显的"列车效应";卫星云图显示特大暴雨落区及强度与TBB的变化有很好的对应关系。     

北京地区两次特大暴雨过程的对比分析

利用自动站资料、探空资料、多普勒雷达和风廓线雷达资料以及NCEP再分析资料,对北京地区2016年7月20日(简称"7·20")和2012年7月21日(简称"7·21")2次特大暴雨过程进行对比分析。结果表明:(1)"7·20"过程主要受低涡北部的低压倒槽影响,副热带高压西伸北抬使得低涡移动缓慢,而"7·21"过程北京地区位于冷涡底部宽广的槽区;(2)2次过程都出现了强的水汽辐合中心,近地面存在高比湿区;(3)2次过程均存在假相当位温等值线密集带和陡立区,但"7·21"过程锋区的动力强迫作用更强,低层水汽和能量向上输送作用更为明显;(4)"7·20"过程前期高空有厚度"爆增效应",抑制了对流发展,而"7·21"过程整层厚度下降,前期冷空气从高层侵入华北地区,表现为明显的斜压性,有利于对流发展;(5)中尺度分析显示,"7·20"过程以稳定性降雨为主,降雨过程中几乎没有闪电发生;"7·21"过程主要以对流性降雨为主,云图上不断有对流云团合并加强,雷达回波结构更紧密,组织性更强。     

贵州初夏两次暖区暴雨的对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°格点再分析资料和FY-2D卫星红外云图云顶亮温TBB资料,对贵州2008年5月25—26日(简称08.05)和2010年6月28—29日(简称10.06)初夏两次暖区暴雨天气过程进行对比分析,探讨两次暴雨发生发展的天气学条件差异。结果表明:暖区暴雨形成时,地面均为热低压控制,地面辐合线加强触发暖区暴雨发生;850 hPa低空急流明显加强,暴雨区位于低空急流左前侧。所不同的是:两次暴雨过程中高层影响天气系统不同,08.05暴雨中层影响系统为高原槽,10.06暴雨中层影响系统为两高切变低涡,高层为南亚高压脊。08.05暴雨过程中,多个β中尺度对流单体独立发展逐渐合并为一个α中尺度对流系统,对流云发展旺盛、伸展高度较高、具有混合相层和暖云层剖面结构,属于积状云为主的混合降水。10.06暴雨,经历了两次β中尺度对流系统的发展和减弱,对流云团呈东北—西南向的带状和椭圆状,对流发展高度较低,具有深厚的暖云层,回波在暴雨区持续时间较长,属于层状云和积状云混合降水。通过对两次暴雨触发机制讨论得出,贵州暖区暴雨预报应着眼于影响贵州的低空急流的建立和加强以及地面低压中辐合线的加强锋生。     

贵州初夏两次暖区暴雨的对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°格点再分析资料和FY 2D卫星红外云图云顶亮温TBB资料,对贵州2008年5月25—26日(简称08.05)和2010年6月28—29日(简称10.06)初夏两次暖区暴雨天气过程进行对比分析,探讨两次暴雨发生发展的天气学条件差异。结果表明：暖区暴雨形成时,地面均为热低压控制,地面辐合线加强触发暖区暴雨发生;850 hPa低空急流明显加强,暴雨区位于低空急流左前侧。所不同的是：两次暴雨过程中高层影响天气系统不同,08.05暴雨中层影响系统为高原槽,10.06暴雨中层影响系统为两高切变低涡,高层为南亚高压脊。08.05暴雨过程中,多个β中尺度对流单体独立发展逐渐合并为一个α中尺度对流系统,对流云发展旺盛、伸展高度较高、具有混合相层和暖云层剖面结构,属于积状云为主的混合降水。10.06暴雨,经历了两次β中尺度对流系统的发展和减弱,对流云团呈东北—西南向的带状和椭圆状,对流发展高度较低,具有深厚的暖云层,回波在暴雨区持续时间较长,属于层状云和积状云混合降水。通过对两次暴雨触发机制讨论得出,贵州暖区暴雨预报应着眼于影响贵州的低空急流的建立和加强以及地面低压中辐合线的加强锋生。     

梵净山东南侧夏季暖区暴雨中尺度系统演变与环境场特征个例分析

利用常规气象观测资料、卫星云图、多普勒天气雷达资料、区域自动气象站资料与NECP/NCAR 1°×1°逐6 h全球再分析资料,对2016年7月3—4日梵净山东南侧暖区特大暴雨的中尺度系统演变与环境场特征进行了分析。结果表明:(1)该过程暴雨发生在副热带高压西北侧高空槽区、低层暖切变南侧、低空急流左前端及高空200 hPa分流辐散区,主要影响系统为500 hPa高空槽和850 hPa暖切变线,地面无明显冷空气影响,属贵州暖区极端暴雨。(2)此次暖区暴雨是由4个对流云团连续影响直接造成,强降雨出现在对流云团中心附近及其后侧云顶亮温(T_(BB))等值线梯度大值区。(3)暴雨由积状云为主的混合降水回波造成;暖云层和湿层深厚、低层水汽输送充沛、异常偏低的自由对流高度(LFC)和抬升凝结高度(LCL)及中等强度"瘦高"型对流有效位能分布,是形成高效率降水的有利环境条件。(4)梵净山对水汽向北输送具有阻挡作用,使水汽通量大值带和水汽辐合中心集中在其东南侧;边界层偏东风在山前转向南流与南来偏南气流在暴雨区形成东西向稳定中尺度辐合线,对流在辐合线附近触发、合并、加强和东移是造成特大暴雨的重要原因;迎风坡和喇叭口地形的中小尺度动力强迫有利于边界层水汽输送和抬升凝结。     

2015年8月3日山东西北部暴雨过程的中尺度特征分析

2015年8月3日山东西北部出现一次对流性暴雨过程,中尺度特征明显。利用常规和非常规观测资料对该过程的中尺度环境场、对流系统的触发演变及大暴雨的落区进行分析。结果表明：这是一次典型的低槽冷锋暴雨过程。在高层辐散、中层北涡南槽、低层切变线和低空急流的天气背景下,较大的大气可降水量、大的低层比湿、中低层深厚的湿层和暖云层及大的对流有效位能为暴雨的发生提供了有利的环境条件。暴雨由暖区对流和冷锋对流共同造成,暖区对流在地面露点温度大值区内和低层湿舌的南边缘由地面辐合线触发生成,其在聊城形成列车效应,产生大暴雨。地面冷锋侵入低压后暖区对流带与冷锋对流带合并为一条强对流带,且逐渐转向偏东方向移动,列车效应减弱。强对流带后部形成弓形回波,产生地面大风。本次强降水符合热带强降水型特点。强对流带在卫星云图上表现为一个扁平状的中尺度对流系统,小时雨强50 mm以上的区域对应卫星云图上TBB小于-70 ℃的区域。     

一次玉林地区漏报的强双雨带影响的过程分析

暖区暴雨一直是业务预报难点,而双雨带中的暖区暴雨预报更是难以把握。2016年4月19日20时至20日20时出现了一次很强的双雨带过程,业务值班漏报了其对玉林地区的影响(漏报玉林南雨带的暴雨、大暴雨量级)。通过对数值预报产品、NCEP 1°X 1°全球客观分析资料、常规气象资料、雷达资料等进行剖析,找出漏报的原因,结果如下:预报的500 hPa槽距本地较远、925 hPa辐合线不明显、雨量偏小,导致漏报玉林南雨带的暴雨、大暴雨量级;忽略了与冷温槽相配合的冷平流使高空槽加深的作用;上下游台站都误认为冷空气已入海,忽略了高压脊后部地面回流形势对玉林的影响;没有仔细分析暴雨前CAPE值,忽略了玉林周围已具备"上干下湿"的有利降水条件,易触发暴雨;边界层能量锋的锋生利于对流不稳定气团的抬升;低空急流为南雨带提供了源源不断的水汽输送,水汽通量大值区和水汽辐合区都集中在玉林,水汽补给充足,导致玉林普降暴雨。     

浙江中部地区初夏两次暴雨天气过程对比分析

文中利用NCEP再分析资料、FY-2E红外云图TBB资料和加密观测资料,对浙江中部地区2018年5月7—8日（简称“5.7”暴雨）、5月18—19日（简称“5.18”暴雨）两次暴雨天气过程进行对比分析,研究暴雨发生发展的环流特征与中尺度条件差异。结果表明：地面辐合线加强触发暖区暴雨发生,且地面辐合线的强度、移向与新生单体的发展密切相关,强回波在地面辐合线附近合并加强形成“列车效应”。金衢盆地内地形辐合与阻挡产生强迫上升运动对MCS的发展起到促进和加强作用。“5.7”暴雨对流发展高度较低,暖云层深厚,降水回波在暴雨区稳定维持,属于积状和层状云混合降水;“5.18”暴雨对流云发展旺盛、具有混合相层与暖云层剖面结构,属于积状云为主的混合降水。“5.7”暴雨属冷锋前部型暴雨,“5.18”暴雨为暖切变型暖区暴雨。暖区暴雨预报可着眼于浙中地区低空急流发展,中层的干侵入和地面辐合线的加强维持作用。     

初夏青藏高原东侧一次特大暴雨的综合分析

分析了2002年初夏发生在高原东侧的一次特大暴雨,认为这次暴雨的成因是新疆低槽与高原槽合并东移并引导较强冷空气在高原东侧与四川至陕西的西南暖湿气流交汇而形成的。高空西风急流增强、我国东部高压的阻挡及低层偏南暖湿气流的加强、北伸为发生暴雨提供了有利条件。冷锋前暖区内中β尺度对流系统(MβCSs)的活跃直接导致了特大暴雨的发生。低层中尺度辐合系统与中β尺度对流云团的活动、大暴雨出现的时间和落区等密切相关。中尺度对流系统(MCSs)散度垂直分布的特殊结构,即从对流层低层列高层存在的辐合辐散“双重结构”对大暴雨时强烈上升运动和深对流形成有着重要作用。     

不同类型华南暖区暴雨过程的环流特征

在对34年华南暖区暴雨的筛选和客观分类研究的基础上,继续深入研究不同类型暖区暴雨的环流特征与对流发生环境变量特征的异同。主要结果如下:大部分切变线型、低涡型和回流型暖区暴雨个例的环境场斜压性较强,其中回流型暖区暴雨在关键区斜压性最强,而南风型暖区暴雨个例的环境场斜压性相对较弱;所有类型暖区暴雨发生时对流层中高层的中纬度基本为平直西风气流控制,降水区主要位于西风带短波槽槽前,低层均有低空急流的影响。各类暖区暴雨的主要差异在于高层南亚高压、中层短波槽和副热带高压的位置和强度差异以及低层低空急流的位置、强度、风向和水汽输送条件的不同。切变线型暖区暴雨发生时0～3 km垂直风切变最强,低涡型暖区暴雨对流有效位能最大,两类南风型暖区暴雨的动力和热力强迫都较弱,对其发生发展机理需要开展更深入研究。     

2014年5月衡阳3次暴雨过程诊断分析

该文利用常规气象资料与NCEP再分析资料对2014年5月11日、22日和25日共3次发生在衡阳的暴雨过程进行诊断分析,结果表明:13次暴雨发生前均具有地面倒槽发展,强降水区增温增湿明显,冷空气侵入与地面辐合线触发对流抬升。2第1次和第2次过程为高空槽配合中低层切变线影响,抬升运动明显,第3次过程为副高边缘暖区降水,低层的气流辐合触发了不稳定状态下气层的对流发展。33次暴雨过程中水汽辐合区走势与天气系统相一致,水汽辐合中心指示强对流发展中心。4强上升运动区与强对流云团相对应,第1次和第2次过程中强上升运动区随高空槽自西向东移动,上升运动强于第3次过程,但第3次过程强上升运动中心高于第1次和第2次过程。53次暴雨发生前低层湿暖,高层干冷;暴雨发生时,低层能量得到释放;大气层结转为稳定时,暴雨天气过程趋于结束。     

山东一次暖区暴雨的环境场特征和触发机制

利用常规观测资料、区域自动站及NCEP再分析资料,对2018年5月15—16日山东暴雨过程的环境场特征和触发机制进行分析。结果表明:(1)该暴雨过程分为暖区暴雨和锋面暴雨2个时段,高空槽、暖切变线和地面辐合线是造成暖区暴雨的主要影响系统;(2)暖区暴雨开始前大气具有产生对流的不稳定环境条件;(3)850 hPa暖切变附近的暖区暴雨有明显的能量锋区,而发生在暖切变南侧暖区的暴雨锋区不明显;(4)暖区暴雨期间,暴雨区上空的垂直风切变均达到中等以上强度,垂直环境条件有利于暖区对流天气的发生、发展;(5)地面中尺度辐合线是暖区暴雨的触发机制,辐合线的位置和移动方向与雨带的落区和移动方向一致;(6)低空急流和超低空急流的加强和向下传播也会触发不稳定能量的释放。     

甘肃东南部两次极端致灾暴雨对比分析

为了研究甘肃东南部相同气候背景条件下极端暴雨天气的成因,提高极端暴雨强度和落区预报的准确率,利用NCEP再分析、自动气象站降水、常规观测资料及卫星云图资料,对2013年8月7日和2017年8月7日发生在甘肃东南部两次极端暴雨进行对比分析。结果表明:两次极端暴雨天气过程都伴随着短时强降水等强对流性天气,具有降水量大、雨强强、灾害重的特点,其中冷空气的强度对暴雨落区、空间分布以及影响系统移动以及对流强度产生重要影响。在强冷空气和高空低槽、低层切变线影响下,暴雨区偏南,强降水区域小,持续时间短,不稳定条件更好,对流强度更强;在弱冷空气和高原槽、低层低涡、低空急流作用下,暴雨区偏北,强降水范围大,持续时间长,大气湿层厚度大,低层水汽辐合强度、涡度以及垂直速度更强,降水效率更高,但对流强度相对较弱。卫星云图上,在强冷空气的影响下对流发展旺盛,形成强中尺度对流云团,对流云团呈带状;在弱冷空气作用下对流云团尺度小,发展范围小,有暖云降水特征,降水效率高。     

一次梅雨锋暴雨发生发展机制的诊断与模拟

采用NCEP/NCAR再分析资料、FY2E卫星资料和加密自动站资料,结合中尺度WRF模式对2013年苏皖地区的一次梅雨锋暴雨过程进行诊断与模拟。观测资料分析表明:在有利的环流背景和热动力条件下,此次暴雨发生在梅雨锋前暖区,雨带呈现"先带状后串波状"的分布特征,并随锋面南移。前期降水由地面中尺度辐合线触发,受两个相继发展的中α尺度的线状对流系统直接影响;后期降水受地面暖式切变线触发,有多个中β尺度对流系统沿切变线串状排列,并不断东移发展。模拟结果分析表明:降水过程中,大尺度非地转强迫作用也是强对流的触发机制之一。地面辐合线产生条带状的低层辐合区,从而产生条带状连续分布的上升运动,形成线状对流系统及带状降水。此外地面辐合线能够在暴雨区形成南北两个中尺度垂直次级环流,这是降水的增强机制。暖式切变线上的局部扰动在低层局部地区产生强辐合,由此沿切变线形成强上升弱下沉间隔分布的现象,局部强上升区使得对流系统于该处得到发展,并形成分散的强降水区。     

北方一次暖区大暴雨强降水成因探讨

2012年7月7日黄淮出现一次典型暖区大暴雨过程,降水持续时间长、强度大和强降水范围集中,中尺度特征明显。本文通过常规和非常规观测、NCEP分析资料对该次黄淮暖切变线引发的豫东北、鲁南和苏北等地大暴雨天气过程的成因进行探讨,结果表明:整层高湿环境有利于降低暖区暴雨对抬升条件的要求、提高降水效率和局地不断产生中尺度对流系统;低层垂直风切变和超低空急流在对流触发和维持中可能有重要作用;次天气及以下尺度的抬升条件,如地面辐合线、925和850 hPa切变和低空急流出口区的风速辐合等均可导致强降水,降水落区一般位于低层多层风速辐合的叠置区;暖区暴雨的雷达回波具有明显的后向传播、列车效应和热带降水型特点。     

地形对一次粤北暖区暴雨的影响研究

地形对暖区暴雨的发生发展有着重要影响。以粤北一次暖区暴雨为例,从大尺度背景、中尺度特征及预报难点等方面分析了地形的作用,并利用CMA-GD模式进行了地形敏感性试验。结果表明: 此次暴雨在副高与西风槽之间的双低空急流下发生,南岭地形对低空急流的动力作用、对θse舌和水汽的阻滞拦截作用,为暴雨出现在粤北创造有利条件;地形热力作用下产生的中尺度辐合线是对流触发的机制。敏感性试验显示南岭地形对暖区暴雨的落区影响显著,降水落区随南岭地形升高（降低）而往南（北）偏移。西南急流在经过南岭时,低层风速、散度、温度以及垂直速度都会随地形改变而发生明显变化。当南岭地形高度降低时,正面阻挡和摩擦作用减弱,急流、辐合及上升运动区向北推进到西风槽附近,导致雨区往北偏移;南岭地形高度升高时,地形阻挡和摩擦作用增强,辐合及上升运动区被阻隔在南岭南侧,暖区对流提前触发,雨区发生在粤北。可见,此次暴雨过程主要来自大尺度环流背景的影响,但其落区与南岭地形密切相关。