铜仁市2014年5月25日致灾大暴雨天气过程雷达特征分析

利用常规天气图资料和多普勒雷达资料,从天气形势、回波演变、回波垂直结构和回波速度产品4个方面对2014年5月24日—25日贵州省铜仁市致灾大暴雨天气过程进行分析,结果表明:1500 h Pa高层副热带高压持续,贵州北部处于副高外围,配合中低空低涡切变及低空急流,地面抬升,产生了铜仁自西向东的大暴雨天气过程。2混合型降水回波内部有多个尺度不等的对流回波形成"列车效应",造成持续性暴雨,而对流单体在较短时间内消失则造成了短时强降水。3VIL数值大的区域出现大的降水过程的可能性较大。4PPI径向图像上,低层辐合高层辐散的风场配置,有利于降水持续或加强。短历时强降水出现在逆风区边缘地带、径向速度辐合最大的区域。5风廓线(VWP)产品不同时期特殊结构特征对降水的前夕、发展及降水末期均有较好的指示作用。     

多种探测资料在云南大理州强降水个例分析中的应用

利用大理州新一代天气雷达(CINRAD/CC)、风廓线雷达、地面加密自动站和闪电定位仪等非常规探测资料,对2012年7月27日夜间到28日白天发生在云南省大理州的一次强降水过程进行综合分析。结果表明:500 hPa倒槽和700 hPa低涡是本次过程的主要影响系统。强降水过程可分为三个阶段,形成阶段:主要为对流性降水,雨强较强,但以单点出现,持续时间短,全州大部地区伴随有雷电;维持阶段:雷电活动明显减弱,雷达回波以层状云降水回波为主,强度未超过35 dBz,雷达径向速度场存在暖平流叠加辐合风场的特征,形成与维持两个阶段均出现了逆风区,只是范围和持续时间不同,逆风区附近及所经区域降水明显;减弱阶段:回波范围减小,强度减弱。径向速度图上,雷达探测区内为上下一致的东北气流控制。EVAD方法计算得到的散度和垂直速度信息能很好的反映强降水的动力过程,对降水的增强和维持有较好的指示意义。从风廓线雷达产品分析看,负垂直速度与降水强度有密切的对应关系。信号噪声比对降水的起止、盛衰有较好的预示作用。垂直风廓线雷达上大于8 m·s-1的偏北气流向下扩展,可能存在动量下传,有利于降水强度的增大。     

青海高原短时强降水时空分布及天气学概念模型

利用青海52个地面气象站小时降水并结合常规观测资料和NCEP FNL再分析资料,使用K-means聚类法和合成分析方法,将青海的短时强降水天气环流形势配置划分为西风气流型、副热带高压型和高原低涡切变型。结果表明：（1）青海短时强降水发生在95°E以东地区,中心在东南部;主要出现在5-9月,8月最多,7月次之;每日17:00-2:00（北京时）出现站次多。（2）西风气流型的影响系统是高空槽和平直西风短波槽,高低空风垂直切变引起的动力不稳定导致短时强降水发生;副热带高压型是以低层偏南或偏东暖湿气流引起的热力不稳定造成短时强降水;高原低涡切变型是高原加热及弱冷空气活动使得低层锋区加强触发短时强降水。（3）合成分析表明：对流层高层的南亚高压和副热带西风急流,对流层中低层的短波槽、冷式和暖式辐合切变线,偏南暖湿气流,高原加热场等是短时强降水发生的主要影响系统。（4）来自印度季风低压偏南方向的水汽、西太平洋副热带高压东南方向的水汽、西风带高空槽西北方向的水汽在青海东部形成水汽辐合区,有利于短时强降水发生。     

2012年盛夏山东西部一次短时强降水天气的形成机制

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、卫星云图和雷达资料,对2012年7月4日山东省西部一次短时强降水的天气形势、物理量条件、云图和雷达回波特征进行分析。结果表明：在有利降水的大尺度天气系统背景下,低层冷空气和中尺度天气系统造成了本次短时强降水天气;低层925hPa和1 000 hPa的充沛水汽和辐合上升运动有利于强降水天气的发生,正涡度中心对应强降水中心;地面辐合线和低压环流造成本次短时强降水天气;中尺度对流云团和地面中尺度系统相对应,其位置和维持时间与强降水的落区和时间基本一致。雷达组合反射率因子〉45 dBZ的强回波区与强降水落区基本吻合;雷达平均径向速度产品逆风区中辐合流场的出现和维持及回波顶高的上升对应地面中尺度气旋式环流的形成和维持;逆风区中辐散流场的出现和维持及回波顶高的下降,对应地面中尺度气旋式环流的减弱;短时强降水出现的初期,垂直累积液态水含量出现了一个峰值,峰值出现时间提前于较强降水时段。     

2010年8月丹东连续两次副热带高压暴雨多普勒雷达回波对比分析

利用丹东多普勒雷达的基本反射率、基本径向速度和风廓线资料,对2010年8月19日和20日丹东地区大暴雨天气过程进行分析,探讨丹东短时强降水天气形势和多普勒雷达回波特征。结果表明：在丹东处于副热带高压内部或边缘时,南下的冷空气与副热带高压后部暖湿空气势力相当时,形成丹东地区较典型的暴雨模式。风廓线产品在强降水前期,会产生一个水汽累积的过程,两次过程中出现短时强降雨时段均表现为高空急流出现和高空动量下传。这种高空动量的下传使低空急流得到加强,低层进一步辐合,使雨强明显增大。两次过程中降水回波区均形成一条40 dBz以上的回波带,回波移动方向与回波带轴向一致,导致沿途站降水时间偏长,降水总量偏多。逆风区出现时间与强降雨时段有较好的配合,其位置与强回波区的对应关系揭示出逆风区厚度越大、对应的反射率因子强度越强,产生的降水强度也越大。     

北京地区短时强降水过程的多尺度环流特征

为了探讨不同天气尺度背景下,北京地区短时强降水过程的基本特征,利用2007-2014年6-8月北京地区自动气象站观测数据和ECMWF ERA-Interim（0.5°×0.5°）全球再分析数据,在对北京地区短时强降水日的大尺度环流特征进行分型的基础上,基于分型合成场和距平场分析了北京地区短时强降水天气过程的基本环流背景及相应的中尺度环流特征。结果表明：（1）造成北京地区出现短时强降水过程的天气系统,依据其出现的频次,大体可分为副热带高压（副高）与西来槽相互作用型、西风小槽型、东北冷涡型和黄淮低涡倒槽型等4类;从低层水汽来看,除东北冷涡型主要来自于渤海、黄海外,其他3型短时强降水过程的水汽主要来自中国南海或东海。（2）不同天气系统主导下的短时强降水时空分布存在较大差异：在空间分布上,黄淮低涡倒槽型短时强降水带分布从北京东南平原穿过城区至西北山前成东南-西北走向,其余3型大体上沿北京地形成西南-东北走向,其中,西南山前、城区和东北山前地区是3个短时强降水事件的多发中心;在时间分布上,东北低涡型造成的短时强降水过程主要发生在午后,副高与西来槽相互作用型主要集中在傍晚至前半夜,而西风小槽型和黄淮低涡倒槽型短时强降水表现出较强的夜雨特征。（3）从中尺度环流特征上看,副高与西来槽相互作用型短时强降水过程主要是低层冷空气从北京西部、北部进入,首先触发山区对流,与之对应的雷暴高压逐渐组织化,外侧辐散气流（冷池出流）和山前的偏南风暖湿气流辐合造成对流过程加强;西风小槽型主要是边界层内较强东南风在北京西北部山前受地形阻挡,向两边绕流,西南支气流在西部形成气旋性环流,造成城区西部的对流性天气,东北支气流在东北部山前形成地形辐合线,夜间随着东南气流中偏南分量显著加强,东北部山前地区的辐合上升运动加强,造成东北部山前对流性天气,因此在短时强降水落区上表现为两个分离的多发中心且具有夜发性;东北冷涡型主要是系统性的冷空气从北京北部或西部南下,在山前与低空偏东风形成辐合切变线,触发午后对流性天气;黄淮低涡倒槽型主要是黄淮低涡顶部的低层偏东气流在北京西部山前辐合抬升,触发对流,并逐步演变为中尺度气旋性环流,形成相对组织化的短时强降水。     

芜湖市短时强降水特征和风廓线雷达指标研究

利用1992—2018年芜湖站逐小时降水量资料,统计分析不同量级短时强降水的变化特征,总结了四种类型短时强降水的物理量特征和风廓线雷达指标。结果表明,芜湖市短时强降水容易出现在夏季午后,2008—2018年中等强度的短时强降水更为频发。短时强降水发生时,可降水量较大,湿层较厚,副热带高压边缘型(以下简称"副高边缘型")短时强降水各指数明显偏强,比湿和假相当位温的垂直递减率较大,使得对流不稳定增强。低槽东移型和西北气流型短时强降水在发生前3—5 h有不同高度的西南风风速的增加,1 km以下水平风的"垂直切变"较大;副高边缘型和台风型短时强降水发生前后整层风速较小、"垂直切变"较小。在短时强降水的临近预报中,要充分考虑到不同天气类型下物理量和风廓线雷达指标的差异。     

豫中南一次秋季区域性暴雨成因分析

利用常规观测资料、加密自动站资料、NCEP 1°×1°分析资料、FY-2E卫星及雷达资料等,采用诊断分析和对比分析方法,分析了2014年9月27—28日豫中南区域性暴雨的环流形势、强降水成因、中尺度特征及该过程与夏季暴雨的异同。结果表明:本次秋季暴雨过程是高空低槽、副高、中低层切变线、高低空急流、地面倒槽等系统共同作用的结果。持续的水汽辐合为暴雨提供了充沛的水汽条件,水汽通量大值区与水汽辐合中心分布及暴雨落区吻合;低层涡度的发展和水平风的切变导致垂直涡度发展,动力条件较好;K指数高值区对预报暴雨尤其强降水落区有较好指示意义,暴雨中心上空θse值随高度递减,高层低能舌叠加在低层高能区之上,强降水落区位于二者交汇的区域。低层偏东气流与高空槽前西南气流配合产生经向次级环流,上升运动增强;200 h Pa西风急流稳定维持,导致高层抽吸作用明显,有利于区域性暴雨发展。降水云团tbb一般在-32℃左右,发展高度明显低于夏季暴雨云团;降水前期回波为层云回波,后期转变为混合性回波,强降水主要由混合降水回波中的强对流云团导致的。中高层没有明显强冷空气,低层冷空气作用较大,东路冷空气一方面形成冷垫造成动力抬升,另一方面在低层与暖湿气流形成强水汽辐合,是本次秋季区域性暴雨的形成机制,也是不同于夏季暴雨的主要特征。     

“5·20”河源大暴雨过程的诊断分析

利用常规观测数据、自动站资料、NCEP 1°×1°再分析资料和多普勒雷达资料等,对2015年5月20日河源出现的局地性强、持续时间短、降水强度大的大暴雨过程的环流特征、影响系统及物理量场等进行分析。结果表明,该次过程是一次锋面低槽造成的强降水,来自孟加拉湾的西南气流为暴雨区提供充足的水汽输送,位势不稳定层结、高降水效率、负变温往南前倾、垂直速度强上升区范围小、列车效应及强烈的西南风和西北风辐合是产生强降水的重要原因,大暴雨主要出现在垂直速度上升区和不稳定能量大值区相配合的区域。     

青岛地区短时强降水雷达回波特征与中小尺度系统分析

利用青岛地区2011—2015年间32次短时强降水个例的雷达反射率因子、地面雨量站数据和FNL再分析资料对产生短时强降水的中小尺度系统和雷达回波特征进行分析,结果表明:造成短时强降水的中小尺度系统主要为与低空切变(槽)、台风倒槽或在偏南(北)气流中局地发展的对流相联系的辐合区或中小尺度辐合线;雷达回波多表现为中尺度强回波带,其移向与回波带长轴的夹角较小,或为局地发展少动的强对流单体;雷达回波剖面显示回波按质心高度可分为大陆强对流型和热带海洋型,大陆强对流型强降水的平均反射率因子垂直廓线强度总体明显强于热带海洋型,对流发展更加旺盛,热带海洋型强回波集中在低层,在近地面最强,而大陆强对流型回波悬垂明显,最强回波位于2km左右;针对大陆强对流型和热带海洋型两种不同类型的短时强降水,采用分型Z-I关系法进行定量降水估测能够较好地反映强降水的落区和极值,相比于固定Z-I关系法,20mm·h~(-1)以上雨强的相对误差由70%左右下降到30%左右。     

河南区域暴雨的若干雷达回波特征

利用新一代多普勒天气雷达资料及国家、区域自动站和常规高空地面资料,分析了2008-2013年河南省9次区域暴雨回波系统的形态、结构特征、移动特点和降水强度等,分析了区域暴雨过程中中γ尺度对流系统的降水特征。结果表明:1)河南区域暴雨落区主要位于高空槽前和副高西北侧、中低层切变线之间、低涡东南侧、低空急流左前侧,以及地面倒槽或气旋顶部偏北到偏东气流中。2)从新一代雷达监测产品来看,河南省区域暴雨主要有积云降水、积层混合降水和层状云降水三种回波类型,其中混合降水包括以积云为主的混合降水和以层云为主的混合降水,是河南省区域暴雨的主要回波类型。3)降水强度与回波类型、结构特征、移动特点等均有关系,特别是≥50 mm/h的短时强降水与γ中尺度对流系统密切相关,强降水超级单体可造成局地50 mm/h以上的强降水,并多伴有雷暴大风、龙卷等剧烈对流天气。一般情况下,积云降水强度最大,混合降水次之,层云降水强度最小。综合分析来看,雨强与回波强度比与回波性质有更好的相关性。≥50 mm/h的强降水多由强降水超级单体和因辐合、气旋、后向传播等使回波加强、合并、发展旺盛的准静止状态的50~60 d Bz的强积云降水回波产生;≥20 mm/h强降水多由积层混合降水中≥45 d Bz的积云回波产生。10 mm/h以上的降水落区和≥40 d Bz的较强回波有很好的对应关系;40 d Bz的层云回波降水强度通常在10 mm/h以下。     

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。     

山东省短时强降水天气的特征分析

通过分析山东省2007—2010年常规观测资料、山东省区域和国家级自动气象观测站降水观测资料,研究短时强降水天气的时间和地理分布特征,分析短时强降水出现的时间、落区和强度,并对1小时降水量≥100mm的短时特强降水的天气系统进行了分析,结果表明：2007—2010年山东省短时强降水天气一般出现在5—10月,7—8月较多;1小时降水量≥100mm的短时特强降水都发生在7—8月;出现短时强降水天气的时段以午后至傍晚居多,夜间次之,上午最少;当500hPa位于西风槽前和副高边缘,700hPa和850hPa位于西风槽前或存在切变线,地面有冷锋影响时,有可能发生1小时降水量≥100mm的短时特强降水天气。     

梅州前汛期一次暴雨过程特征及成因诊断分析

利用常规资料和NCEP 6小时再分析资料,对2010年5月5～6日梅州出现的大暴雨进行分析。表明:此次强降水落区较为集中,主要出现在梅州北部地区,降水强度大,北部有两段较强降水时段。此次过程主要是受500hPa西风槽配合850hPa切变线造成典型华南前汛期暴雨;强降水发生时有较强盛的西南水汽输送,500hPa正涡度的变化表征西风槽的演变,并且正涡度值越大,降水强度也越大。对于有切变线影响的强降水时段,低层辐合和高层辐散的散度场能够较好配合,能较好反映强降水的情况,并且垂直上升运动表现也特别激烈,为暴雨发生提供了动力条件。     

基于“配料法”的云南短时强降水预报概念模型建立

本文利用云南省125个国家级自动气象站及3400个区域站统计并选取了2012—2016年5—10月的典型短时强降水个例,基于"配料法"的基本思路对其进行中尺度特征分析,最终得出适用于云南省的五类短时强降水概念模型。分析结果表明:云南省短时强降水集中出现在6—8月,且一天中存在两个明显的峰值;高空强烈的干冷平流及大风天气是判别高空冷平流类的重要依据,冷空气主要通过两条路径影响云南;分析低层暖平流类的关键系统为季风槽及孟加拉湾低压,主要影响滇中及以南地区;地面锋面是斜压类的重要特征,此类强降水主要位于700 hPa切变线及850 hPa温度锋区前侧,地面锋面附近;准正压A类短时强降水主要受西风槽及副热带高压的相互作用影响,其强降水落区分散,预报难度大;准正压B类受台风登陆后减弱的低压及其外围云系的影响,强降水位于700 hPa湿舌、850 hPa暖脊及地面辐合线共同影响的区域(一般位于滇中以南地区)。     

一次南岭山脉前汛期强对流天气过程诊断分析

利用常规观测资料、FY-2G/2E卫星黑体亮温(TBB)资料、多普勒天气雷达资料与ERA-Interim再分析资料,对2016年4月17—18日南岭山脉一次强对流天气过程进行了诊断分析。结果表明:(1)该过程前期,受地面倒槽与辐合线影响出现暖区降水,后期随着地面冷空气侵入配合低空切变线与高空槽东移南压迅速转变为锋面降水,强降水落区与南岭山脉走向一致,大暴雨由多个中尺度对流系统(MCS)移入和有利地形作用造成;大冰雹、雷暴大风主要出现在暖区降水时段,暖区短时强降水以高质心降水为主,锋面越山之后强天气主要为低质心短时强降水,雷暴大风和冰雹较少出现。(2)雷达回波图上中层径向辐合的出现,对雷暴大风具有预警参考意义;中气旋、高垂直累积液态水含量(VIL)、回波悬垂、有界弱回波等回波特征对提前预警大冰雹有一定的指示作用。(3)不同类型强天气发生的大气层结条件存在差异,上层干区深厚、低层湿度条件较好有利于产生大冰雹,大的0—6 km垂直风切变有利于冰雹增长;大的下沉对流有效位能(DCAPE)是预报雷暴大风的一个参考指标;整层温度露点差和DCAPE小是判断只出现短时强降水的参考依据。(4)南岭及其附近地区"喇叭口"地形和迎风坡地形有利于低层气流辐合触发对流,造成暴雨多发和降水时间延长,南岭背风坡的锋生作用使南岭山脉南麓出现雷暴大风、冰雹等天气的可能性增大。     

非常规探测资料在江西一次暖区暴雨过程分析中的应用

综合运用风廓线雷达等多种非常规探测资料,对江西省2013年6月29日暖区大暴雨进行分析,并对比6月28日锋面暴雨,归纳总结短时大暴雨发生的一些前兆信号及可用指标。结果表明:1)风廓线雷达能直观反映暴雨区附近中小尺度扰动、近地面弱冷空气入侵、急流脉动发展等特征,1.5—4 km高度层出现16 m/s以上急流对暖区暴雨发生有利,对强降水的发生有1—3 h提前指示作用。2)0.5—1.5 km高度层正的风垂直切变带对应降水发生发展,正速度带中大于4 m/s风速切变对应下游降水加强。3)PWV值在强降水发生前常出现持续上升或波浪上升。PWV值达到65 mm且维持较长时间,同时配合动力触发条件,有利于强降水的发生;PWV值低于60 mm并持续性下降,对应降水趋于减弱停止;强降水落区出现在湿舌前端的PWV等值线密集区内。4)此次强降水主要发生在TBB小于-40℃区域前端的等值线密集区和地面辐合线附近,且地面辐合线的强度、移向与新生单体的发展密切相关;强回波不断在地面辐合线附近合并加强形成"列车效应",雷达回波上逆风区、急流核、速度对等特征的出现有利于强降水的维持。     

副热带高压控制下湖南两次短时暴雨发生及系统维持机制对比分析

利用地面自动站资料、多普勒天气雷达资料、卫星逐小时TBB资料及NCEP再分析资料，对2018年副高控制下湖南两次短时暴雨发生及维持机制进行分析。结果表明：①在水汽丰沛且有足够的不稳定能量和抬升条件下，强盛副高脊区反气旋环流内也可以触发短时暴雨天气，其大尺度环流形势特征和湖南典型暴雨过程有着较大差异；②对流性降水发生前，不稳定能量明显增强，中低层增湿明显，为暴雨提供能量与水汽条件；③两次过程分别受副高南侧热带气旋外围云系扰动和弱冷空气侵入影响，925 hPa形成弱扰动或者弱切变，配合地面中尺度辐合线，近地面动力抬升触发对流性降水，白天受太阳辐射影响，能够自由触发热对流。地形抬升也是重要触发机制，发生在迎风坡热对流占比84%；④两次短时暴雨的雷达回波为非常明显的低质心高效率的降水回波，环境风及其垂直风切变小，尽管不利于对流风暴有组织的发展，但雷暴单体移动缓慢，有利于同一地区长时间的强降水。     

一次远距离台风暴雨中尺度对流系统的分析

利用多普勒雷达、气象卫星、自动气象站等监测数据以及NCEP/NCAR再分析资料,对安徽省一次远距离台风暴雨中尺度对流系统的环流背景、内部结构及其演变进行了系统分析。结果表明:1)低层台风外围偏东气流的输送使得暴雨区增温增湿,进而增强中纬度大气的不稳定度;西风槽前的上升运动有利于暴雨区低层辐合的加强和垂直运动的发展维持。2)强降水过程主要由两个β中尺度对流系统造成,在暴雨区上空β中尺度对流系统的新生维持是强降水维持较长时间的重要原因。3)雷达回波和地面要素场上,强降水表现为两个β中尺度的对流系统的生成发展,中尺度对流系统锋生的原因虽各有不同,但对流的发展与地面中尺度辐合线和加强的中尺度低压有关。γ中尺度的强对流单体是造成局地降水峰值的直接原因。4)两段强降水的出现都表现出中纬度系统和台风外围气流的相互作用,低层冷空气的触发以及西风槽前暖湿气流的加强都会使降水有明显的增幅。5)雷达速度场上,β中尺度对流系统的加强和低层暖湿气流的加强紧密相关。γ中尺度对流系统的生成则是由速度场上小尺度的风速辐合造成。     

冷涡背景下东北地区短时强降水统计特征

利用2011-2020年6-8月全国2400个地面自动站观测的逐小时降水资料和常规观测,结合美国NCEP/NCAR 1°×1°的6 h间隔再分析资料,基于站点统计了冷涡背景下东北地区短时强降水的时空分布特征。然后着眼降水落区,基于冷涡位置、形状、发展阶段以及与热带系统的相互作用等将冷涡短时强降水分为西北气流型、纬向型、南涡型、副高型和经向型,并讨论了5类短时强降水的对流参数特征。结果表明:6月,冷涡短时强降水多由中涡造成,7月和8月主要由北涡引起。短时强降水主要发生在午后,17:00(北京时)达到峰值。冷涡短时强降水高频区位于辽宁,次高频区位于吉林中部、黑龙江中西部和东北部。不同类型的短时强降水,其降水落区在冷涡不同发展阶段有所差异。冷涡短时强降水发生在条件不稳定的大气中,西北气流型、纬向型和经向型短时强降水的850 hPa与500 hPa温差一般大于25℃;副高型和南涡型短时强降水的850 hPa与500 hPa温差一般小于24℃,但地面露点和可降水量明显比其他3类大。5类短时强降水的对流有效位能一般不超过1500 J·kg~(-1)。大多数情况下,副高型短时强降水发生在中等强度的垂直风切变环境中,其他4类发生在弱的垂直风切变环境中。