一类华南锋前暖区暴雨β中尺度系统环境特征的分析研究

对2005年6月一次引发珠江(西江)流域致洪暴雨的环流特征和影响系统,尤其是β中尺度系统的环境场进行了研究.这次暴雨具有明显的多尺度特征,涉及到季风的活动、边界层的影响、地形的动力作用等.得到如下结果:(1)南海季风爆发推迟而后持续影响华南,西风带急流以及副热带高压位置均明显偏南,且副高脊线稳定维持在18°N左右,为6月中下旬暴雨在华南地区持续发生提供了稳定的大尺度环流条件.(2)这是一类华南前汛期锋前暖区暴雨.在该时段,华南地区始终维持一条近于东西向的准静止锋,这在卫星云图上清晰可见. 锋生函数的计算结果表明,弱冷空气的作用明显.经向剖面分析揭示出: 锋前有明显的上升运动区存在,非常有利于中尺度对流的发生发展.北方的弱冷空气与副高西北的暖湿气流之间存在明显的中低纬度系统的相互作用.(3)低空偏南气流的风速辐合场,在925 hPa层上最明显.表明在这次华南暴雨过程中行星边界层有很重要的作用.不但从中南半岛和南中国海输送了大量水汽至暴雨区,而且其前方的风速强辐合区,对于对流的启动很有帮助.就启动机制而言,该风速辐合区可能与1998年华南暴雨的风向辐合区有一些差异.(4)南岭山脉的喇叭口地形,对偏南暖湿气流有明显的辐合抬升作用,使垂直运动进一步增强,有利于暴雨的发生.华南(尤其是西江流域)的特殊地形是持续性暴雨产生的重要条件之一.(5)中尺度对流雨团是这次致洪暴雨的直接影响系统.至少有4个β中尺度雨团(A、B、C、D)在西江流域发生发展.上述雨团A 和雨团D分别出现于桂林和梧州等测站附近.该研究集中对中尺度雨团A、D的环境特征作了分析.低空风速辐合中心反复向暴雨区"冲击",暴雨区对流有效位能一次次积累、释放,而又重建.在这种环境下,中尺度对流系统与强降雨云团,此起彼伏,频繁发生.加之对流雨团受环境流场影响 "追随" 洪峰向下游移动,使暴雨和洪水 "叠加" 或 "遭遇",加重了洪涝灾害的影响.     

锋前暖区暴雨的落区问题

1995年6月16、17日两天，华南地区受锋面低槽影响，北部和沿海都出现了大～暴雨，其中北部为锋面降水，沿海则为锋前暖区降水。但这两天的锋前暖区降水，大～暴雨的落区差异很大；16日大～暴雨仅出现在粤西的漠阳江流域，17日则向东扩大到珠江口一带（图1）。本文利用天气图及其它资料，对暴雨落区不一的原因作一初步分析。1形势背景及气柱层结状况1．1大尺度形势从图2可以看出：这两天华南地区都受到静止锋低糟的影响，各主要系统的位置和强度几乎没有什么差异。在500hPa上，侨日北支槽线在成都～昆明，南支槽在黔东～老挝；副高脊在18”N…     

玉林地区前汛期暖区暴雨分析

玉林地区前汛期,以锋面暴雨为主,但暧区暴雨亦常见。对于暧区暴雨,我们研究得不多。这类暴雨,突发性强,强度大,往往伴有大风和冰雹,容易发生灾害,往往给预报服务工作带来困难。为了提高我们对前汛期暧区暴雨的认识和预报水平,本文对1981-1982年四次前汛期暖区暴雨进行分析,从中发现了一些可供日常预报参考的有趣事实。 一、暴雨概况 我们规定:一天中地区内有≥50％的站     

四川盆地暖区暴雨特征分析

给出四川盆地暖区暴雨的定义,并根据天气形势和影响系统将其分为西南涡型、副热带高压边缘型、西南急流型和东南风型四类.然后利用2008-2018年5-9月常规和自动站逐时降水资料统计分析四类暖区暴雨的时空分布特征和降水性质,并选取典型个例,对暴雨中尺度特征和成因进行了分析.主要结论包括:四类暖区暴雨易发于山脉迎风坡、喇叭口...     

一次华南前汛期锋前暖区暴雨的分析

利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料,分析2008年5月4～5日一次华南前汛期锋前暖区暴雨过程的动力和热力特征,并利用WRF模式对本次过程进行数值模拟.结果表明:该次过程的冷空气较弱,冷锋在南岭山区附近遇到阻挡,有利于锋前暖区的水汽和不稳定能量积累;自地面锋区向暖区倾斜的抬升气流是该次暴雨过程的触发机制;WRF模式...     

长江中下游地区暖区暴雨特征分析

利用2007到2013年5-9月间常规和非常规资料以及6 h一次的NCEP 1°×1°再分析资料,将长江中下游地区暖区暴雨按天气形势划分为冷锋前暖区暴雨、暖切变暖区暴雨以及副热带高压边缘暖区暴雨三种类型。统计表明暖区暴雨一般发生在距离切变线(锋线)100~300 km的暖区内。主要结论包括:(1)冷锋型降水强度偏弱且分布均匀,集中在5、6月;暖切变型发生次数最多且强度大,主要发生在6、7月长江中下游地区的偏南部;副热带高压边缘型发生次数最少但强度较大,发生在7、8月。暖区暴雨的发生次数及强度在大别山、皖南山区较为集中。(2)暖区暴雨中短时强降水贡献大。(3)冷锋背景下的暖区暴雨一般产生在锋前低压槽中,暴雨落区与高低空急流耦合有紧密联系;暖切变型以低层暖切变线为主要天气背景,地面常有弱静止锋,暖区对流活动与中尺度急流结构、地形强迫等因素存在较高的相关性;副热带高压边缘暖区暴雨与局地的水汽积累和对流不稳定条件的发展有密切关系。据此建立三类暖区暴雨的概念模型。     

广西前汛期暖区暴雨与环流系统特征分析

本文普查了广西1956—1986年共31年4—6月降水资料,对凡有5站或以上日降水量≥50.0毫米,或者有1站或以上降水量≥100.0毫米均参加普查统计,发现广西的暖区暴雨可占前汛期的暴雨(除台风,热带低压外)29.7％,其雨区范围小,降水剧烈、强度大。是广西前汛期的一种暴雨形式。提高广西前汛期天气分析和预报,了解暖区暴雨的环流系统特征是有意义的。     

华南前汛期暖区暴雨研究新进展

华南前汛期暖区暴雨一直是困扰科研和业务的重要难题。在1970s末第一次华南暴雨综合试验中,老一辈科学家提出了华南前汛期暖区暴雨的概念,并揭示了诸多对华南暴雨研究有重要意义的成果。近年来,随着现代气象探测手段、高性能计算能力的提升以及中尺度暴雨科学观测试验的开展,对华南前汛期暖区暴雨的研究取得了不少新的认识。本文重点梳理了近10 a有关华南前汛期暖区暴雨方面的最新研究进展,从暖区暴雨的定义及分类、多尺度天气特征、形成机制及可预报性研究等4个方面进行系统性论述。最后,对华南前汛期暖区暴雨研究存在的问题、未来发展方向进行了简要的讨论和展望。     

青岛地区暖区暴雨特征研究分析

利用2011-2018年常规和非常规气象观测资料,统计分析青岛地区38个暖区暴雨日的基本特征.结果 表明:(1)青岛地区暖区暴雨按发生的天气形势主要可分为暖切变型、冷锋型、副高边缘Ⅰ型及产生连续性暴雨的副高边缘Ⅱ 型.(2)暖区暴雨主要发生在7-9月,其中7、8月发生次数较高.暴雨落区和青岛的地形关系密切,在南北山区形...     

广东前汛期一次锋前暖区暴雨触发机制分析

利用ECMWF的ERAdata再分析资料、Micaps实况等数据,对2015年5月22—24日的广东大范围强降雨过程进行分析,结果表明:该次过程是一次典型的华南前汛期降雨过程,过程中存在明显的两种性质降雨,即粤西北由南支短波槽、低涡、切变线造成的锋面型暴雨,而珠江口及其东侧的暖区暴雨主要是由西南低空急流脉冲引起的;珠江口及其东侧的暖区暴雨的触发机制主要为中尺度能量锋、地面辐合线以及地形等。     

广西前汛期锋前暖区暴雨过程的模拟与分析

利用中尺度数值模式MM5对2005年5月8-9日广西的暖区暴雨过程进行了数值模拟,并对暖区暴雨形成和发展的机制进行了分析研究.结果表明:高空急流稳定维持与低空急流持续加强是这次暖区暴雨发生发展的动力机制;在暖区暴雨形成与发展的过程中,低空各层自上而下均有急流核向东传播的现象;低空急流核以接力振荡的形式快速东传,而不是向北面的锋区运动,有利于暖区累积充沛的水汽和不稳定能量,造成不稳定能量和水汽在锋区和暖区的不均匀分布,也有利于有组织的对流活动在暖区反复生成和发展,从而导致了暖区不仅降雨量大,而且雨强比锋区降水强.     

新疆暖区暴雪天气研究概述

暖区暴雪多发于新疆北部的塔城和阿勒泰地区。本文从大尺度环流特点、各种尺度影响系统之间的配置、水汽源地、输送路径等几个方面重点回顾了近30 a来新疆暖区暴雪的主要研究成果,得到了新疆暖区暴雪的天气概念模型、预报思路及预报指标,为预报员更全面的认识暖区暴雪提供了参考。在此基础上指出现有研究存在的不足（如目前新疆暖区暴雪大多集中在天气学分析方面,对其形成的物理机制研究较少）,以便进一步深入开展新疆暖区暴雪的研究,提高对此类天气的认识。     

2009年7月一次锋前暖区暴雨分析

利用探空和地面观测资料分析了2009年7月广西一次锋前暖区暴雨的环流特征和影响系统的变化,同时利用卫星云图、雷达资料和自动站资料来分析这次锋前暖区暴雨的一些中尺度特征。结果表明,500hPa高空槽前的辐合,贵港上空强的正涡度平流为这次暖区暴雨的产生提供了很好的环流背景,925hPa的中尺度涡旋和急流是激发这次锋前暖区暴雨的直接系统,发生在锋前暖区上空西南-东北走向的短云带中的中尺度对流云团是造成这次暖区暴雨的主要原因。     

柳州锋前暖区暴雨的分型及统计特征分析

利用常规气象资料、区域自动站资料、NCEP/NCAR再分析资料,根据暴雨发生时850h Pa影响系统的不同,对2010-2015年柳州市暖区暴雨过程按南风型、切变型、低涡型进行分型,并对其影响系统特征进行统计分析,结果表明:柳州锋前暖区暴雨峰值出现在6月份;三类型暖区暴雨基本都受南亚高压影响,高层有较强的辐散机制,中层有低值系统活动;暴雨过程中,低空急流甚至超低空急流的出现为暴雨区提供了大量的水汽辐合,使得暴雨区不稳定层结得以建立和维持;边界层以下的中尺度辐合线和较强的风速辐合是暖区暴雨的重要触发机制。     

中国暖区暴雨的研究进展

利用常规气象观测、多普勒天气雷达、风云2G卫星、ERA5再分析资料,基于多尺度子空间变换及局地多尺度能量分析方法,对2020年1月24—26日广西沿海一次漏报的暖区暴雨天气进行了诊断研究,结果表明：暖区暴雨期间南支槽前西南急流的暖湿输送为暴雨发生提供有利背景场;对流系统不断在越南东北部喇叭口地形作用下触发,受高层气流引导移入广西沿海一带造成明显降水;暖区暴雨的发生发展主要由对流尺度动能主导,两者演变具有较好的匹配关系;对流能量主要来源于对流层中、低层,而在对流层高层为能量的流失;背景尺度向对流尺度的动能转换贡献最大;对流层中层、低层背景流场的正压失稳主导了暖区暴雨的发展;对流层中层对流尺度有效位能向动能的浮力转换进一步促进了系统的发展;动能的空间输送使得对流动能在空间上均匀分配,有利于对流系统平稳发展,使其维持较长生命史并移动较远距离造成多地降水;天气尺度动能转换和气压梯度力做功的贡献很小,体现了暖区暴雨弱天气尺度强迫的性质。

     

中国暖区暴雨的研究进展

黄河流域极端强降水主要集中在夏季6—8月,开展该流域夏季极端强降水大尺度环流特征研究对提高其气候预测准确率和防灾减灾能力具有重要意义。使用1961—2017年黄河流域247个地面气象观测站夏季逐日降水资料,首先分析该流域区域性极端强降水事件的分布特征;再根据500 hPa主导环流系统,将影响该流域夏季区域性极端强降水的典型环流形势分为阻塞型、低槽型、台风外围型,并对其中的阻塞型、低槽型极端强降水发生时的环流特征及其水汽输送、前期演变特征进行了分析。结果表明：(1) 近57 a来黄河流域夏季极端强降水阈值自西向东、自北向南逐渐加大,而极端降水次数上游源头地区较其他地区多。(2) 阻塞型和低槽型极端强降水的200 hPa纬向风距平分布特征相似,其距平在20°—55°N范围自北向南均呈“- + -”分布;其500 hPa环流特征差异较大,在欧亚中高纬地区低槽型以纬向环流为主,阻塞型以径向环流为主,前者30°—65°N范围多小槽小脊活动,后者低纬地区为正高度距平控制。(3) 阻塞型极端强降水的水汽主要来自印度洋和太平洋,低槽型的水汽主要来自太平洋和南海。(4) 造成阻塞型极端强降水的阻塞高压以原地发展为主,其发生前1~2周就能捕捉到阻塞高压发生发展信号;造成低槽型极端强降水的低槽以移动性为主,其初始信号出现在极端强降水前7 d左右,强信号出现在极端强降水前2~3 d。

     

中国暖区暴雨的研究进展

暖区暴雨是中国大气科学界的一个研究热点,由于其天气尺度斜压性强迫弱、环境大气热动力不稳定性强,以及特殊的地形和海陆热力差异的外强迫作用,暴雨对流系统触发机制复杂,暴雨突发性、局地性特征明显。目前全球业务数值预报模式、中尺度数值模式对暖区暴雨的预报能力十分有限。20世纪80年代以来对华南暖区暴雨的天气学特征进行了深入分析,并对多地区暖区对流系统的发展特征进行了总结,指出暖区极端暴雨与稳定的线状对流系统的发展有密切关系。近年来通过若干大型科学试验,对造成华南暖区暴雨的对流系统特征、边界层物理特征、降雨云物理过程有了更为深入的认识,其中关于边界层急流、华南沿海地面冷池边界等中尺度特征分析进一步深化了暖区暴雨对流触发机制研究。本文回顾了近40年暖区暴雨部分研究成果,针对多地区暖区暴雨的天气学特征、暖区暴雨与低空急流的关系、暖区暴雨中尺度对流系统的发展特征等问题进行了总结,并提出需要进一步深入研究的科学问题。     

华南锋前增压问题的讨论

一、问题的提出1.从一次预报失败谈起。1979年4月中旬初,北方有一股相当强的冷空气南下,4月11日08时冷高压强度达到1053毫巴,这在4月中旬是少见的,所以有不少台站发播了降温消息。但是,当冷锋南移到长江流域时,付高突然北抬西伸,江南地区出现了大片的正24小时变压,冷空气主力转向偏东,对华南影响不大,造成了这次预报的失败。2.类似的问题在海面强风预报中也经常碰到。当冷锋移到江南,锋前出现明显增压时,虽然达到强风预报指标,但出现的实况往往是偏小的。同样的问题还出现在锋面移速的预报中,锋前增压出现时,冷锋移动速度减慢,导致短期天气预报的失败,而有时又出现锋面移速的加快,冷锋南移锋消,冷空气扩散南下。所以,探讨锋前增压的问题,没法搞清它的原因,对做好天气预报是有益的。     

南海夏季风爆发前后柳州地区前汛期南风型暖区暴雨特征

利用常规气象观测站、区域自动气象站及NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)的1°×1°再分析资料,对比分析了2010—2015年南海夏季风爆发前后柳州地区前汛期南风型暖区暴雨的特征及环流形势。结果表明:72.7%的南风型暖区暴雨出现在南海夏季风爆发后;南海夏季风爆发前后两类暖区暴雨发生时500 h Pa均有正涡度的输送,辐合区主要位于925 h Pa附近或以下,超低空急流及边界层较强的南风风速辐合是暖区暴雨重要的触发机制;柳州北部地区的地形在一定程度上触发了暖区暴雨的发生,加大了柳州北部地区暴雨的发生频次;南海夏季风爆发前,暴雨区上空湿层较浅薄,中层干冷空气的侵入增加了暴雨区上空的不稳定度,高层辐散机制主要为副热带西风急流;而南海夏季风爆发后,南亚高压提供高层辐散机制,且高层辐散强于低层辐合,高层强烈的"抽吸"作用使暴雨区上空维持旺盛的上升运动,暴雨区湿层深厚,整层高湿的环境有利于降水效率的提高和中尺度对流系统的产生。