两种类型短时强降水形成机理对比分析——以甘肃两次短时强降水过程为例

利用"2014·06·18"和"2013·06·19"两次短时强降水过程的实况资料及NCEP 1°×1°再分析资料,对比分析了发生在甘肃省中南部地区相同季节、相似气候背景下的不同类型短时强降水过程实况特征、天气形势配置、动力热力特征、云图及雷达特征。结果表明:两次过程雨强均较大,但"2014·06·18"降水过程分散性强、持续时间短,且伴随冰雹、雷暴大风等多种强对流天气,而"2013·06·19"降水过程区域性强、持续时间长。前者是发生在中低层冷暖空气强烈交汇,并伴有明显温度锋区和锋生,地面有冷锋活动形势下,是斜压锋生类短时强降水。后者是发生在低层强烈发展的暖湿平流中,暖湿平流对建立热力不稳定起了主导作用,是暖平流强迫类短时强降水。不稳定指数显示前者不稳定能量大于后者,且存在一定的对流抑制能量,有利于强对流的发展。暖平流强迫类短时强降水湿层厚度高于斜压锋生类,而斜压锋生类短时强降水高层垂直风切变表现得更强。"2013·06·19"暖平流强迫类短时强降水云图特征为沿暖湿气流迅速发展北上的带状云系。"2014·06·18"斜压锋生类短时强降水则表现为与低空"人"字形切变相对应的逗点云系,云系的发展变化与形势场变化密切相关,是降水落区及其发展变化的重要原因。雷达反射率因子显示"2013·06·19"是积状云为主的混合性降水回波,回波梯度小,质心低。"2014·06·18"是层积云中分散着块状对流单体回波,回波梯度大,回波质心发展较高,回波强度可发展到很强。当50 d Bz强反射率因子核心区接近8 km高度,达到-20℃层高度,回波顶高也达到12 km时,有冰雹产生。     

2008年“7.02”滇中大暴雨的成因诊断与数值模拟

利用常规观测、NCEP 1°×1°再分析资料、云图、多普勒雷达回波和WRF模式对2008年7月2日滇中大暴雨进行成因诊断和数值模拟。结果表明:对流层高层的干侵入和中低层冷、暖平流交汇诱发副热带高压和滇缅高压间辐合低涡迅猛发展成强中尺度对流辐合体,加上中低层来自孟加拉湾的丰富水汽输送和中低层强水汽辐合共同引发此次大暴雨。过程中,垂直螺旋度贡献主要在中层;干位涡呈现出对流层顶强正高位涡,300 hPa以下为次正高位涡,两者之间为负区的柱状分布特征,次正高位涡强中心有向下层延伸特征。WRF较好地模拟了整个大暴雨过程中强降水主体时段和大暴雨落区特点,最大对流有效位能变化趋势对强降水有较好预示作用,模拟方案在积分30小时内效果较好。     

短时强降水的多尺度分析及临近预警

利用安徽省1995—2010年逐小时降水量资料,统计了不同强度的短时强降水的时空分布特征,并分析典型短时强降水过程的环境背景场特征,建立了短时强降水的三种概念模型,总结出有利于其发生的大尺度影响系统。通过分析物理量得知,短时强降水发生时大气水汽充沛、湿层深厚,厚的暖云层保证了云粒子在降水系统的下沉气流里较少的被蒸发,而中等强度的对流有效位能和高的KI指数值有利于高降水效率的产生。短时强降水的雷达反射率因子有"低质心结构"和"高质心结构"两种结构特征。而径向速度场上的中小尺度风速切变、辐合、气旋式辐合则是强降水回波在某地维持和发展的重要原因。强降水发生前半小时边界层急流显著增强,也是短时强降水临近预警的一个重要指标。     

2015年6月1日江汉平原大暴雨过程诊断分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料及湖北省地基GPS数据对2015年6月1日江汉平原一次大暴雨过程进行诊断分析,结果表明:稳定强盛的水汽输送通道建立是大暴雨形成的基础,降水强度和范围则与水汽通量辐合中心和大气可降水量增量中心关系密切。强降水开始前对流层低层出现能量锋区,监利和洪湖地区位于暖平流控制下的高能舌中,气旋性环流显著。对流层低层正螺旋度的加强与气旋性暖式切变的增强相一致,高层强辐散、低层强辐合并配合正涡度,且整层均为强上升运动的形势为低层中尺度涡旋的新生和发展提供了有利的动力条件。在有利的环境条件下,暖切变线上发生发展的α中尺度低涡及地面暖低压倒槽中对应的β中尺度低压和涡旋最终导致了此次强降水过程。     

习水2014年8月11日特大暴雨天气过程的成因分析

利用常规、非常规资料对2014年8月11日贵州习水发生的特大暴雨天气过程进行分析。结果表明:习水此次特大暴雨主要是在高空低槽发展加深、中低层低涡东移、地面辐合系统共同影响下产生的。低涡切变和地面辐合线在习水境内长时间稳定维持影响是本次大暴雨的主要原因。雷达组合反射率因子表现为回波呈带状分布,具有典型"列车效应";反射率因子剖面图上表现出暖云降水的特征,降水效率高;径向速度图显示,强降雨时段低层存在明显的低空急流和垂直风切变,有利于降水的持续发展;从水汽通量散度场得知水汽供应充足;河谷地形对降雨有增幅作用。     

2013年6月19—20日甘肃陇东南暖区暴雨多普勒雷达特征分析

应用天水多普勒雷达资料,分析了2013年6月19—20日甘肃陇东南地区大暴雨过程中暖区降水时段的雷达反射率因子、径向速度及PUP产品特征。结果表明,雷达反射率因子特征与我国东部、南部的暖区暴雨特征极为相似,局地强回波的列车效应明显,强回波一般低于45 dBz,且主要分布于0℃层以下;雷达径向速度反映出对流层中低层的暖平流、风场辐合结构和低空急流的维持有利于强回波及高频次列车效应的产生;γ中尺度涡旋的出现对强降水的临近预报具有明显的指示意义。     

2012年7月4日河南大暴雨过程的短时强降水成因分析

利用常规观测资料、雷达和区域自动站资料及NCEP再分析资料,对2012年7月4-5日河南黄淮大暴雨过程的成因进行分析。结果表明：大暴雨过程发生于副热带高压加强西伸北抬的背景下,由两种性质的强降水构成,一种强降水持续时间短但强度大,而另一种持续时间长但强度相对弱。低涡切变是此次暴雨过程的主要影响系统,低涡东南象限的低空西南急流不仅为暴雨过程提供了充分的水汽、能量条件,而且为强降水的发生提供了动力辐合条件。冷空气及地面辐合线对强降水的形成起触发作用。午后强降水持续时间短、强度大,主要是由暖切变附近迅速发展的伴有中气旋的强降水对流单体造成的,中气旋活动频繁,最强降水位于“人”字形雨带交叉点处;夜间持续时间长、强度相对弱的强降水由强降水回波“列车效应”造成,中气旋不活跃,但地形对夜间降水有促进作用。     

大连地区暖锋暴雨个例成因与雷达回波特征

利用常规观测资料、自动站资料和多普勒雷达资料等,对2009年7月14日大连暴雨局部大暴雨过程进行详细分析。结果表明：这是一次暖锋大暴雨过程,高空河套槽北抬和北支槽尾段相叠加,中低层在渤海北部到大连地区形成涡旋环流,700 hPa气旋式较大曲率处在地面暖锋上空,大连地区位于地面气旋顶部即暖锋顶部,造成强降水的产生。强湿区,配合暖锋前低层辐合中心、高层辐散中心,为暖锋大暴雨天气提供水汽和动力条件。从雷达回波分析可以看出,暖锋前部45dBz的β中尺度反射率及速度场上“单牛眼”特征,是造成此次暴雨过程及短时暴雨的直接原因。VWP资料分析表明,低层东南急流与高层西南急流形成切变层的高度以及两支急流的强度变化,与暖锋对应并决定降水的强弱。     

2020年湖南两次典型混合型强对流天气过程对比分析

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2020年3月下旬两次强对流天气过程（21—22日过程和26—27日过程）进行对比分析。结果表明：①两次强对流天气过程都有较好的动力、热气和水汽条件配合,高层辐散、低层辐合的环流配置有利于上升运动,热力不稳定层结强烈发展,加上有利的水汽条件,在高空低槽与地面辐合线等系统的触发下,导致混合强对流天气发生。②两次强对流天气过程均分为两个阶段,暖平流强迫类强对流和斜压锋生类,在暖平流强迫类阶段不稳定能量积聚很明显,并在斜压锋生阶段开始前得到一定程度的释放,两次过程斜压锋生类阶段的动力条件和水汽辐合较暖平流类阶段更强。③两次强对流天气过程均出现了冰雹、雷暴大风、短时强降水,“21日过程”西南急流发展更加旺盛,暖平流中心强度更强,垂直伸展高度更厚,热力条件更好,以雷暴大风、冰雹为主;“26日过程”冷空气势力更强,显著上升运动维持的时间也较长,有着更充沛的水汽供给,以短时强降水为主。④两次过程怀化沅陵县官庄镇19:00—20:00均出现冰雹,雷达回波均反映出典型的冰雹回波特征,“21日过程”较“26日过程”最大反射率因子更大,中气旋强度更强,垂直累积液态含水量(VIL)跃增更明显,值更大,中气旋扩展高度更高、高空辐散更强,因此冰雹直径更大。     

甘肃靖远“8·10”致洪短时强降水成因分析

利用ERA-interim再分析资料、FY-2G卫星云图、多普勒雷达资料以及常规气象观测资料,对2018年8月9—10日甘肃靖远致洪致灾短时强降水的成因进行了诊断分析。结果表明：此次短时强降水天气具有空间尺度小、持续时间短、强度大的特点;在西太平洋副热带高压西伸北抬、伊朗高压北上东伸的大尺度环流背景下,甘肃中部处于两高压之间的弱切变辐合区;强降水发生前,低层暖湿平流的增温增湿使不稳定层结发展;低层正涡度辐合加强了水汽的垂直输送,地面气旋性风场、次级环流为强对流提供了有利的动力条件;强降水过程中没有高空槽、低空急流的配合,垂直风切变较弱,在副热带高压边缘高温高湿环境下,中小尺度热低压使该区域热力不稳定增加,中低层弱冷空气入侵、地面辐合线对强对流天气的发生起到了触发和组织作用;造成此次强降水天气的中-γ尺度对流云团,生成在地面热低压和中尺度辐合线附近,具有明显的低质心强降水雷达回波特征。     

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。     

2018年广西东南部一次暴雨过程分析

利用Micaps高空和地面资料、新一代天气雷达、卫星云图、地面中尺度自动站观测资料及NCEP 1°×1°再分析资料,对广西东南部2018年5月10日暴雨过程的环流形势、环境场、中尺度对流系统特征及其可预报性进行分析.结果表明:此次桂东南暴雨过程的高层辐散条件不明显,但中低层环流形势有利、具有高压后部"回流"降水的典型特...     

高空西北气流下铜仁东部特大暴雨的预报分析及思考

利用贵州省预报业务常规、地面自动站加密观测资料、NCEP/FNL1°×1°再分析资料、业务数值预报模式,分析2020年6月29日铜仁市东部高空西北气流影响下的特大暴雨环境场特征、地面中小尺度场特征以及3家数值预报模式检验,初步分析产生此次特大暴雨的可能成因是在副高东南退、东北冷涡槽后高空西北气流维持、低层冷平流下传西输、地面辐合维持增强为涡旋、地面东路弱冷空气侵入、能量锋区斜压性增强;短临监测发现雷达回波有列车效应、低层辐合高层辐散的共轭配置、中层气旋式辐合;初步得出了西北气流影响下弱天气尺度环境场的铜仁市东部暴雨的预报着眼点。     

0679香山局地大暴雨的中小尺度天气分析

利用Doppler雷达、地面自动站、Profile垂直风廓线及GPS水汽分布等多种新型探测资料, 对2006年7月9日夜间发生在北京西郊香山附近的局地大暴雨天气的影响系统和γ-中尺度强降雨落区形成的动力机理进行了精细分析。对雷达等本地多种探测资料的精细研究表明:地形辐合回波带是造成这次过程的主要影响系统。地形辐合回波带上中气旋回波块的滚动更迭是大暴雨落区形成的直接原因; 近地面辐合对大暴雨落区强降雨的发生具有重要作用。大暴雨落区形成阶段近地面3种辐合同时存在:平原东南风与山区偏北风风向切变辐合、平原东南风在山脉阻挡作用下的抬升辐合、大暴雨落区中心的γ-中尺度气旋性辐合。研究还表明:山前近地面地形辐合扰动, 向上传播, 引发边界层扰动的动力过程是香山大暴雨落区形成的主要动力源, 而来自东南方向近地面层的暖湿平流为大暴雨提供了有效的水汽和能量。     

河南短时暴雨落区预报系统

“河南短时暴雨落区预报系统”是利用雷达和卫星云图资料建立的短时暴雨落区预报系统。系统建立在雷达资料定量测量降水估测区域降水量和利用云图资料估测暴雨落区的基础上，并使用现有的地面资料，制作1h和3h短时暴雨落区预报。     

低涡和副热带高压共同影响下的暴雨落区分析

应用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,分析低涡和副热带高压共同影响下的暴雨过程,发现暴雨落区并不与低涡位置及路径一致,因而不能简单的按其位置和路径预报暴雨落区,应着眼于暴雨发生的物理机理,注意分析影响系统的空间结构、发展阶段和地面形势的演变特征。在有锋面系统影响时,初始对流往往由锋面触发,因此,暴雨的第一落区在锋面附近。冷锋触发的暖区暴雨随后出现,不需强的动力辐合条件,可能远离低涡中心,而是位于副热带高压边缘的高温湿舌内。另外,应密切关注周边初生的对流云团及其移入时造成的暴雨。     

一次致雹强风暴的多普勒雷达特征分析

利用NCEP再分析资料和北京、天津的多普勒天气雷达产品对2007年7月9日华北中部地区一次伴有短时暴雨、局地冰雹和短时大风等强对流天气过程进行分析研究。分析表明,此次天气过程发生前高空转为前倾槽,并具有较强的不稳定层结;近地层的风切变线是雷暴生成的条件。物理量诊断分析表明：降水前水汽辐合区已从近地层扩展到850 hPa,但比较浅薄;低层辐合、高层辐散的配置加强了垂直上升运动;强对流天气发生区域处于垂直上升运动最强的区域内。多普勒天气雷达产品分析表明：致雹风暴具有中气旋特征和类似强降水超级单体的性质;路径预报的准确率与雷暴的总数目和移动异向性有关,雷暴的实际移向角度与雷达的路径预报相比存在明显偏差,总体偏差在29～67°之间,但路径预报产品仍对天气预报具有一定指示性;风廓线产品中3-7 km高度内垂直风切变矢量随高度呈顺时针旋转,在这种有利的条件下风暴有可能发展成强降水超级单体。     

一次秋季台风倒槽大暴雨过程诊断及中尺度分析

利用FNL再分析资料,结合加密自动站、多普勒雷达、卫星资料和数值模式预报产品,对2018年9月16-17日长三角地区一次典型的秋季台风倒槽大暴雨进行了分析.结果 表明:大暴雨是在远距离台风倒槽、低空急流和高空槽共同影响下,由冷暖空气持续交汇激发的4个中尺度对流云团活动造成.第一阶段长江口区强暴雨发生在3号云团快速增强期...     

2009年7月辽宁3次局地短时暴雨过程对比分析

利用常规观测资料、自动气象站降水资料和NCEP1°×1°资料,对2009年7月辽宁省3次局地短时暴雨的500 hPa位势高度场、垂直速度场、θse场和水汽通量场进行对比分析。结果表明：3次局地暴雨过程中,辽宁西部和北部的暴雨落区与上升速度中心对应,而辽宁东南部暴雨落区位于上升区边缘;露点锋、中α尺度低压和暖式切变线对三次短时暴雨过程起到触发作用;当T639降水产品预报降水时段内有大范围的小雨天气,说明将有弱的天气尺度强迫出现,此时应重点分析水汽辐合、高能舌和上升速度大值中心叠加的区域;如果该区域存在中尺度系统触发机制,则该区域可能是局地暴雨的落区。     

应用LAPS资料分析安徽沿淮一次短时暴雨特征

利用LAPS系统融合分析资料对安徽沿淮一次短时暴雨过程进行中尺度天气分析,探讨降水过程成因机制及天气结构特点,同时验证LAPS分析资料的实用性。结果表明：过程主要影响系统为中尺度气旋式涡旋,其向安徽北部沿淮地区移动为暴雨的发生、发展提供了触发机制。雷达降水回波主要出现在850hPa中尺度涡旋南侧以及700hPa槽前西南气流辐合上升运动过程中,持续的低空急流及其带来的水汽共同为暴雨过程提供了水汽条件和动力机制。比较雷达回波发展和云中液态水含量演变发现,云中液态水含量极大值区多出现在雷达回波单体的新生区域,借助于LAPS云中液态水含量分布结果对预测雷迭回波发展趋势及降水分布有借鉴作用。