川西高原一次持续性暖区强降水分析

利用MICAPS资料对2015年6月26~30日川西高原出现暖区持续性短时强降水天气过程的500h Pa平均高度、温度、湿度和风速等要素的环境场、探空气象要素时间序列进行了分析。结果发现:川西高原暖区强降水具有间歇性、突发性、局地性、强度剧烈等特点;高原暴雨区在暖区东北部、湿区中部、弱风速区内;干露锋、风速辐合、干冷空气下沉、非绝热加热可能成为高原短时强降水的触发条件;高原不稳定层结的维持和非绝热加热为局地强降水天气产生提供了有利的能量和动力环境条件,高空湿层的维持和低层水汽突增是局地短时强降水产生的水汽环境条件。这些可以作为预报高原暴雨的关注点。      

一次暖区强降水的热力动力条件

利用地面自动站观测资料、雷达资料和NCEP再分析资料,分析了2009年4月19日福建中南部强降水过程的热力动力条件。结果表明:这次降水过程具有明显的中尺度雨团特征,直接影响系统是地面中尺度辐合线;低空西南急流为暖区强对流发生、发展提供了必要的水汽条件;低层暖平流、高层冷平流的上下层配置,使不稳定能量得以聚集,为对流发展提供必要的能量。     

珠三角北部一次暖区强降水过程中的地形作用

基于ERA5再分析资料、广东省风廓线雷达、雷达拼图产品和实况观测数据,分析了2020年6月7日夜间—8日珠三角（珠江三角洲）北部暖区强降水过程中主雨带与南岭南部地形走势一致的原因,阐释地形对此次强降水的触发和维持作用。结果表明：（1）此次过程发生在典型的暖区暴雨环流特征的背景下,主要影响系统为对流层中层弱短波槽扰动、低空急流和边界层急流脉冲等;（2）雷达回波表现为团状结构,多以对流单体形态生消,伴随明显的“列车效应”现象,但3个不同发展阶段内回波的持续时间、强度,以及触发地、传播和移动方向等均存在差异;（3）由于边界层西南（偏南）风增强和地形作用,新的对流单体在珠江口附近和珠三角西北侧被触发,同时由于南岭南侧地形对边界层暖湿气流的阻挡和拦截等作用,使得气流在珠三角北部形成明显的辐合抬升,造成该区域内对流单体移速减慢和汇聚,增强了降水强度;（4）强降水长时间的持续与海陆热力差异、冷池和边界层暖湿气流增强等引起的地面露点锋和中尺度辐合线有关。露点锋为强降水的发展和维持提供了热力不稳定条件,地面辐合线加强了对流层底层气流的辐合抬升,进一步增强了强降水区的降水强度。研究结果有助于认识珠三角北部...     

高原暖区一次强降水特征及预报偏差分析

2011年3月18日夜间到19日白天,青海省出现了一次强降水天气过程,除海西部分站未出现降水外,其余各地均出现降水,其中玉树和果洛的部分地区出现大雪,18日的24小时预报未能报出北部的降水及南部的大雪,多个台站的温度预报也随之出现较大偏差。利用常规观测资料,Ecwmf(以下简称EC)、T639、T213各数值预报模式及物理量场,对这次强降水天气过程进行了诊断分析,并对预报失误原因进行了总结。分析结果表明:这次降水过程地面没有明显冷空气配合,降水主要出现在暖区里〔1〕;高空上主要是高原存在明显的锋区,北部西北气流中小的扰动在东移中发展并与南部高原槽叠加,地面上有南北中小尺度辐合线也在东移过程中合并,云图的发展演变更加证实了西北气流中小扰动的存在,并在有利条件下发展加深与南支槽合并的事实。研究还表明低空西南急流北抬为暖区强对流发生、发展提供水汽条件;低层暖平流、高层冷平流的上下层配置,使不稳定能量得以聚集等方面的原因是造成这次降水天气过程和预报失误的主要原因,通过这次个例分析为今后此类暖区强降水天气过程的预报提供参考依据。     

青藏高原东侧陡峭地形对一次强降水天气过程的影响

利用高分辨率中尺度模式分析资料,研究了青藏高原东侧陡峭地形对一次暴雨天气发生发展的影响。结果显示,青藏高原地形对大气环流的动力阻挡作用形成了本次暴雨过程的水汽输送通道,青藏高原东侧陡峭地形结构造成了四川西北部和黄河上游的强水汽辐合中心,并使低层高能舌和能量锋区位于海拔较低的四川盆地,在四川盆地对流层低层建立起位势不稳定层结。青藏高原东侧陡峭地形结构引起了低层偏东气流强烈的垂直上升运动,最强的垂直上升运动出现在东西风垂直切变与陡峭地形交汇处,激发不稳定能量释放,促使强对流猛烈发展,暴雨过程中高原东侧还有一个中尺度涡旋的发生发展相伴。青藏高原东侧暴雨区最显著的热力特征是高温高湿区域仅出现在对流层低层,最显著的动力特征是强涡度柱也仅出现在对流层低层。     

青藏高原雷暴云底部次正电荷区与暖云区厚度的关系

为了弥补青藏高原雷暴观测个例的不足,从动力、微物理和起电过程之间的密切联系来解释青藏高原雷暴云底部较大的次正电荷区（LPCC）和暖云区厚度（WCD）之间的关系,本文设置敏感性试验组,通过三种途径,改变了青藏高原那曲地区一次LPCC明显且对流较强的雷暴过程的探空初始场,得到10组具有不同WCD值的初始场算例,利用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,模拟分析了WCD和LPCC之间的可能关系。结果表明,在青藏高原WCD并不是决定LPCC大小的唯一因素,明显的LPCC的形成需要较薄的WCD配合较强但不能太强的上升速度,即使WCD很薄,太强的上升气流也仅容易形成主正和主负电荷区非常强的一般型雷暴,太弱的上升气流,也仅能形成主正和主负电荷区很弱的一般型雷暴。雨滴的两个主要源项,即雨滴通过重力碰并收集云水和霰融化形成雨水,及霰的主要源项霰撞冻云水,这三个微物理过程的效率主要取决于对流强度。薄的WCD对暖云降水过程的抑制作用不及强的上升速度对暖云降水过程的增强作用。在对流强度变化不大的情况下,WCD主要影响着冰粒子的分布高度,WCD越薄,向0℃层以上输送的云滴尺寸越小,数目越多,越利于低层冰粒子的生长,L...     

弱天气强迫背景下浙江两次暖区大暴雨过程成因分析

2021年6月9日夜间和6月12日夜间,浙江绍兴出现了两次暖区大暴雨过程,主、客观预报均出现较大偏差。本文利用地面加密自动站、多普勒雷达资料以及ERA5再分析资料,对这两次过程的环流场、触发机制和中尺度对流系统演变情况进行分析,结果如下:(1)两次过程均发生在弱天气强迫背景下,“609”过程是在边界层急流的作用下发生的,“612”过程发生在副高边缘;(2)“609”过程中垂直螺旋度大值中心最高伸展至对流层中层,上游位涡扰动不断向下游输送,促使暴雨区位涡扰动持续发展;“612”过程中垂直螺旋度大值中心仅伸展至对流层低层,等熵面上存在干冷空气侵入,有利于位涡扰动迅速加强;(3)两次过程的触发机制均为β中尺度辐合线,中尺度对流系统沿着辐合线不断发展,并处于“准静止”状态,造成大暴雨,“609”过程β中尺度系统较“612”过程停滞时间更长,同时受迎风坡地形抬升作用影响,降水总量更大。     

一次复杂地形暖区强降水的特征及触发机制分析

利用常规观测资料、地面自动站降水资料、FY-2E云顶亮温资料及NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,对2012年8月16日20时—18日08时副高边缘复杂地形暖区强降水过程的环流背景、环境条件、中尺度特征及其触发机制进行分析。结果表明:暖区强降水发生在四川盆地与青藏高原东坡的过渡带上,呈狭长带状,小时降水中心与MCS云团TBB梯度大值区对应较好。在南海台风西行及副高位置稳定的环流背景下,稳定的副高和近地层热低压阻止了西风带低值系统和地面冷空气影响龙门山地区,使大气高能高湿状态得以维持。同时冷、暖平流在龙门山上空交汇,使得大气层结不稳定性增强。龙门山对台风"启德"东北侧东南气流的强迫抬升最终触发暖区强降水。     

两次不同类型暖区暴雨的对比分析

2014年5月8-12日,华南发生了连续暴雨天气过程,为了探究回流暖区暴雨和锋前暖区暴雨的成因,加深这两类不同类型暴雨的认识,利用NCEP/,NCAR的1°×1°再分析资料、多普勒天气雷达、风廓线仪、自动站资料等,分析了回流暴雨与锋前暖区暴雨的特征及主要物理差异。得出：（1）8日暴雨发生在变性高压脊后部,未受冷空气影响,属于回流型暖区暴雨过程,10-11日暴雨发生在锋面低槽中,属于锋前型暖区暴雨。（2）两种类型暴雨不仅降水的分布、中尺度云团活动、雷达特征等存在明显的差异,而且在天气形势、水汽输送、动力机制、中尺度环境条件以及与暴雨的触发机制存在着不同点,这些差异可能是造成两类暖区暴雨降水落区及量级差异的主要原因。     

武陵山区一次暖区强降水触发和维持机制分析

利用自动站观测资料、多普勒雷达资料、ERA5 0.25 °×0.25 °再分析资料及WRF数值模拟资料，对2018年5月19—20日发生在重庆武陵山区一次暖区暴雨过程中尺度环境条件及中小尺度对流系统演变、触发和维持机制等进行分析。结果表明:（1）此次过程无明显冷空气强迫，斜压性弱，边界层高温高湿，对流层中下层存在明显条件不稳定层结；（2）石桥强降水中小尺度对流系统演变主要有3个阶段:分散对流组织成东西向带状对流、带状对流断裂后雨团准静止维持、东北-西南向带状对流快速重建；（3）沿武陵山脉分布的边界层辐合线触发雷暴发生，强回波单体沿辐合线移动和加强，形成“列车效应”；（4）石桥东部山顶雷暴冷池出流下山，与环境暖湿气流和地形作用共同维持石桥强降水；（5）山区地形对降水有重要影响，近地面偏东风与石桥西部山体相互作用形成局地气旋性小涡旋触发降水，而受到石桥东部山体阻挡作用，地形性涡旋移速变慢，利于强降水维持。      

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。     

青藏高原东南侧一次大范围暴雨天气过程的诊断分析

本文利用常规观测、天气图、数值预报产品、卫星云图等资料,对2007年5月15~16日发生在青藏高原东南侧的川西高原南部一次大范围暴雨天气过程进行了诊断综合分析。分析结果表明:青藏高压与副热带高压之间的切变是此次过程的直接影响系统,高空冷平流入侵是触发机制,副热带高压的稳定是强降雨天气长时间维持的主要因素,孟加拉湾风暴为这次过程的水汽输送起到了关键性作用。对数值预报产品可预报性检验结果表明:T213数值预报产品中的垂直速度、散度、水汽通量以及水汽通量散度对实际预报有较好的指示意义。     

青藏高原东北侧夏季降水的气候特征分析

利用西北地区均匀分布的126个地面测站,采用REOF和模糊聚类方法对降水的空间特征进行研究发现,青藏高原东北侧是西北地区夏季降水最为敏感的自然区,主要雨季为7～8月,几乎占全年总降水的一半,该区域少雨年的概率大于多雨年,旱年和多雨年交替出现。6月降水在近40a里呈上升趋势,7月降水总体变化不大,8月呈下降趋势,从降水线性趋势来看,整个夏季降水无明显变化。另外,气温距平和降水距平百分率具有明显的反位相变化关系,近40a来气温呈缓慢升高趋势。     

北方一次暖区大暴雨降水预报失败案例剖析

目前全球模式对暖区暴雨的捕捉能力有限,北方地区的暖区暴雨预报更是业务预报中的一个难点。2013年7月1—2日河北、天津等地出现了一次区域性大暴雨过程,降水由锋前暖区降水和锋面降水组成,特别是冀中的特大暴雨[409mm·(24h)~(-1)]暖区降水占60%以上。预报员对此次过程的预报量级显著偏小,特大暴雨、暴雨均出现漏报。各家数值模式预报均不能给预报员提供足够的有用信息,给预报带来很多困难,导致预报的失败。本文利用业务预报中常用的数值预报产品、加密自动站观测资料、常规地面、高空观测资料、新一代天气雷达资料等对此次北方暖区暴雨预报失败案例进行剖析,结果显示:高温高湿的环境中,未能捕捉到可触发对流的次天气及以下尺度的小扰动,如地面辐合线、阵风锋、冷池及中尺度涡旋等及其对强降水的影响,加之对中尺度对流系统的环境场条件,如低空急流、急流核的发展演变等的精细分析不足是导致强降水预报量级偏弱的重要因素;对于发生在深厚暖湿气团中的暖区降水的预报,需考虑高温高湿环境下地面辐合线、冷池及中尺度涡旋的相互作用对对流的触发及组织化发展导致的局地性、对流性强降水的产生;基于地面自动站资料和雷达资料等的短时临近预报可以弥补全球数值预报对中小尺度系统的捕捉能力的不足,提高暖区暴雨的预报准确率。     

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。     

高原东侧一次大暴雨过程动力热力特征分析

2006年7月6~7日高原东侧发生了一次区域性暴雨过程,与以往高原东侧暴雨过程概念模型不同的是,这次暴雨过程中没有出现低空急流,在暴雨强盛阶段伴有全风速增强。本文采用诊断分析方法,从暴雨发生所需的热力、水汽及动力条件入手,采用相当位温、水汽通量、视热源和视水汽汇、湿位涡等几个物理量对这次暴雨过程进行综合分析,以揭示了暴雨发生、发展的机制。西南涡与高温、高湿的大气条件相配合,高低空风的垂直切变及来自孟加拉湾的充沛水汽输送和辐合,为该暴雨过程提供了有利的条件。这次暴雨以对流性降水为主,视热源和视水汽汇的垂直输送作用是加热的主要贡献项,而局地变化项和平流项有相反的变化特征,其共同作用是减小对加热的贡献;该过程中湿斜压性是位涡的主要贡献项,湿位涡的演变与暴雨发展有很好的对应关系,湿位涡最大值与暴雨峰值出现时间一致,位势不稳定对触发暴雨的作用也不可忽视。     

Q矢量理论在青藏高原东侧大暴雨过程中的诊断应用

利用常规探空和地面观测资料．对2002年6月8～9日发生在青藏高原东侧川陕地区的一次罕见大暴雨过程的环流特征及成因作了诊断分析。再利用MM4模式所提供的高时空分辨率资料．应用湿Q矢晕理论对暴雨过程进一步进行了中尺度诊断研究。结果表明，湿Q矢量散度场的分布反映了次级环流的方向和强弱，暴雨出现在中尺度环流明显增强时。湿Q矢量分解揭示了该次暴雨过程的中尺度特性。     

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。     

高原东侧陡峭地形对一次盆地中尺度涡旋及暴雨的数值试验

利用MM5中尺度模式,对2003年8月8~10日发生在四川盆地的一次强降水过程进行了数值模拟。分析表明:MM5模式较成功地模拟出2003年8月8~10日发生在高原东侧陡坡地形区域的四川盆地西北部的大暴雨过程。在本次暴雨过程中,中尺度涡旋有利于盆地上空正涡度输送和辐合上升运动的维持,有利于降水的维持和强降水的发生。地形对中尺度涡旋活动的影响主要表现在:复杂陡峭的地形扰动有利于中尺度涡旋的形成。保留真实地形,在青藏高原东部到盆地西部,涡旋活动频繁;降低地形高度和坡度,不仅减少了涡的个数,还减弱了涡的强度,并改变了涡的生成源地以及涡的移动路径;不考虑地形使得青藏高原到四川盆地西部涡旋活动明显减少,且涡移动速度加快;仅降低地形高度而不改变地形坡度,对该地区的涡旋活动无明显的影响;仅保留青藏高原地形,高原地区涡旋活动频繁,无地形地区涡明显减少。数值试验还表明,地形与涡旋的活动及降水的分布密切相关。     

青藏高原地面感热异常对西北地区东部夏季降水的影响

本文利用1961~2012年夏季西北地区东部(32~40°N,100~110°E)156个站点逐日降水资料,以及1982~2012年青藏高原70个站点的地面感热观测资料,采用EOF、相关分析等方法分析了西北地区东部夏季降水、青藏高原冬末春初(2~4月)地面感热的时空变化特征,讨论了西北地区东部夏季降水对于青藏高原冬末春初地面感热异常的响应,通过环流场分析高原感热异常对西北东部夏季降水的影响成因。结果表明:高原东部冬末春初地面感热偏强时,西北东部地区北部降水偏少,东南部和西南部降水偏多;反之,西北东部北部降水偏多,东南部和西南部降水偏少。