广东6月持续性暴雨期间的大气环流异常

利用1979—2011年共33年广东86个观测站日降水和全球大气多要素日平均资料,分析广东前汛期降水异常(包括暴雨和无雨)的环流特征。结果表明,广东6月持续性暴雨和持续性无雨期间大气存在显著的经向遥相关波列,其中,持续性暴雨过程波列更完整,非持续性暴雨(或非持续性无雨)则波列不显著,而4、5月的持续性暴雨或持续性无雨过程都没有波列出现。在经向波列存在的情况下,对流层中高层大气西风带环流经向度增大、槽脊发展增强,中高纬度这种持续稳定的环流形势,有利于冷空气和高空槽影响华南;在高层200 hPa,华南处于偏西风和西南风异常之间的气流辐散区域,有利于高层辐散;对流层中低层西太平洋副热带高压偏强、西脊点偏西,华南上升、南海下沉的垂直异常经圈环流建立;同时对流层低层来源于印度和孟加拉湾北部以及热带太平洋的水汽输送明显加强,从而为持续性暴雨过程提供有利的环流背景以及暴雨区所需的动力和水汽条件,可见经向波列通过对流层高、中、低层大气环流异常影响持续性暴雨。在没有经向波列的情况下,当500 hPa华南地区有西风槽活动、850 hPa南海北部西风偏强,广东局地动力上升条件和水汽输送条件达到一定程度,则只能出现非持续性暴雨。因此,经向波列可为区分持续暴雨与非持续暴雨预报提供参考。与广东降水持续异常相关的经向波列受中高纬度罗斯贝波、热带对流以及中低纬度太平洋地区大气异常等多方面的共同影响。     

广东省前汛期连续暴雨的气候背景及中期环流特征

为了解中期连续暴雨的成因, 进一步做好4—6月广东省致洪连续暴雨的中期预报, 用统计和合成分析方法, 对1961—2001年广东省前汛期连续暴雨过程的气候背景及中期环流特征进行了分析。分析结果表明:广东省6月出现连续暴雨的几率最大; 小波分析和最大熵谱分析表明, 广东省的连续暴雨存在准2~5年和10年左右的周期振荡, 未来几年发生连续暴雨的次数将增多; 用500 hPa候平均高度场资料, 对出现在广东省的前汛期连续暴雨过程的中期环流特征及高、低纬地区的环流演变特点进行了分析归纳, 总结出两类造成连续暴雨过程的中期环流特征的2条指标, 它们的共同特点为:中高纬度具有十分稳定的“西阻”和“东阻”, 中高纬的“东阻”和低纬120°E以东的正距平区相叠加, 使得低纬维持稳定的东高西低形势, 有利于出现连续暴雨过程。在此基础上利用欧洲中心500 hPa高度场未来1~5 d的格点逐日预报资料得到候平均图, 用动力-相似诊断方法作出2003—2005年广东省有无连续暴雨过程的中期趋势预报。     

广东前汛期暴雨水汽输送异常变化特征

利用1979—2011年广东省86个测站的地面观测逐日降水资料及NCEP-DOE第二套分析资料,分析广东前汛期及其各月暴雨的水汽输送来源及其异常特征,诊断持续性暴雨过程水汽输送异常随赤道MJO活动的变化。结果表明,从多年气候平均场来看,广东前汛期（4—6月）水汽输送来源主要有孟加拉湾经中南半岛向华南输送（即西南支输送）、源于热带西太平洋随副热带高压边缘气流经南海地区向北输送（即东南支输送）和源于青藏高原西南侧伴随南支西风气流的向东输送（即西支输送）。广东前汛期降水异常变化的水汽输送异常来源与气候平均来源有所不同,前汛期暴雨的水汽输送异常主要是东南支、西支输送的输送异常以及源于我国中低纬度地区随偏北异常气流向南的水汽输送（简称北支输送）异常这三方面,其中北支输送异常主要加强广东区域的水汽通量辐合。暴雨水汽输送异常存在月际变化,西支和北支输送异常是4月、5月、6月暴雨的共同点,另外,5月暴雨还包括西南支、东南支输送异常,6月暴雨则包括东南支输送异常。各月持续性暴雨（持续3 d或以上的暴雨）与非持续性暴雨的水汽输送异常有所不同,4、5、6月东南支水汽输送异常,持续性暴雨比非持续性暴雨明显偏强。6月广东持续性暴雨的西南支水汽输送异常随MJO活动产生一定的变化,在MJO第4、5、6、7位相（8、1、2、3位相）,西南支水汽向华南输送偏强（弱）。赤道MJO活动影响西南支水汽输送强度的物理过程,主要是通过改变大气经向热力对比来影响孟加拉湾西南季风强弱变化,从而使该支气流流向华南的水汽输送发生变化。      

6月广东持续性暴雨过程概念模型的建立

利用1979—2011年广东省86个测站地面观测逐日降水资料及NCEP-DOE 第二套分析资料,通过合成分析和过程回报检验等步骤,从中高纬度环流型、区域动力上升条件和水汽输送条件三方面,确定广东6月持续性暴雨信号并进行量化表征,建立了广东持续性暴雨发生的概念模型。从30次历史持续性暴雨过程检验表明,有28次过程符合概念模型。通过2012年6月21—24日持续性暴雨过程检验表明,概念模型有一定实际应用价值。根据概念模型结合模式预报产品,将可进行中期和延伸期预报。另外,中高纬度环流型有一定持续性,通常提前1～4天出现异常信号,这对短期天气预报也有参考价值。      

华南前汛期持续性暴雨年代际变化特征及成因

应用福建、广东、广西243个气象站1961-2012年逐日降水资料,构建华南前汛期暴雨强度指数,揭示了前汛期持续性暴雨年代际变化特征及其可能机理。研究表明:前汛期持续性暴雨经历了多发（1961-1972年）-少发（1973-1991年）-多发（1992-2012年）3个阶段,目前仍处于多发期,具有持续时间较长且强度增强的特点;由于前汛期降水的低频振荡受热带低频信号北传的调制,因此,导致这种显著年代际变化的可能成因是热带低频信号北传的周期和强度的年代际差异,当热带低频信号北传至华南时低频周期长（短）且强度强（弱）,则前汛期易出现持续时间长（短）且强度强（弱）的持续性暴雨。     

大气低频变化对福建前汛期典型持续性暴雨影响

在分析福建前汛期典型持续性暴雨过程大气低频变化特征基础上,建立了福建前汛期典型持续性暴雨大气低频扰动物理概念模型:典型持续性暴雨发生期间,对流层高层朝鲜半岛至渤海湾为低频低压,青藏高原西侧为弱高压,副热带西风急流核位于长江口至东海上空,福建上空为低频辐散区;对流层中层高度场低频分量中高纬度地区若出现贝加尔湖阻塞高压加强型、乌拉尔山及鄂霍次克海双阻塞高压加强型、鄂霍次克海阻塞高压加强型和乌拉尔山阻塞高压加强型4种低频扰动之一,福建上空为低频低值区;对流层低层低频流场福建上空为低频气旋控制,气旋中心位于江南或南海上空,如此高低空低频系统配置将引起异常的低频垂直经向环流,从而导致典型持续性暴雨的形成。     

广东前汛期异常旱涝的大气环流特征

用1957～1999年广东省19个代表站4～6月降水资料和500hPa高度场资料，着重分析和讨论了广东省前汛期异常旱、涝年的同期和前期500hPa合成平均场的主要差异,以及前期关键月、关键区的特点，为广东省前汛期异常旱、涝的预测提供判别依据。     

贵港市前汛期暴雨特征及其预报

通过对1961～2000年4～6月份贵港三县（市）暴雨过程进行总结，归纳出现暴雨前的一些主要特征，探讨用本地气象要素变化指标与天气系统、数值预报产品及指标站资料作暴雨预报的方法，并建立贵港市暴雨预报模式。     

华南前汛期持续暴雨环流特征分析

利用华南279站日雨量及NCEP再分析等资料, 分析1961—2008年前汛期82次持续暴雨过程。结果表明:持续暴雨以3～5 d为主, 多出现在5月末到6月, 年均1.71次。按500 hPa华南附近主要低值系统划分, 前汛期持续暴雨分为东亚槽底型(EAT)、 南方低槽型(TSC)、 孟加拉湾槽前型(TBB)、 西风波动(FWB)和热带风暴型(LTS)五类。EAT型出现次数最多,LTS型最少; 各型平均持续时间, TBB型最长, FWB型最短。各型暴雨过程平均500 hPa西太平洋副热带高压均较强, 华南或直接受低值系统或主要受西南气流影响。各型主要降水中心均在广东, 但TBB型在福建也出现较强降雨中心。各型持续暴雨期间在江淮等地受850 hPa相对冷区与冷平流控制, 而华南主要受暖平流影响; 影响华南地区的850 hPa暖平流, TSC型最强, FWB型、 TBB型次之, EAT型、LTS型最弱。各型暴雨期间, 华南均为整层积分水汽辐合区, 其中, LTS型、 TSC型与TBB型水汽辐合较明显; 华南沿海可降水量(PW)中心值从大到小依次是, LTS型、 EAT型、 TBB型、 FWB型与TSC型。     

1994年中国华南大范围暴雨过程的形成与夏季风活动的研究

利用ECMWF的逐日再分析资料,通过环流分析和物理量诊断方法,揭示2015年12月9日广东暴雨的产生机理。结果表明：来自东欧高纬度的干冷空气南下对暴雨的发生起了重要作用;干冷空气流经青藏高原时发生绕流,南支气流绕过青藏高原并在孟加拉湾反气旋环流的挟卷作用下经南支槽抵达华南,形成了干冷空气的主要通道。暴雨发生前,暖湿气流主要来自西太平洋,暴雨发生期间,偏东气流转为偏南气流,使南海成为9日暴雨的主要水汽源地。冷暖空气的汇合使暴雨区上空等θ_se线陡峭,沿等θ_se面有强烈的上升运动,但上升运动区不存在深厚的位势不稳定。冷空气的南下激发了暴雨区700 hPa的锋生,其中水平变形项和水平辐合项对锋生有正贡献。锋生激发了正的次级环流,环流中心也位于700 hPa,这有利于气流的抬升,故锋生及次级环流是暴雨区上升运动发展的重要机制。

     

基于HYSPLIT模式的济南机场一次暴雨过程的水汽输送特征分析

利用NCEP再分析资料,结合HYSPLIT轨迹模式对 2018年6月25日发生在济南遥墙国际机场的一次大暴雨过程的水汽条件及输送过程进行分析。结果表明：此次大暴雨的水汽输送通道主要有3支,一支是源自对流层中层的西北气流输送,另一支是西太平洋上副热带高压边缘东南气流输送,第三支是南海上空向北的气流输送,三支通道中,西太平洋通道和南海通道对暴雨的水汽贡献最大,分别为46%和42%,来自西北通道的水汽输送相对较少,它对暴雨的水汽贡献仅为12%;进一步的分析表明,在850 hPa以下的对流层底部,来自西太平洋通道的水汽输送占据主导地位,而在700 hPa以上的对流层中层,则是来自南海通道的水汽输送占据主导地位。     

0509号台风暴雨过程分析与暴雨灾害评估

针对2005年8月8～10日辽宁区域性台风暴雨过程,以常规气象资料、自动站资料及卫星云图资料为基础进行分析。结果表明:暴雨是台风、副热带高压与西风槽相互作用的结果,较好的水汽条件是产生台风暴雨的重要条件之一,低空急流是水汽输送的通道,也是台风暴雨的明显特征之一;结合单站气压连续变化以及云系变化判断“麦莎”登陆时间地点;应用基于概率分析的暴雨事件快速评估模型对暴雨灾害进行评估,评估表明暴雨过程为三级暴雨灾害,属中度级别。     

2011年秋季广东暴雨过程及其水汽特征分析

利用实况观测资料和NCEP再分析格点资料,对2011年10月12—14日广东一场全省范围的暴雨过程及水汽特征进行了分析。结果表明：（1）此次暴雨过程分为2个阶段,分别是12日夜间的暖区暴雨和13日夜间的锋面暴雨。（2）第1阶段降水主要由500 hPa西风短波槽配合850 hPa东南风辐合导致的,第2阶段降水是高层西风槽过境,配合地面冷空气前锋南下和低层的切变线共同作用所致。（3）降水发生前广东水汽充沛,湿层从低层往上伸展的厚度大,估计约有50%的降水量可由雨区本地的水汽所提供。（4）低层850 hPa或者925 hPa的东南风是暴雨发生的重要水汽输送通道,暴雨发生前南海热带系统的活跃是维持850 hPa和925 hPa东南风输送的重要原因。     

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。     

华南前汛期持续性暴雨统计特征及环流分型研究

利用1961—2013年华南区域305个国家级气象台站日降水资料、1980—2013年5—6月NCEP/CFSR再分析资料(分辨率0.5×0.5)等,定义华南前汛期持续性暴雨和暴雨持续日数,分析近53 a华南前汛期持续性暴雨特征及其大尺度环流形势;归纳有利于华南前汛期持续性暴雨发生的4种典型环流类型。结果表明:(1)华南前汛期持续性暴雨过程主要集中在5—6月,并存在准20 a振荡周期;1960年代前半段6月暴雨次数多,1960年代末期到1980年代5月暴雨次数明显增加,1990年代至2013年暴雨主要出现在6月,2006年后5月暴雨次数逐渐增加;暴雨过程持续日数一般3~4 d,超过10 d以上的单次过程仅4次。(2)华南前汛期持续性暴雨分为东亚槽底型、两脊一槽型、多涡旋型和纬向型,东亚槽底型和两脊一槽型次数相对较多,主要发生在5月下旬—6月下旬;纬向型次数最少,主要在5月上旬—6月初。(3)各型持续性暴雨过程500 h Pa中高纬地区环流特征各异,其共性是均有利于北方冷空气南下影响华南,低纬地区西太平洋副热带高压(副高)和孟加拉湾南支低槽维持少动,低层850 h Pa华南盛行西南暖湿急流;持续10 d左右的暴雨过程相较持续3~5 d的暴雨过程,副高位置偏西偏强,华南上空多短波槽活动,850 h Pa西南季风气流位置偏西偏北、风速偏大。     

华南前汛期持续暴雨环流分型初步研究

采用1961—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和台站观测降水量资料,按一定标准选取了华南前汛期24个持续暴雨过程;并且按基本判据确定逐年华南夏季风降水开始日期。然后依据南亚高压环流型和相对于该年夏季风降水开始的早晚,将这些暴雨过程划分为夏季风降水前、后南亚高压东部型,夏季风降水后南亚高压带状、西部型共4个类型;其中,夏季风后南亚高压西部型次数最多、平均持续时间最长。所有类型持续暴雨的相同点是:广东东北部附近均为暴雨频率和雨量高值区;暴雨期间华南150 h Pa位势高度增加、500 h Pa位势高度减少;华南处在150 h Pa偏西风急流南侧辐散区中;850 h Pa华南沿海有明显的西南气流,低层辐合在华南东北部最明显;两广沿海为可降水量大值区;华南的整层水汽输送主要呈现西南向。不同点是:夏季风后南亚高压西部型平均雨量较小,夏季风后南亚高压带状型与西部型在印度洋上存在明显的偏东风高空急流;夏季风后南亚高压类型在两广沿海的可降水量数值较大。     

北京“7.21”特大暴雨环流形势极端性客观分析

2012年7月21日(简称“7.21”),北京发生了自1951年以来最强的暴雨事件。利用倾斜旋转T模态主成分分析法和美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心再分析资料,探讨了北京“7.21”特大暴雨的大尺度环流形势的极端性。结果表明,北京“7.21”暴雨日所属的大尺度环流型在1951—2012年夏季出现的频率为10.9%,而在“7.21”同类环流型中暴雨出现的概率为4.51%。和同类暴雨日平均场相比,“7.21”暴雨日当天西太平洋副热带高压西伸更强,北京地区对流层低空急流更强,并伴随环境大气中极端充沛的可降水量和较大的风垂直切变。在“7.21”同类环流型下的621 d中,“7.21”暴雨日北京南侧的低空急流排在第54位,北京局地风垂直切变排在第209位,可降水量排在第8位,显示出其在低空急流和可降水量上的极端性。1951—2012年夏季,具有“7.21”暴雨日同类环流形势、且925 hPa低空急流和可降水量均达到或超过“7.21”暴雨日值的个例有3次,相当于每21年发生一次。     

中国汛期雨带的客观划分及其相关环流特征

本文利用1961—2016年中国汛期逐候降水的旋转经验正交函数分解(Rotated Empirical Orthogonal Function, REOF)方法对中国汛期雨带进行客观划分。根据REOF模态空间分布以及主成分的气候态平均确定了中国汛期6个主要雨带的落区和时间,并揭示了各雨带气候态环流特征。江南春雨雨带主要发生在长江以南地区,对应时间为26—27候;南方雨季的雨带落区主要在两广至福建地区,对应时间为33—34候;江南及中下游梅雨主要落区在长江以南和长江中下游流域,对应时间分别为34—35和36—37候;华北东北雨季落区在华北至东北地区,发生时间为41—42候;华西秋雨落区在秦岭及其周围地区,对应发生时间为49—52候。在雨带划分的基础上,进一步揭示了各个雨带典型的对流层中高低气候态环流特征。可为客观定义汛期雨带及各雨带气候预测提供参考。