黄土高原一次副高外围暴雨的对流环境及触发条件分析

利用常规气象观测资料、EC-interim逐6 h 0.5°×0.5°再分析资料、卫星云图和雷达资料,对2017年7月25—26日陕北大暴雨过程成因进行了综合诊断分析,结果表明:河套地区西风东移与副高外围暖湿气流在陕西交汇,为暴雨提供了有利的环流形势;陕北暴雨区有两支水汽输送带,700 hPa上西南风急流水汽输送以及850 hPa上偏东风急流水汽输送,为暴雨提供了充沛的水汽和能量;700 hPa上榆林东部水汽辐合抬升,加之850 hPa偏东风在东部河谷辐合爬升,造成榆林东部地区的大暴雨天气;对流条件分析发现,暴雨发生前陕北地区中低层湿度较好,850 hPa比湿达到15～17 g/kg,大气不稳定度强,850 hPa和500 hPa的温差达到28℃,假相当位温相差18℃,CAPE值达到了2 354 J/kg,充沛的水汽、能量条件为对流提供了十分有利的条件;河套东北侧弱干冷空气与西南暖湿气流在陕北形成假相当位温密集带,大气湿斜压性增强,锋生触发陕北地区不稳定能量释放,形成强降水;不稳定分析表明,在降水前期及初期,大气对流不稳定度高,随着降水的产生,对流不稳定能量释放,强降水凝结潜热对中层大气的加热作用,又使得大气斜压不稳定增强,中层大气锋生造成的垂直运动使得陕北地区的强降水持续,造成大暴雨天气。     

陕南两次西南涡引发的短时暴雨对比分析

利用NCEP 1°×1°再分析数据资料、国家气象站常规地面和高空观测资料,安康及汉中多普勒雷达站资料,对2015年6月28日和2016年6月23日发生在陕西南部的由西南涡引发的两次暴雨过程(下文分别简称"6·28"过程和"6·23"过程)进行综合对比分析.结果表明:这两次过程都受地形、西风槽和中低层低涡影响,"6·28...     

2013年6月26—29日江西梅雨锋暴雨天气过程分析

利用实况资料和NECP再分析资料,对2013年6月26—29日江西连续暴雨天气过程进行天气学分析。结果表明,在典型的梅雨环流背景条件下,南亚高压,副高和西南季风的爆发,加之高空低槽和中低层持续性切变等系统共同配合造成了此次暴雨过程。此次过程水汽条件充沛,有2条明显的水汽输送通道:一条从孟加拉湾由西南季风分别通过云贵高原和中南半岛北部输送至副高西北侧;另一条从南海西北部由副高西侧的偏南气流向北输送。两股水汽在副高西北侧汇合加强并沿副高边缘向江南上空输送。西南季风是此次梅雨锋暴雨的关键因素,一方面有利于水汽的输送,另一方面触发了一次次的强降水天气。西南季风加强的时段与几次降水加强时段一一对应。低层锋生作用对梅雨锋有维持和加强作用。梅雨锋区的南侧存在垂直反环流圈。有次级环流上升支触发时,降水增大,造成暴雨增辐。     

西安一次突发性短时暴雨环境条件及成因分析

利用常规气象观测资料、长安站风廓线雷达和NECP 1°× 1°再分析资料等,对2016年7月24日西安短时暴雨的环流形势及中尺度特征进行分析。结果表明：此次暴雨突发性强、过程雨量大、降水时段集中、对流性明显,主要受中低层快速东移南压的冷式切变线和地面低压等系统影响,副热带高压外围西南暖湿气流为暴雨天气建立了稳定的水汽通道;层结“上干下湿”、“上冷下暖”,高温、高湿、高能的环境非常有利于不稳定能量集聚与释放;造成西安地区短时暴雨的对流云团具有初生强度大、发生发展迅速等特点,当关中地区椭圆形对流云团与陕南南部的中β对流云团逐渐合并,使对流云团发展加强,云顶亮温（black body temperature,TBB）大值区主要位于西安地区,TBB中心值降至-70 ℃,TBB中心附近出现666 mm/h最大雨强;秦岭北麓山区反射率因子超过55 dBz的分散孤立对流单体迅速发展合并,易引发暴雨灾害,需加强雷达资料监测研判;强降水发生前,风廓线雷达的低空风速明显增大,形成低空急流,冷暖平流加强层结不稳定,配合超低空急流产生短时强降水。     

副热带高压影响下陕西关中强对流发生的环境场特征及触发机制

2015—2018年陕西关中出现了4次副热带高压(以下简称副高)影响下的强对流天气,造成局部地质灾害和城市内涝,全球模式对短时暴雨出现了漏报.利用ERA5再分析资料(0.25°×0.25°)、地面加密自动站和西安站多普勒天气雷达等资料,分析此类强对流的环境场特征和触发机制,为预报预警提供思路.分析结果表明:陕西关中副高...     

西北干旱区一次极端暴雨局地性增强的对流环境特征

干旱地区极端降水事件往往会造成巨大的人员伤亡和经济损失,研究其演变特征及成因有利于提升该类天气的预报准确率。2022年8月13日西北干旱区甘肃省金塔县出现暴雨天气,日降水量和小时降水量均突破河西走廊国家级气象站历史极值,极端性、局地性特征显著。利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）第5代全球大气再分析产品ERA5和实况观测资料对其成因进行分析。结果表明：暴雨出现在稳定的南亚高压北侧,对流层中、高层动力强迫较弱,斜压系统主要位于低层,为500 hPa短波槽前的低层切变线和地面冷锋;青藏高原热低压外围的低层水汽持续输送,形成了暴雨区局地性的极端水汽条件和中等强度的层结不稳定;地面冷锋前部,酒泉中东部低层水汽输送的区域差异形成了明显的湿度锋区和干线;造成极端短时强降水的中-γ尺度对流系统由干线触发,在冷锋和干线的交叉点处发展为导致极端暴雨的深厚湿对流,干线对流单体发展到深厚湿对流过程具有显著局地性特征。     

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。     

梅雨锋生次级环流对暴雨的作用

本文采用了MM4中尺度数值模式对1991年7月5日08时至6日20时发生在江淮流域的梅雨锋暴雨过程进行了模拟。在模拟较理想的基础上，利用模式输出的高分辨率的动力协调资料，就暴雨过程中锋生次级环流各强迫项对暴雨的作用进行了诊断研究。结果表明：锋生次级环流对暴雨形成具有重要的作用，但在暴雨过程不同时期各项的作用差异很大。     

一次短时暴雨天气的稳定度和能量参数分析

利用常规探空资料,对2006年8月25日发生在郑州市的短时暴雨过程中的稳定度和能量参数进行了诊断分析,结果表明:对流有效位能和深对流指数在暴雨开始前有较明显的增大,且峰值与降水增强时段有6~12 h的提前量;稳定度指数也与短时暴雨的发生、发展有着良好的对应,当测站对流稳定度指数在-10℃以下、K指数达到35℃以上、A指数值增大到10℃以上时,遇有触发机制,极易产生强对流暴雨。     

一次短时暴雨天气的稳定度和能量参数分析

利用常规探空资料,对2006年8月25日发生在郑州市的短时暴雨过程中的稳定度和能量参数进行了诊断分析,结果表明:对流有效位能和深对流指数在暴雨开始前有较明显的增大,且峰值与降水增强时段有6～12 h的提前量;稳定度指数也与短时暴雨的发生、发展有着良好的对应,当测站对流稳定度指数在-10 ℃以下、K指数达到35 ℃以上、A指数值增大到10 ℃以上时,遇有触发机制,极易产生强对流暴雨.     

1991年梅雨锋暴雨与锋生环流的诊断分析

利用原始方程模式锋生环流诊断方程对１９９１年７月一次梅雨锋暴雨过程进行诊断分析。计算结果表明，锋面横向次级环流在低层是一个热力正环流，低空急流出口区的次级环流使锋面附近的上升运动得到加强：１００ｈＰａ青藏高压东侧的偏北风与中层的偏南风耦合形成择流层上层的反环流叠加在锋面横向环流上形成深厚的上升气流区是暴雨发生的动力条件。     

海南2008年秋季持续性暴雨过程的物理机制分析

利用地面常规与加密自动站降水观测、卫星云图、NCEP FNL全球分析等资料对2008年10月12—14日海南持续暴雨天气过程进行诊断分析。分析表明:热带低压、冷空气以及副热带高压三者的相互作用,导致海南低空出现持续的东(东南)风急流,该急流在海南东部沿海形成的向岸风辐合及地形强迫抬升是MCS的重要触发机制,其暖湿输送作用是暴雨区不稳定能量得以循环建立的主要途径。南海东北风冷涌前沿强辐合、潜热加热以及高空强辐散有利于热带扰动的发展与维持。热带低压与冷空气相互作用导致大气斜压性增强,地转强迫作用与惯性振荡机制使得低压北侧东北风急流加强。东北与东南急流之间的形变与辐合导致持续锋生过程,锋生强迫产生的热力直接环流上升支与低空急流左前侧次级环流上升支是对流系统发展的主要动力触发机制,低空强潜热加热也有利于对流向更高层次发展。     

江淮梅雨锋暴雨过程中尺度系统的演变及结构特征分析与研究

利用HUBEX试验期间的IOP资料以及合肥多普勒天气雷达的信息以及中尺度数值模式,分析研究了发生在1999年6月20～30日江淮流域的梅雨锋暴雨过程.研究发现:α中尺度辐合线主要位于700hPa以下中低层;当有强降水发生时,辐合线上有明显的β中尺度气旋波动发生.与其相配合,多普勒雷达反射率图上存在一片约20km×20km且强度在40dBZ左右,回波顶高为7～8km,液态水垂直累积含量(Vil)约为10kg/m2的回波区,其尺度为γ中尺度.它的出现与锋生次级环流有着十分密切的关系,且由大尺度凝结潜热和对流凝结潜热强迫的次级环流对它的发生发展起着主导作用.     

两次陕北暴雨过程热力动力机制诊断

利用常规气象观测资料、NCEP FNL分析资料（水平分辨率为1°×1°,时间分辨率为6 h）,对2013年7月21-22日和2014年7月8-9日两次陕北暴雨过程成因进行热力动力诊断,结果表明:两次陕北暴雨与高低空急流关系密切,暴雨带位于低空急流左侧的水汽辐合区,“0721”过程低空急流更强,在高低空急流耦合的强上升运动区（延安）出现大暴雨。降水前期,两次过程大气均存在对流不稳定,切变线触发对流,产生强降水,而其释放的凝结潜热加热形成中低层大气的热力不连续面,湿斜压性及锋生增强,造成整层饱和大气的抬升,维持强降水。“0721”过程前期对流降水的潜热释放更大,由此反馈的低空急流及锋生更强,出现大暴雨天气。广义对流涡度矢量垂直分量很好地描述了两次暴雨过程高低空急流耦合作用以及凝结潜热释放增强的锋生作用,其变化趋势能够反映降水的发展和减弱过程。暴雨出现在湿热力平流参数垂直积分大值中心及南侧的高梯度区,大值中心出现后约6 h会产生强降水,这对于强降水落区的预报有一定指示意义。     

2012年夏季秦巴山区暴雨过程的地形作用诊断

利用NCEP/NCAR的1°×1° FNL再分析资料对2012年7月3—4日发生在陕西南部秦巴山区暴雨过程的成因及地形对暴雨的作用进行了诊断研究,同时利用中尺度模式WRFV331模拟了暴雨过程,结果表明：500 hPa高原槽、700、850 hPa的低涡切变线和副高外围西南气流是暴雨的主要影响天气系统。700 hPa副高外围的西南气流从云贵高原推进到秦岭南坡并沿坡爬升,同时还与山前的偏东气流汇合而形成气流辐合区,致使气旋性涡度增大,辐合抬升作用造成强垂直上升运动,低层低涡切变线得以发展和维持,秦岭南坡产生了大暴雨,秦巴山区地形对暴雨有显著的增幅作用。高原槽中冷空气从秦岭以北向南侵入,大巴山以南的西南暖湿气流向北推进,在冷暖空气的交汇地带形成斜压锋区;地形的辐合抬升作用加强中低层大气锋生,增大大气斜压不稳定性,触发不稳定能量的释放,有利于暴雨的发生。暴雨发生期间秦巴山区在垂直方向上,雨水、云水、冰晶的大值中心相互对应,存在“播撒—供给”效应,有利于雨水粒子增多,导致山区出现了强降雨。     

台风“利奇马”北上锋生导致山东省创纪录暴雨天气学成因分析

利用常规气象观测、NCEP/NCAR再分析、风廓线雷达及逐时自动气象站降雨量等资料,对2019年8月10—13日台风“利奇马”造成山东省有气象记录以来最大一次特大暴雨进行了成因分析。结果表明:（1） 此次台风特大暴雨主要为中低纬系统相互作用及台风倒槽直接影响产生,其与冷空气密切相关,冷暖空气交汇的位置正对应强降水落区;（2） 特大暴雨发生在θse密集带上冷暖空气交汇的对流不稳定强烈发展的锋生区域。锋生大值中心与特大暴雨中心对应较好,锋生强度对未来6小时降雨预报有指示作用;（3） 切变变形锋生为总锋生的主要正贡献,强降水区位于θse密集带上风向曲率最大的地方,在台风预报业务中要注意等θse线密集带上是否出现“对头风”的明显风向切变;（4） 强锋生次级环流与台风倒槽辐合及冷暖空气交汇等共同作用导致动力抬升快速增强,促使对流不稳定能量大量释放形成强降水。锋生次级环流上升支最强的区域,正对应降水最强的区域,也是冷暖空气交汇区域;（5） 风廓线雷达超低空风场的变化对小时雨强大小有明显的指示意义。近地面层风向发生突变,由东南风转北风的时段与潍坊出现山东全省最大小时雨强的时段一致。低空急流向低空的快速扩展对应着短时强降水的开始。近地面层暖平流的强弱变化影响着此次强降雨的雨强大小。     

一次阵风锋碰并作用触发短时强降水过程观测分析

对足够精细的观测资料做详尽的分析有助于澄清对流组织与增强的动力机制。本文利用机场跑道两端的分钟雨量资料、常规观测资料、加密自动站、ERA5再分析和S波段双偏振、X波段双偏振相控阵雷达资料,对2022年7月15日厦门机场出现的一次短时强降水天气进行了分析。结果表明：此次过程因阵风锋在传播过程中与地面辐合线交叉碰并而触发抬升,在500 hPa与850 hPa假相当位温差的负大值区和低层高温高湿的环境下激发出新的对流,给厦门机场带来罕见的短时强降水天气,期间分钟雨量最大达2.5 mm、跑道能见度降至400 m,两者呈反相关,但当分钟雨量大于1.6 mm时两者反相关性减弱,能见度谷值则晚于雨量峰值出现。观测分析表明,径向速度的气旋性切变与分钟雨量的变化趋势较为一致,两者有较好的对应关系。当2～5 km高度存在气旋性切变时雨量显著增加,当有两个高度层的切变强度达到2×10^-3s^-1以上时分钟雨量可达约2 mm,为本次短时强降水的组织特征。     

东天山哈密地区典型暴雨事件对流触发机制对比分析

本文选取2018年7月31日（简称“7.31”暴雨）和2016年8月8日（简称“8.8”暴雨）两次东天山哈密地区强降水天气过程,利用NCEP/NCAR的FNL资料（0.25°×0.25°）、中国地面卫星雷达三源融合逐小时降水产品、新疆地区常规观测资料、FY-2G卫星产品,通过对暴雨期间锋生函数计算诊断,证实了两次强降水过程中尺度对流系统触发因子差异,取得如下主要结果:（1）“7.31”暴雨期间,500 hPa西太平洋副热带高压位置异常偏北,700 hPa暖舌沿副高南侧偏东急流向西北伸展,低层增暖增湿,暴雨区上空形成不稳定大气层结,多个中尺度对流系统在700 hPa低空急流前生成,向东北方向移动和发展。“8.8”暴雨期间,500 hPa西太平洋副热带高压位置异常偏西,对流云团在对流层低层西南急流前生成向东北方向移动。（2）对流层低层暴雨区暖锋锋生是“7.31”暴雨中尺度对流云团的触发因子,云团初生阶段对流触发主要是锋生水平散度项和由垂直运动发展引起的倾斜项决定,成熟阶段暖锋锋生主要由锋生形变项和倾斜项所致。低空东南急流的维持加强利于锋面次级环流发展,是造成中尺度对流系统长时间维持的主要原因。（3）“8.8”暴雨对流云团由对流层低层弱冷锋触发。对流云团发展初始阶段,对流层低层冷锋锋生主要由水平辐散项决定;对流云团成熟阶段,对流层低层冷锋锋生主要由倾斜项决定。低层切变线长时间维持和加强利于低层冷锋进一步锋生,是造成中尺度对流系统长时间维持的主要原因。     

北京地区两次极端特大暴雨过程中短时强降水环境条件对比分析

针对北京地区2012年7月21日(简称“7.21”过程)和2016年7月20日(简称“7.20”过程)极端特大暴雨中的短时强降水,对短时强降水实况、环流形势、地形影响及环境的动力、水汽和热力条件进行了分析,并结合较长时段的历史资料,从单点和区域角度对环境动力、水汽和潜在热力条件的极端性进行了对比分析。结果表明:(1)尽管两次过程中的短时强降水实况差异显著,但均出现在非常有利的天气形势下。(2)针对短时强降水环境的单点动力、水汽和热力条件对比显示,两次过程中的850 hPa动力抬升和整层可降水量(PWAT)均极端偏强,但抬升指数(LI)表征的热力条件差异差别巨大,2012年“7.21”过程中为偏强,2016年“7.20”过程中为偏弱。(3)针对长时间序列资料的标准化偏差异常(SD)显示,两次过程中850 hPa风场和PWAT的SD均超过了3σ,为极端偏强,LI表征的潜在热力条件方面,2012年“7.21”过程中低于-1σ,2016年“7.20”过程中与历史同期持平,表明热力条件的差异是导致两次极端暴雨过程中短时强降水强度巨大差异的重要原因。