“16·7”华北极端强降水特征及天气学成因分析

2016年7月19-20日华北出现了当年入汛以来最强降水过程。此次降水过程为一次影响范围广、累积雨量大、持续时间长的极端强降水过程,其强度较"96·8"强,仅次于"63·8"。以暖云降水为主,短时强降水特征明显,局地小时雨强强、且具有明显的地形降水特征。此次强降水发生在南亚高压东伸加强、副热带高压西伸北抬、中高纬度西风带低涡系统发展的环流背景下,黄淮气旋、西南和东南低空急流的异常发展以及水汽的异常充沛表明此次强降水过程动力抬升和水汽条件非常有利。强降水过程表现出明显的阶段特征,主要分为两个阶段:19日凌晨至白天为高空槽前偏东风导致的地形强降水、19日夜间至20日为黄淮气旋系统北侧螺旋雨带造成的强降水。第一阶段的降水主要与高空槽前偏东风/东南风急流的发展有直接关系。这一阶段对流降水旺盛,中层弱干冷平流以及低层强暖平流是对流不稳定能量的维持机制,强降水形成的冷堆与局地地形作用产生的中尺度锋生过程为对流持续新生提供了有利条件。第二阶段的降水主要与低涡切断和黄淮气旋的强烈发展有关。该阶段降水对流相对较弱,黄淮气旋进入华北以后移动缓慢,从而造成降水持续时间较长。     

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。     

北京721特大暴雨极端性分析及思考（二）极端性降水成因初探及思考

本文是“北京7.21特大暴雨极端性分析及思考”的第二部分,第一部分“观测分析及思考”对此次过程的降水特点、水汽特点、中尺度对流系统（MCS）的环境场条件和发生发展过程进行了分析,指出这是一次极端降水过程。本文进一步从影响降水的因子：降水效率、水汽、上升运动、持续时间等方面进一步探讨极端性降水的成因,所用资料为业务中常用的模式分析和各种观测资料。分析表明,本次过程为典型华北暴雨环流形势,其中高层气流辐散区与低层低涡切变线的耦合是直接诱因;较高的环境相对湿度和湿层较厚,较低的抬升凝结高度和自由对流高度以及热带降水性质提高了本次过程的降水效率;异常大的水汽含量（可降水量达60－80mm）及与其相关的物理量异常,可作为判断极端降水的重要因子;环境大气具有中下层条件性不稳定,上层湿中性层结特性,CAPE值中等,同时上层干侵入增加了对流不稳定,有利于上升运动发展;低涡切变线及华北地形共同触发了MCS的在暖区生成发展;低涡北跳、MCS后向传播特性使暖区MCS东移速度慢,形成“列车效应”,造成降雨持续时间长。本文最后探讨了极端降水的预报思路。     

两次台风暴雨冷空气影响对比分析

利用常规观测、气象卫星资料及NCEP分析数据等,对台风"麦德姆"(1410)和"苏迪罗"(1513)的冷空气作用形式及对台风暴雨的影响进行对比分析。两个台风在冷空气影响下的强降水分布差异显著:"麦德姆"强降水经向特征明显;"苏迪罗"强降水纬向性较强。冷空气质点运动轨迹显示,"麦德姆"的冷空气沿西北路径入侵,包含西北冷槽和东北冷槽的共同影响;"苏迪罗"冷空气沿偏东路径入侵,冷空气源为单一的东北地区冷槽系统,强度较弱。在垂直方向上,"麦德姆"低层冷空气入侵早于高层,"苏迪罗"则相反。受冷空气不同作用方式影响,"麦德姆"台风倒槽明显,对流层低层冷暖平流较强,锋生显著,正涡度和上升运动沿台风倒槽呈东北—西南向分布;"苏迪罗"对流层低层冷平流及地面锋生均较弱,在台风北侧,低层偏东风急流引起较强的正涡度和上升运动,同时中层冷空气入侵有利于位势不稳定的增强,导致强降水沿台风北侧的偏东风急流呈东西向分布。     

2013年8月大气环流和天气分析

2013年8月环流特征如下：极涡呈单极型分布、贝加尔湖以东地区为明显负高度距平,我国中高纬多短波槽活动,东北冷涡活动频繁,西太平洋副热带高压强度较常年偏强、偏西。8月全国平均降水量101.0 mm,较常年同期（105.3 mm）偏少4.1%;全国平均气温22.0℃,较常年同期（20.8℃）偏高1.2℃,与2006年并列为1961年来同期最高。8月我国的大范围强降水过程有7次。月内东北地区暴雨过程频繁,共出现5次局地强降水过程,造成松花江、嫩江和黑龙江流域等出现大范围洪涝灾害。8月共有6个热带气旋在南海和西北太平洋活动,其中“飞燕”、“尤特”和“潭美”等3个热带气旋在我国登陆。我国黄淮西部及淮河以南大部地区出现35℃以上异常高温天气,其中黄淮西部、江淮大部、江汉、江南以及广西北部、重庆、贵州东部、四川东部、新疆南部和东部最高气温普遍达38～40℃,部分地区超过40℃。     

新增积雪深度客观预报技术研究及其应用

利用地面历史观测数据对我国冬季典型降雪过程的雪水比进行了统计分析,在此基础上,利用改进后的Cobb算法、ECMWF IFS模式预报及中央气象台降水和相态网格预报构建了雪水比和新增积雪深度物理预报模型。结果表明:我国降雪过程的雪水比分布较广,最小为0.3:1,最大为100:1,仅有4%左右的雪水比为10:1;雪水比具有明显的区域和季节特征,新疆、西北地区东部、华北以及东北地区雪水比大于其他区域,冬季较春、秋季雪水比大;改进后的Cobb算法建立了随地形高度变化的云识别方案,利用云内温度与雪水比统计关系及垂直速度构建了雪水比和新增积雪深度预报模型,其预报的雪水比和新增积雪深度空间分布特征较原Cobb算法的预报更接近实况;结合雪水比预报模型和中央气象台降雪网格技术的新增积雪深度预报较ECMWF IFS模式预报有明显的改进,相对模式新增积雪深度预报TS评分提高率基本在10%以上,尤其对20 cm以上新增积雪深度预报能力提升明显。     

2021/2022年冬季全球大气环流特征及主要灾害性天气分析

利用国家气象信息中心发布的第一代全球大气/陆面再分析产品数据分析了2021/2022年北半球冬季全球大气环流的主要特征及其主要灾害性天气。结果表明：2021/2022年北半球冬季全球陆地降水偏多、气温偏高、灾害性天气多、极端性强。北半球对流层上层中高纬大气环流主要呈现出“三槽三脊”特征,前期太平洋—北美地区PNA负位相环流形势最强,后期北大西洋涛动(NAO)正位相环流形势最为显著,中高纬度槽脊强度和位置变化是造成欧亚大陆和北美低温、寒潮暴风雪等灾害性天气的直接原因。南半球极涡为单极型,基本位于极圈内且大部分时段强度偏强,副热带高压强度偏强且稳定少动,造成澳大利亚、阿根廷等地持续高温天气。2月南印度洋热带气旋活跃,一个月内先后有4个热带气旋登陆或影响马达加斯加,造成严重洪涝灾害。     

北京721特大暴雨极端性分析及思考(一)观测分析及思考

2023年7月29日08时—8月2日08时(北京时),华北地区出现历史罕见的特大暴雨,造成严重灾害。利用常规高空和地面、FY-4A卫星红外云顶亮温(TBB)等观测资料以及ERA5再分析资料对此次天气过程的降水实况特征和成因进行了分析。结果表明：此次过程的累计降水量、降水持续时间等在华北地区均具有显著极端性;北京西部、河北中部和西南部等多地出现特大暴雨,累计降水量超过400 mm,局地达1 000 mm以上,降水极值多分布于太行山东麓;根据FY-4A卫星TBB、逐小时降水量和主要影响系统的演变特征,强降水可分为三个阶段,第一阶段降水范围和累计降水量最大,第二阶段对流性最强,多站出现100 mm·h^-1以上的极端强降水。此次特大暴雨过程发生在台风残涡北上停滞的稳定环流背景下,台风“杜苏芮”和“卡努”提供了持续而充沛的水汽和能量,高空辐散与低层强辐合提供了稳定而强大的动力条件,偏东气流在太行山东麓强迫抬升,使降水增幅并持续。