论河南“75.8”特大暴雨的研究:回顾与评述

“75.8”河南特大暴雨的发生已经过去40年了,它在人们的记忆中留下深刻的印象。这场暴雨在1975年8月5—7日3 d之内在河南南部的局部地区降下了1605 mm的总雨量,1、3、6、12 h雨量均破中国降水的历史记录。由于水库垮坝,洪水夺走了该区约2万6千人的生命,经济损失巨大。在这40年间,中国的暴雨研究和预报都取得了重大的进展。其中一个重要原因是中国的气象和水文部门从这场空前强烈的大暴雨和大洪水事件中吸取了宝贵的经验教训,多年来,以这场超级大暴雨洪水为借鉴,不断促进和鼓励中国气象学家向暴雨研究和预报发展的更高目标前进。有感于此,回顾和评述了当年老一辈科学家在比较艰苦的条件下所进行的这次大暴雨的研究活动,以及所获得的卓越科学成果。即使从今天来看,其中不少成果也具有创新性的意义,在中国暴雨研究的发展史上,占有十分重要甚至里程碑式的地位。文中重点对其中的关键科学问题进行了评述,包括:(1)“75.8”特大暴雨的雨情和极值;(2)“75.8”特大暴雨发生的原因;(3)“75.8”特大暴雨的动力诊断;(4)暴雨中尺度分析;(5)地形对暴雨的增幅作用。希望以此纪念河南“75.8”特大暴雨发生40周年,并表达对参与此次研究活动的老一辈科学家深深的怀念和敬意。     

1961—2012年塔城地区极端温度事件变化特征

摘要：选用世界气象组织推荐的极端气候指数方法,对1961—2012年塔城地区6个极端气温指数进行分析,应用百分位法定义极端温度阈值,得出塔城地区极端温度事件变化的基本事实。结果表明：塔城地区近52年来冷昼、冷夜事件和严寒日数分别以3.5 d/10a、9.3 d/10a和4.3 d/10a的速率下降,突变点分别出现在1994、1988和1979年;暖昼、暖夜事件和高温日数分别以3.6 d/10a、8.6 d/10a和0.6 d/10a的速率在上升,突变点分别出现在1989、1990和1973年;极端气温指标多存在25～28 a和5～8 a的振荡周期,在空间分布上,各指标的减少（增加）速率与纬度、地形相关,随纬度增加而多呈现出北部大,中部、南部小的特点。     

不同气候背景下新疆冬季极端冷(暖)事件的变化特征

利用1961—2013年新疆89站逐日气温和NCEP再分析高度场资料,分析了不同气候背景下新疆1961年以来冬季(12月—翌年2月)出现的极端冷(暖)事件年代际变化及与其相联系的环流特征。根据对新疆冬季极端冷(暖)事件的气候背景划分,认为新疆冬季极端冷(暖)事件在不同气候背景中都有明显的不同,全疆冬季极端冷事件存在随气候背景转变而发生区域一致变化的特征,但冬季极端暖事件的变化则有南北反相的区域差异。总体而言,新疆极端冷暖事件发生的日数趋于减少,极端冷暖事件强度也具有显著减小的趋势;北疆西部和天山两侧是气候极端性变化最显著的区域。从冷暖期环流特征的差异来看,北疆型极端冷事件减少的主要原因来自于突变后极涡减弱,而南疆型极端冷(暖)事件减少(增加)则主要受欧亚范围内大片正变高区的影响。     

2007年6月粤东持续性暴雨的成因分析

利用自动站雨量、NCEP/NCAR 1°×1°间隔6 h再分析数据、卫星TBB等资料, 对2014年7月13-17日贵州铜仁持续性暴雨天气过程的维持机制进行了分析。结果表明:稳定贝加尔湖阻高东侧低涡槽后的西北气流携带冷空气南下与副热带高压外围西南暖湿气流在贵州北部交汇, 使得该区上空大气出现持续的不稳定。同时, 高层反气旋环流与低层低涡切变之间, 形成低层上升、高层下沉的垂直环流结构, 进一步加强了对流不稳定系统的发展; 随着干冷空气的不断入侵, 触发了对流不稳定能量的几次快速释放, 并通过西南暖湿气流的持续输送及辐合而再次重建, 从而导致持续性暴雨的形成。低层低涡系统及地面辐合线稳定维持, 及低层水汽的不断输送并形成辐合, 为持续性暴雨的发生发展提供了有利的动力和水汽条件。在这样的大气环流形势下, 利于不同区域生成的强对流云团反复影响铜仁, 形成持续性暴雨。加上地形阻挡、抬升和喇叭口地形收缩作用, 进一步增强了局地极端强降水形成。

     

长江下游地区汛期暴雨气候特征分析

根据2008-2013年我国暴雨统计结果, 分析了6 a间我国暴雨分布情况、变化趋势和演变规律, 结果表明:我国年降水量分布总体趋势由西北向东南依次递增, 西南地区东部、江汉地区、江淮地区、江南地区及华南地区是每年暴雨的多发区域, 华南南部(尤其是海南)为显著的暴雨多发区, 年暴雨日数常常超过10 d。我国每年平均暴雨日数为217.5 d, 以6-8月为最多; 平均每年出现39次主要暴雨过程次数, 其中8次由热带气旋登陆引起, 约有58%的主要暴雨过程出现在6-8月, 以7月最多; 每年平均出现特大暴雨26站次, 以华南居多, 年最大日降水量介于336.1~614.7 mm之间, 主要出现在6-10月之间。每年遴选出的强度强、范围大、影响显著的10次重大暴雨事件均出现在5-11月, 其中以南方暴雨占多数。

     

黄土高原一次β中尺度突发性暴雨特征及成因

为了提高对黄土高原β中尺度突发性暴雨的预报和预警能力,利用NCEP 资料、MICAPS 系统提供的资料、多普勒气象雷达资料等,对2011 年8 月14 日黄土高原发生的一次β中尺度突发性暴雨天气过程进行了诊断分析。结果表明:这次黄土高原β中尺度暴雨主要是由一次β中尺度强对流单体活动造成的;与弱冷空气活动相伴随的中尺度能量比低值舌沿河套东黄河沿线向南入侵是此次暴雨的触发机制之一;对流层低层β中尺度气旋式辐合的生成、配合对流层高层β中尺度径向强辐散,构成暴雨最强降水时段垂直环流结构的基本特征;涡度收支分析表明：暴雨区强对流云团发展时,600 hPa 以下的对流层低层,主要是水平辐散项和水平平流项起作用,形成很强的涡度收支正值;550—250 hPa 为涡度收支负值,主要是水平平流项起作用;暴雨区强对流云团消散时,主要是水平辐散项起作用。     

变暖背景下南宁市气候承载力定量评价

利用2000—2019年南宁市气象数据及社会统计资料,构建包含4个准则层和27个指标的南宁市气候承载力定量评价体系,开展南宁市气候承载力评价研究。结果表明,近20a南宁市气候承载力呈波动下降的趋势,气候承载空间不容乐观;天然气候容量和极端气候事件压力指数年际波动明显,城市气候压力和城市协调发展能力指数均呈显著上升趋势,但前者上升幅度显著大于后者。南宁市气候系统脆弱性较大,极易受到大风和极端暴雨的影响,城市气候协调发展能力的增长无法抵消城市经济发展及气候不稳定性对气候系统造成的负面压力。南宁市的气候承载力提升需要降低城市气候系统压力,提升防御自然灾害能力,大力发展绿色经济,减少气候变暖背景下气候异常波动的负面影响。     

基于集合预报极端天气预测指数的浙江分类强对流预报模型

利用2016—2021年ECWMF集合预报资料、浙江自动站实况资料等,计算浙江短时强降水、雷暴大风和冰雹等强对流天气相关物理量的极端天气预报指数（EFI：Extreme Forecast Index）,分析EFI分布特征,并构建了分类强对流预报模型。结果表明：强对流天气与物理量的EFI有密切联系,发生短时强降水时,对流有效位能、整层可降水量、850 hPa与500 hPa温差和位温差的EFI较大,而垂直风切变的EFI为负值,因而较小的垂直风切变更有利于出现极端降水;发生雷暴大风和冰雹时,对流有效位能、850 hPa与500 hPa温差和位温差以及850 hPa温度露点差的EFI较大,700 hPa露点温度的EFI为负值,与上层干冷下层暖湿的有利层结条件有关。利用支持向量机多分类方法,将强对流天气相关物理量的EFI作为特征值开展训练,构建的预报模型对于非局地强对流天气有较好的预报效果,其中短时强降水的误判率明显低于雷暴大风。     

一次辽宁秋季暴雨天气的诊断分析

使用1.0°×1.0°NCEP再分析资料,对2006年10月21—22日深秋暴雨在天气形势分析的基础上,进行物理量诊断。结果表明:在有利的环境背景形势下,高位涡从对流层高层向低层伸展并形成湿位涡柱,引起气旋性环流与低涡环流叠加。对流层低层的湿斜压性增强,引起低层的锋区加强及垂直涡度发展,高空入侵干冷空气锲入底层,低层暖湿空气强迫抬升,使地面发展为气旋;高低空急流耦合产生上升气流,同时较强的补偿下沉运动激发上升运动加强,使次级环流加强,触发不稳定能量的释放;低空急流和超低空急流向辽宁输送暖湿空气及能量,对流层中低层形成湿柱并积聚高不稳定能量;中尺度气旋、高低空急流、湿位涡柱、次级环流上升支、地面高水汽含量湿区、高假相当位温出现的时间、强度、位置和结构决定了暴雨的时间和落区。     

江南华南暴雨频繁东北大部干旱少雨——2007年6月——

6月,全国平均降水量接近常年同期,略偏少,平均气温比常年同期异常偏高。华南、江南局部地区发生暴雨洪涝灾害;宁夏、青海、内蒙古中部降水异常偏多;辽宁、吉林等地温高雨少,出现严重初夏旱;月内东北地区西部、华北、黄淮、江南、华南及内蒙古大部、新疆等地都出现了高温酷热天气;6月下旬,江淮梅雨出现;局地强对流天气较频繁,江西、浙江发生重大雷击事件;月内无热带气旋生成。