2011年7月2—3日山东大范围暴雨过程的诊断分析

为了进一步探讨山东短时暴雨发生发展的中尺度物理机制,分析强对流来临之前的中尺度信息,提高山东地区暴雨预报的准确率,利用常规观测资料,FY-2E卫星TBB资料和NCEP/NCAR 1°×1°的6 h再分析资料,对2011年7月2—3日山东大范围暴雨过程进行天气动力学诊断。结果表明,此次山东大范围暴雨是由高空冷涡、地面气旋、副热带高压等系统共同影响产生;副热带高压的稳定少动,低层切变线的出现,充沛而又深厚的水汽等条件的合理配置,造就了这次大范围暴雨;暴雨出现在850 hPa上MPV1正负值过渡带、MPV2弱负值区附近,是对流不稳定与斜压不稳定相结合的地区;研究中尺度对流云团范围和强度的不断变化对判断暴雨的发生发展有重要的指导作用。     

广西汛期2次暖区暴雨成因的对比分析

为了加深对华南暖区暴雨的认识,提高此类暴雨的预报准确率,利用常规气象观测资料、广西中尺度站逐时雨量资料及NCEP1°×1°格点再分析资料,对广西2015 年5 月14—15 日（简称“5.14”）和6 月13—14 日（简称“6.13”）2 次暖区暴雨天气过程进行对比分析。结果表明：2 次过程均发生在850 hPa 一致的偏南气流中,暴雨发生前有不稳定能量的积蓄,低层925~850 hPa 较强的垂直风切变加强了对流系统的发展,中尺度地面辐合线是不稳定能量释放的触发机制。所不同的是：“5.14”暴雨过程期间副高加强西伸,中尺度对流系统呈现出准静止的特点,对流云发展旺盛,属于积状云为主的混合降水回波;锋前?型高能舌区较为宽广,低空急流强盛且伸展高度较高,有利于大气中低层水汽的输送以及垂直运动的发展。“6.13”暴雨过程期间副高减弱东退,“列车效应”造成持续降水,对流回波伸展高度较低,属于层状云和积状云混合降水;整层高湿的环境降低了蒸发率,有助于出现范围较大的降水。     

广西一次冬季暴雨的水汽特征分析

为分析2012 年1 月13—15 日广西暴雨过程的水汽来源、急流的输送作用和水汽饱和程度等特征,使用天气学分析和动力诊断的方法分析NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、红外云图等资料。结果表明：孟加拉湾和南海是本次暴雨过程的2 个水汽源地,500~700 hPa 中低空西南急流的建立和加强使孟加拉湾成为主要水源地,加强了暴雨区的水汽供应。而这支急流的维持依赖于200 hPa加强的副热带锋区西风急流入口区南侧的强辐散作用。不同源地的水汽输送高度不同,水汽通量中心出现在700 hPa。600 hPa 以下为水汽通量辐合层,700~850 hPa 辐合强度远大于925~1000 hPa;水汽通量中心在暴雨区的上风方,水汽辐合中心在水汽通量中心沿气流去向的一侧,700~850 hPa 叠加的辐合中心处即为暴雨区,辐合高度的升高、湿层剧烈向上扩展都可作为暴雨征兆。以上分析得出了冬季暴雨过程中水汽条件的形成机制,得出预报着眼点,对提高此类暴雨预报准确率有较大作用。     

2013年5月27日赣东区域性暴雨成因分析

为了提高暴雨预报准确率和预报服务水平,利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年5月27日赣东抚州市区域性暴雨成因从天气形势、影响系统、水汽、动力与热力不稳定等方面,运用垂直螺旋度理论进行综合分析。结果表明：（1）此次暴雨过程是一次江淮气旋东移过程中暖区短历时强对流暴雨,江淮气旋、500 hPa低槽、中低层低涡、西南风急流是暴雨主要影响系统;（2）暴雨区与垂直速度所表现的强烈上升区对应,并伴有高能高湿条件;暴雨区位于850 hPa水汽通量大值中心附近和温湿能等值线梯度密集带偏高值一侧;水汽通量散度负值中心与强降水区有较好的对应关系;（3）垂直螺旋度分析表明,这次暴雨落区位于700 hPa垂直螺旋度正大值中心附近,强降水出现与中低层的正螺旋度迅速增大,高层负螺旋度值迅速减小在时间上有一致性。分析结果对今后暴雨预报有指导意义。     

2012年潍坊地区首场局地大暴雨天气成因分析

利用常规观测资料、地面加密区域自动站观测资料、NCEP/NCAR 资料、FY-2E卫星云图等资料对2012年7月4～5日潍坊地区出现的首场局地大暴雨天气过程进行了分析。分析表明：此次局地大暴雨的主要影响系统为高空低槽、低涡切变线、低空急流和气旋。局地大暴雨区域与水汽通量大值区和辐合中心比较对应。超低空急流出现的时间和位置对降水强度的增加和出现的区域具有重要作用。地面中小尺度辐合中心的持续时间对此次局地大暴雨的贡献较大。临朐区域站出现大暴雨与特殊地形有关。此次暴雨是出现在等θe线陡立密集区内、对流层低层MPV1<0的对流不稳定条件下且MPV2绝对值得到较大增长的区域。中尺度对流云团范围和强度的不断变化对判断暴雨的发生发展有重要的指示意义。     

重庆西部区域性阻塞型暴雨浅析

利用1981—2010年重庆市34个气象观测站的日(20时—20时)降水量资料及空间间隔为2.5°×2.5°的NECP/NCAR逐6小时再分析资料,对重庆西部区域性阻塞型暴雨天气过程进行统计合成分析,结果表明：(1)导致渝西阻塞型暴雨的大尺度环流背景场为稳定的“两槽一脊”型环流,贝加尔湖低槽与东移的四川盆地低槽同位相叠加,副高西伸并稳定维持,位势场呈现“西低东高”的特点;(2)来自于南海地区的水汽持续输送至重庆西部地区为暴雨过程的产生和维持提供了有利的水汽条件;(3)暴雨发生前后温湿场发生了明显变化,温度场上暴雨发生前和发生时暴雨区附近有着较强的暖平流,而暴雨发生后为明显冷平流,湿度场上700hPa上10g/kg等比湿线及850hPa上15g/kg等比湿线可作为渝西阻塞型暴雨的一个预报参考指标。     

一次锋前暖区暴雨成因分析

利用常规气象观测、自动站、区域雨量站、卫星、雷达、再分析等资料,对2015年8月发生的一次锋前暖区暴雨进行了综合分析,结果表明：此次暴雨发生在西风槽东移和副高东退南压的环流背景下,以热力条件为主导引发的锋前暖区强对流性降水是此次暴雨产生的主要贡献者;暴雨发生在高空急流右后侧的显著辐散区,700hPa暖式切变线、850hPa冷式切变线、地面干线以及SI<-2℃相重叠的区域;850hPa切变线上的中尺度气旋性涡旋、自动站极大风速风场切变线以及中尺度涡旋是本次暴雨的直接触发系统;由于数值模式850hPa切变线位置预报的偏差,使得中低层流型配置由前倾误导为后倾结构,直接影响了模式热力条件预报的准确性,其结果是增强了西部动力条件而弱化了东部热力条件,最终导致暴雨落区预报偏差;锋前暖区暴雨预报的关键是触发不稳定能量释放的条件,对于此类暴雨应多关注边界层风场的变化,加强新型监测资料的综合分析和应用。     

相似环流背景下2次暴雨过程对比分析

为了提高抚顺地区暴雨短期预报能力,利用自动站观测资料、探空资料及NCEP再分析资料,对2013年7月9日和2013年8月16日抚顺地区暴雨天气过程进行对比分析。结果表明,2次过程均发生在偏西气流的纬向环流形势下,500 hPa贝加尔湖冷空气东南移是造成抚顺地区暴雨的主要影响系统。但不同点在于冷空气的输送形式,“07.9”暴雨过程是由贝加尔湖脊向东南方向移动导致,“8.16”暴雨过程主要是贝加尔湖脊前横槽南下所致。2次过程200 hPa均存在强盛的高空急流,但分流区的位置不同,“8.16”暴雨过程高空急流分流从辽宁西边界开始,从而有利于强暴雨的发生。低空急流、高空急流分流区的位置以及地面系统不同是导致2次暴雨强度差异的直接原因。     

“7.21”北京特大暴雨的湿位涡诊断分析

为了探讨湿位涡场的特征与北京“7.21”暴雨关系,利用NCEP/NCAR再分析资料集,对“7.21”北京特大暴雨过程进行湿位涡诊断分析。结果表明：对流层中高层的MPV1高值中心的冷空气叠加在对流层中低层负的MPV1之上,对北京上空位势不稳定能量的储存和释放十分有利,为北京暴雨的发展提供了有利的条件。北京强降水与MPV1的负值中心和MPV1的密集带密切相关。北京强降水期间与MPV2正值区相对应,其降水区的移动方向与MPV2正值中心的移动方向一致,而负MPV2的向下伸展程度,可能与北京降水强度也密切相关。MPV2的负值区走向还与锋面走向非常一致。暴雨区大气不稳定形成的机制是高低空系统的耦合配置下,暖湿空气的上升运动触发了对流层低层暴雨区对流不稳定能量释放,使得上升运动得到加强,虽在对流层中高层为大气对流稳定层结,却满足条件对称不稳定层结,从而使气流继续倾斜上升到对流层上层,维持了北京强降水的发生。     

一次强降水过程的干侵入分析

为了研究内蒙古地区干侵入与暴雨短时强降水相关性,认识实际系统的演变和发展及其对短时强降水暴雨的发生发展的作用进行诊断分析,基于气象观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和FY-2C2D卫星资料,通过卫星水汽图像和大气动力场相结合的方法揭示东北冷涡影响下2014年7月7日发生的内蒙古兴安盟地区降水过程中干侵入的特征及其对短时强降水发生发展的作用机制。结果表明：（1）对于这次过程而言东北冷涡是直接影响系统,明显有从对流层高层到对流层低层的干侵入,对流层高层具有低湿、高位涡的冷空气不断地向对流层的中下层侵入,促使低层出现了“上干冷,下暖湿”的垂直结构,有利于对流不稳定层结的形成,此时在地面锋面斜压性非常强,使暖湿空气抬升有利于形成短时强降水,出现强降水出现时间段均与低层不稳定最强及θ_se等值线呈上下密集分布的时刻。（2）在红外云图上表现为形成逗点云系,黑体亮温高值区与干冷区相对应,干冷区的伸入使得对流云团边缘亮温梯度增大,中心亮温值达到-53℃,短时强降水发生在对流云团东侧亮温梯度最大区域,短时强降水落区与梯度较大的区域移动方向一致。     

黄山台风“海葵”强降水与鞍型位势高度场分析

为了提高台风暴雨天气预报能力,服务黄山旅游业。笔者用美国NCEP全球分析FNL资料、台风路径资料和安徽省黄山气象站地面观测气象资料,对2012年8月8—11日台风“海葵”造成黄山暴雨天气过程进行分析。结果表明：黄山迎风坡上暖湿空气被强迫抬升作用,台风位于850 hPa鞍型位势高度场中停滞少动,产生连续性大暴雨。副热带高空西风急流长时期位于测站上空,急流轴线南侧辐散流场具有抽吸低层大气的作用,而产生强烈的上升运动是大暴雨发生发展的动力机制;低空来自海洋的持续偏东气流是热量、水汽和动力输送带,补充到台风环流中是大暴雨发生和维持的重要条件;低空为假相当位温随高度减小层,存在潜在的对流性不稳定条件。     

南通地区强降雪和积雪深度预报研究

为了预防和减轻强降雪过程对设施农业和生产生活可能带来的不利影响,提高预报和服务水平,利用常规高空和地面资料、ECWMF 0.75°x 0.75°再分析资料,对南通地区1951年以来共19次区域性暴雪过程从影响系统、大气层积、动力和水汽条件等方面进行分析总结,并以2013年的区域性暴雪为例说明诊断分析和预报过程。结果显示：(1)南通属于北亚热带季风气候,雨或雨夹雪转暴雪过程占多数,判断降雪量要关注转为纯降雪以后的降水量,积雪深度还要注意地表温度的高低,因此必须同时考虑强冷空气南下和强盛暖湿气流北上的综合影响;(2)形成强降雪的天气系统主要包括南北两支西风槽、中低空切变、西南急流和低空冷垫,实例是典型区域性暴雪天气形势;(3)500～850 hPa高度至少有两层强盛的SW急流,强烈辐合上升主要发生在700 hPa及以上高度,为暴雪的形成提供了动力和水汽条件,850 hPa以下为冷垫,850～700 hPa存在逆温, 850 hPa气温小于等于-4 ℃、2 m气温小于等于3 ℃时降雨向降雪转变,地表温度接近零度后积雪增长明显;(4)南通地区24 h平均SLR,纯雪过程≥10,雨转雪过程＜10、东南部＜ 5,一般可通过850 hPa、2 m气温及地表温度对降水相态转换和SLR做出预判;(5)从历史强降雪中寻找天气形势相似过程,对比层结、动力和水汽条件,然后对相似过程实况进行缩放来推断降水量和积雪深度,也是一种可行的方法。     

渤海西岸一次副热带高压边缘暴雨特征分析

为探究夏季西太平洋副热带高压边缘暴雨特征,改进暴雨天气预报模型和可预报因子,提高暴雨预报准确率。利用micaps、高低空风场、T639L60 物理量资料,对2010 年8 月4—5 日发生在渤海西岸的暴雨天气过程的环流形势、高低空急流、垂直速度、相对湿度特征进行分析。结果表明：副热带高压、西风槽和中低层切变线以及地面气旋是造成此次暴雨天气过程的影响系统,高空冷空气和低空暖湿空气在渤海西岸地区交汇触发了此次天气过程;高层辐散、低层辐合为空气上升运动提供了有力的动力条件,中低层的西南风急流和近地面层持续的偏东风为降水区提供了充沛的水汽;此次暴雨出现在副高588 dagpm 等值线与584 dagpm 等值线之间中低层存在切变线的位置和200 hPa 高空急流入口处的右侧、850 hPa 低空急流的左侧所对应区域;高低空急流增强、上干下湿的对流不稳定层结发展、空气上升运动增强、高层有干冷空气侵入、低层有较强暖湿空气输送预示将出现强降水天气;高低空急流减弱消失、低层暖湿空气输送减弱消失及干冷空气侵入低层预示强降水将减弱停止。     

深秋季台风“海燕”(1330)引发广西特大暴雨的水汽和螺旋度分析

为了探讨深秋季台风暴雨的形成机制,利用CMA热带气旋最佳路径数据、NCEP/NCAR再分析资料、区域自动气象站资料和中国气象数据网提供的降水资料,采用天气学分析及诊断等方法,对引发广西特大暴雨的深秋季台风“海燕”(1330)进行了分析。结果表明：广西特大暴雨期间水汽输送完全靠台风环流本身,但其水汽辐合层伸展到较高的高度。广西的降雨开始于东边界水汽输入达到最大值之后开始减小、南边界由水汽输出转为水汽输入且开始出现明显突增现象时,最强降雨时段发生在南边界水汽输入达到峰值前后。冷空气侵入前期,增强了台风的斜压性,对暴雨起积极作用,但后期冷空气的加强完全破坏台风的暖心结构,使台风迅速填塞同时暴雨也很快结束。相对风暴螺旋度正值中心与强降雨落区有很好的对应关系,并且有至少6 h的提前量。深秋季台风暴雨预报应重点关注水汽辐合高度和冷空气的作用,而相对风暴螺旋度在台风暴雨预报中有非常好的指示意义。     

不同高度冷空气侵入登陆台风暴雨过程对比分析

为了解不同高度冷空气与登陆台风结合,暴雨事件的机理和降水特征差异。以1323号"菲特"和1601号"尼伯特"登陆台风,分别引起江苏东南部2013年10月7—8日和2016年7月11日异常暴雨事件为例,进行对比分析。结果表明:"10·7—8"暴雨期间,低层冷空气侵入"菲特"残留低压,与"丹娜丝"北侧东风急流结合,大气层结由对流不稳定转为条件性对称不稳定,低层斜压锋生、辐合加强,高层强辐散,倾斜对流发展,造成分布均匀持续时间长的层、积混合型强降水,暴雨中心与低层MPV2异常区和锋生区对应;"7·11"暴雨则是"尼伯特"残留低压倒槽顶部附近低层诱生出中尺度低压并发展,冷空气从中层侵入,强对流不稳定层结建立,对流有效位能释放形成强烈的垂直上升运动,造成分布不均、持续时间短、短时雨强大的对流性强降水,暴雨中心位于地面中尺度辐合线及温度脊附近。"10·7—8"暴雨过程,台风北侧的东风急流提供了充足的水汽;"7·11"暴雨过程的水汽,则主要来源于本地和中尺度低压右侧的偏东风输送。不同高度冷空气侵入登陆台风系统,造成大气层结稳定度和上升运动的形成机制不同,其降水特征存在显著差异,在预报业务中值得关注。