近62 a三峡地区区域性暴雨过程气候特征及长期变化规律

【目的】充分认识三峡地区区域暴雨过程的气候特征及长期变化规律对于科学防汛以及合理利用水资源具有重要意义。【方法】基于三峡地区33个国家级气象观测站1961—2022年逐日降水量资料和目前重庆市气候中心业务采用的区域性暴雨过程监测指标,对三峡地区区域性暴雨过程进行客观识别,并利用多种数理统计方法分析区域性暴雨过程的气候特征和长期变化规律。【结果】结果表明:(1)三峡地区近三分之二的暴雨以区域性过程形式出现,平均每年区域性暴雨过程有8.4次,主要出现在5—9月,尤以6—7月为集中发生时段。区域性暴雨过程首次开始日期多年平均为5月8日,末次结束日期为9月17日。平均每次过程的暴雨覆盖范围为8.6站,持续时间1.3 d,平均暴雨强度为74.7 mm/d。(2)三峡地区区域性暴雨过程年频次存在2~3 a和8 a左右的变化周期,年平均区域性暴雨过程覆盖范围存在4~6 a和8~11 a周期变化。(3)近62 a三峡地区区域性暴雨过程的首次开始日期显著提前,末次结束日期无明显变化,发生期显著变长;发生频次没有明显变化趋势、平均持续时间、平均覆盖范围、平均综合强度也均没有明显变化趋势,但平均暴雨强度呈增强趋势。(4)近62 a,三峡地区区域性暴雨过程的各项指标均未发生突变现象。【结论】研究成果为三峡地区防汛减灾、水资源管理以及回应三峡工程对局地气候影响的社会关切等提供科学支撑。

云南区域性暴雨过程时空变化特征

针对中国气象局发布的《区域性重要过程(暴雨)监测和评价业务规定》确定了云南本地化区域性暴雨过程识别阈值,经灾害数据检验客观有效。进一步应用气候趋势分析、M-K检验、小波分析、EOF分析及REOF分析等方法研究了1961—2022年云南区域性暴雨过程的时空分布特征。结果表明:云南历次区域性暴雨过程综合强度波动较大,年平均综合强度呈减小趋势,但不显著,月平均综合强度呈波动分布,峰值出现在1月,雨季各旬平均综合强度变化较小。云南区域性暴雨过程年均4次,1977年以后呈减少趋势,但不显著,没有明显突变点,2008—2022年过程频次有6~8 a周期,但不稳定,云南区域性暴雨过程夏季最多,冬季最少,6月中旬至8月下旬过程数约占全年近7成。云南区域性暴雨过程呈南多北少分布,北部边缘虽然频次较少,但过程降水强度较大。云南区域性暴雨过程呈现全省大部一致型、东北-西南反向型及南北反向型等5个主要模态,进一步可分为5个典型区,即南区、西区、中东部区、北区及西北区,过去62 a,南区、西区和中东部区波动较大,变化趋势不明显,北区平稳少变,西北区前期以偏少为主,后期增加明显。

基于综合强度指数和受灾面积的区域性暴雨过程的客观识别及特征分析

本文提出一种基于综合强度指数和受灾面积的区域性暴雨过程客观识别标准确定方法。以河北省为例,利用1971~2020年河北省142个国家气象观测站逐日降水数据,选取最大过程降水量、最大日降水量、影响范围、持续时间、平均强度和平均范围为评估指标,构建了6种区域性暴雨过程综合强度指数模型;基于综合强度指数与受灾面积相关性分析,判定最优的综合强度评估方法,进而确定了河北省区域性暴雨过程的最优客观识别标准。利用本标准对河北省区域性暴雨过程进行识别,并分析时空变化特征。结果表明:本方法可有效确定区域性暴雨过程识别标准,识别结果与灾情资料具有较好的一致性和相关性,适用于区域性暴雨过程客观化识别,易于应用推广。1971~2020年,河北省共发生区域性暴雨过程252次,年均5.0次,发生次数呈下降趋势,综合强度指数呈不明显下降;区域性暴雨过程4~11月均有发生,主要集中在7、8月,出现次数占全年总次数的77%;区域性暴雨过程发生站次分布呈西北少东南多的趋势,主要集中在中部、南部和环渤海地区,西北地区最少。

湖南6月下旬以来暴雨过程灾害应对情况分析评估

今年6月下旬以来,湖南多地遭遇强降雨过程,省会长沙普降大暴雨,导致城区多处发生内涝,多条地铁、铁路线路停运,全市防汛应急响应提升至三级。复盘总结此次灾害应对全过程情况,可以切实查找存在问题、总结经验教训。本期栏目对湖南6月下旬以来暴雨过程的灾害应对情况进行分析评估,并提出思考建议,以期进一步提升应对类似极端天气的防汛应急处置能力。

1981-2015年中国95°E以东区域性暴雨过程时、空分布特征

基于1981—2015年中国逐日降水量加密观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用主、客观相结合的方法,以天气过程为单元建立了中国95°E以东地区及其6个子区的区域性暴雨过程个例谱,进一步使用小波功率谱、9点二项式平滑及离差平方和聚类等方法剖析了中国95°E以东区域性暴雨过程的时、空分布统计特征。结果表明:(1)中国95°E以东区域性暴雨过程平均年总次数接近30次;其中,江淮流域是出现区域性暴雨过程最多的子区,平均为19次/a;其次为华南和西南地区东部,平均为10.5和5.8次/a;东北地区、华北和西北地区东部平均仅为1—3次/a。(2)中国95°E以东及各子区区域性暴雨过程次数的年及年代际变化主要表现为波动特征,各子区中江淮流域与中国95°E以东地区的年及年代际波动变化最为一致;华南与西南地区、东北地区与华北的波动变化互为显著的正相关。中国95°E以东及各子区区域性暴雨过程年总次数都表现出2—4a的周期变化,此外,江淮流域、华南和西北地区东部还表现出6—10a的周期变化,华北表现出13—17a的周期变化。(3)中国95°E以东区域性暴雨过程总体呈夏季最多、冬季最少、春季多于秋季的分布特征,其中以7月出现次数最多。各子区中,江淮流域和西南地区东部区域性暴雨过程以6、7月最多,华南以5、6月最多;东北地区、华北、西北地区东部集中出现在7、8月。(4)中国95°E以东地区的极端区域性暴雨过程可划分为7种分布类型。第Ⅰ—Ⅳ型强降雨区从江南南部和华南呈阶梯状逐步北抬至黄淮和四川盆地东部一带,第Ⅴ—Ⅶ型除在东南沿海均有强降雨区外,第Ⅴ型在华南东部至江淮、第Ⅵ型在黄淮北部至东北地区中南部、第Ⅶ型在黄淮西部和华北中南部还分布有强降雨区。

松花江流域2023年第5号台风“杜苏芮”暴雨过程分析

受5号台风“杜苏芮”残余水汽与冷空气结合的影响,2023年8月1—5日,松花江流域出现一次强降水过程,导致松花江干流发生1次编号洪水,拉林河、蚂蚁河发生有实测资料以来第1位洪水。本文对台风“杜苏芮”的暴雨过程、前期降水情况及形成降水的气候和天气背景进行分析,可为今后松花江流域暴雨洪水分析、预报及防洪减灾提供参考。

一次混合云暴雨过程风场中尺度结构的双多普勒雷达观测研究

利用国家重点基础研究发展规划项目“我国重大气象灾害形成机理和预测理论研究”2 0 0 2年外场试验首次获取到的双多普勒雷达资料 ,研究了 7月 2 2～ 2 3日在长江中游的宜昌、荆州区域暴雨回波和风场的中尺度结构及演变过程。结果表明 :本次暴雨是混合云降水所致 ,在层状云降雨区内有许多对流单体 ,这些对流单体常以带状结构组成回波群 ,对流云的回波强度和风场有明显的中尺度结构 ,与周围的层状云有很大差别。西南气流和东风形成的中尺度切变和辐合是造成强对流降水的主要原因 ,风场的中尺度结构主要发生在 4km以下的中下层。在对流回波周围 ,经常有中尺度切变、涡旋、辐合和辐散存在 ,这些风场的中尺度结构与对流云的演变有密切的关系 ,对强降水的发生和维持有重要影响。

1961—2016年我国区域性暴雨过程的客观识别及其气候特征

利用全国2287个气象观测站1961—2016年逐日降水资料,基于对暴雨区进行连续追踪的思路,采用暴雨相邻站点数和暴雨区中心距离确定了中国区域性暴雨过程的客观识别方法;根据区域性暴雨过程的平均强度、持续时间和平均范围构建了区域性暴雨过程的综合强度评估模型。利用该客观方法对1961—2016年中国的区域性暴雨过程进行识别,并分析其气候和气候变化特征。结果显示:我国区域性暴雨过程年均38.5次;区域性暴雨过程一年各月均可出现,但主要出现在4—9月,其中7、8月发生最为频繁,6月区域性暴雨过程持续时间长、范围广、综合强度强,这与长江中下游地区梅雨现象有关。一年中,区域性暴雨过程首次出现日期平均为3月6日,末次出现日期平均为11月14日;1961—2016年,我国年区域性暴雨过程首次出现日期呈明显提前、末次日期呈显著推后、暴雨期呈显著延长的变化趋势;年发生总频次呈微弱增多,较强区域性暴雨过程次数呈明显增加趋势;区域性暴雨过程的覆盖范围和综合强度均呈显著增大趋势。南方型区域暴雨过程变化趋势与全国的基本一致;北方型首次日期呈提前、末次日期呈推后趋势,发生频次有微弱减少趋势,覆盖范围、持续时间、综合强度均无明显变化趋势。

福建区域性暴雨过程综合强度定量化评估方法

该文以福建省为例,探讨了区域性暴雨过程的识别方法和综合强度评估模型。采用福建省66个国家级气象观测站1961-2010年逐日降水量资料,首先在给定区域性暴雨过程识别方法的基础上,筛选出941次区域性暴雨过程;其次选取区域最大日降水量、区域最大过程降水量、区域暴雨范围和区域暴雨持续时间4项暴雨过程指标,采用百分位数方法分别确定4项指标的等级划分标准;采用相关系数法确定各指标权重,构建福建区域性暴雨过程的综合强度评估模型,并给出福建区域性暴雨过程的综合强度等级划分标准。业务服务和历史事件验证表明:采用该方法的评估结果较为合理,且与历史重大暴雨事件具有良好的一致性。

1998年盛夏嫩江、松花江流域暴雨过程中尺度雨团特征

采用地面逐时降水、静止卫星红外云图和云顶黑体温度 ( TBB)等资料 ,分析了1 998年 8月上旬嫩江、松花江流域的两类不同中尺度雨团的云型和 TBB特征 ,揭示出中尺度雨团对应的中尺度云团发生、发展、移动及消亡的特征。

一次大暴雨过程中急流次级环流的激发及作用

使用双向嵌套数值模式ＭＭ４ 对１９９２ 年７ 月２３ 日发生在副高北侧京津冀地区的一次大暴雨过程进行了成功的数值模拟。利用模拟得到的高时空分辨率资料，对伴随高、低空急流的次级环流进行了诊断， 结果表明： 激发次级环流的主要因子和台风、夏季江淮气旋有明显不同； 总的次级环流在降水前， 有利于天气区不稳定能量的积累， 而在降水过程中提供了持续稳定的上升运动条件； 急流和暴雨之间通过次级环流存在着正反馈相互作用。

一次暴雨过程的数值模拟分析

2005年7月9～10日湖北西部-河南南部出现了一次强降水过程。从天气形势的发展变化，推断出天气系统演变过程的两种可能方式，然后用中尺度数值模式AREM对这次强降水过程进行了数值模拟，在模拟结果的基础上分析了暴雨发展的中尺度过程和特征。这次过程是由辐合线加强和气旋发展两个阶段组成的，在辐合线加强过程中，随着辐合线北侧下空气的南侵以及暖湿空气南南至北倾斜向上发展．上升运动发展到对流层高层后向南北两侧辐散，并在对流层中层构成一对经阳偶极子环流圈，它们的下沉支补偿融入上升运动区中，加强和维持了低层的辐合；而在气旋发展过程中，切变线南侧的湿空气明显向北发展，并在切变线上跨越湿度锋区新生发展出一个β中尺度气旋，气旋南半部的湿空气具有强辐合性并伴有强上升运动发展，紧邻其南侧是湿补偿下沉气流，而上升运动北侧的干下沉气流一直向下伸展到边界层顶附近，受低层湿空气向北发展穿越湿度锋区的作用没有向南融入上升运动区中，文中最后给出了辐合线加强和气旋发展的三维空间结构示意图。

黄河下游春季一次MαCS暴雨过程的综合分析

20 0 3年 4月 17日 ,山东省济南地区出现罕见的春季大暴雨过程。卫星云图表明它是由α中尺度对流系统(MαCS)两次连续发展造成的。天气分析结果显示 ,4月中旬这次黄河流域MαCS的发生条件和MCC多发期的盛夏 ( 7,8月份 )相同 ,也产生在大尺度的暖脊中 ,并且有西南风低空急流向MαCS发生区输送暖湿空气。这种条件的出现是和该年春季西太平洋副热带高压异常偏北相关联的。雷达回波分析表明 ,和强对流型风暴相似 ,在MαCS的前沿也存在一条狭窄的对流性强降水带。红外云图黑体辐射温度 (TBB)分析表明 ,这条对流性回波带是和冷云盖的TBB强梯度带或TBB≤ -72℃的特别高耸的云顶相配合。进一步分析还表明 ,MαCS的第 2次发展与来自东面黄、渤海海区强大的低层冷空气回流有关 ,行星边界层风场明显的偏北风、偏南风和偏东风 3股气流结构使得济南附近的辐合特别强 ,导致第 2阶段的雨强更大。低层冷空气的侵入 ,可能是春季MαCS发生条件和流场结构上有别于夏季MCC的独特性。

1996年7月洞庭湖流域持续性暴雨过程分析

1996年 7月洞庭湖流域发生了严重的洪涝灾害。利用观测资料进行诊断分析表明 :( 1 )这次大洪水是由梅雨锋西端高空槽前的持续性大面积暴雨引起 ;( 2 )引起持续性暴雨的直接原因是MCS形成后停滞少动 ,并在同一地区连续多次生消 ;( 3)由于高空槽长时间维持在长江中游地区 ,对流层低层的暖平流等大尺度强迫使暴雨区能较长时间维持上升运动 。

对华北一次特大台风暴雨过程的位涡诊断分析

通过对 960 8号台风低压及其外围暴雨位涡和等熵面上物理量场的分析 ,揭示了台风低压北上诱发暴雨过程的位涡场的结构及冷空气对暴雨增幅的作用 ,给出此次暴雨增幅过程的图像。分析表明 :对流层低层中高纬度冷空气 (高位涡 )扩散南下在台风低压环流区附近的“侵入”作用是此次特大暴雨过程的最重要的原因之一 ;等熵面位涡的分析进一步说明了中高纬地区冷空气的活动状况 ;对流层高层或平流层低层高位涡的下传有利于位势不稳定能量的释放 ,使得暴雨增幅。分析也发现 :特大暴雨落区位于低层等熵面位涡高值区的东北侧 ,与中低层位涡斜压部分最大负值区相对应 ,并且随着位涡斜压部分负值中心强度的增强而增幅 ,这为暴雨强度和落区的预报提供了一定的参考。

一次罕见的华南大暴雨过程的诊断与数值模拟研究

首先对 1 994年 6月中旬的华南暴雨过程进行了诊断分析 ,然后 ,利用PSU和NCAR发展起来的有限区域中尺度模拟系统MM5进行了数值模拟研究。诊断结果表明 :此次过程长江以南的大部分地区具备大尺度的降水条件 ,而在两广地区降水更强 ,这可能是由地形等其他条件决定的。两广地区活动较强的对流云团是造成暴雨的主要中尺度系统 ,而东部地区主要是锋面造成的连续性降水 ,对流活动较两广地区相对较弱。数值模拟结果显示 :MM5模式对这次华南的强降水过程具有较好的模拟能力 ,静力方案对大范围雨区的模拟比非静力方案要好一些 ,但对大暴雨区的模拟非静力方案似乎更具优越性。对流参数化方案的试验表明 ,Kuo方案能较好地模拟大范围的雨区 ,Grell方案对强暴雨中心的模拟似乎比其他方案好。对行星边界层方案的试验显示 ,边界层过程对强的对流性降水的模拟是不可忽略的。这些看法与已有的诊断结果是相符的。

广东区域性暴雨过程的定量化评估及气候特征

利用1961—2017年广东86个地面气象观测站逐日降水资料,定义广东区域性暴雨过程的标准,构建了综合考虑区域暴雨过程持续时间、暴雨范围、最大日降水量和最大过程降水量4个指标的广东区域性暴雨过程综合强度评估方法,由此分析近57年广东区域性暴雨过程次数、强度、雨涝年景等特征和变化。结果表明:近57年来,广东共出现1211次区域性暴雨过程,平均每年21. 2次,主要出现在4—9月,单次过程平均持续时间是2. 3 d;广东区域性暴雨过程的次数和强度存在明显的月际、年际和年代际变化,次数最多出现在5月,强度最大出现在6月;广东雨涝年景指数以0.17/(10 a)的速率显著上升;强和较强等级的广东区域性暴雨过程次数呈显著增加趋势,较弱等级区域性暴雨次数呈显著减少趋势。评估得到广东强雨涝年有5年:2008年、2001年、1973年、1994年、1993年,其中有4年出现在1990年以后。

2003年山东雨季最后一场大暴雨过程分析

利用实况观测和北京T2 13数值预报资料 ,对 2 0 0 3年 9月 3～ 4日山东雨季最后一场大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明 ,本次大暴雨是由在广东登陆的热带气旋倒槽北伸与西风带弱冷空气相结合的产物。伴随登陆热带气旋生成的低空东南急流为暴雨输送了丰富的热量和水汽 ,低层增暖增湿促使层结不稳定加剧 ,而西风带弱冷空气的侵入对暖湿空气具有抬升作用 ,可触发对流发展和不稳定能量释放 ,导致大暴雨产生。鲁中山区西南侧有利地形促使了低层气旋环流的形成 ,对暴雨具有明显的增幅作用 ,是该地区出现暴雨中心的重要原因。

长江中下游地区一次春季暴雨过程的多普勒雷达速度特征分析与研究

利用南京多普勒天气雷达径向速度数据,对2012年春季南京地区首场暴雨过程进行了分析。结果表明,风廓线产品(VWP)在降水各阶段都呈现出相应的图像特征:中上层降水云系向下扩展而同下层降水云系"连接",形成"ND"楔形区域,是降水即将开始的一个信号;降水发展阶段大风区底高变化与雨势有较好的对应关系,大风区底高持续下降并维持某一高度后的30 min内,雨势增强明显,随着大风区底高的快速升高,雨强也迅速减弱。降水末期中层"ND"的出现预示着降水云系逐渐消散,风向杆位置的连续下降预示着降水即将减弱停止。逆风区断裂位置及边缘地带对应着强降水的落区。由雷达基数据计算出的平均散度信息较好地反映了此次降水的动力学特征。

暴雨与非暴雨过程涡散场能量收支特征

选取云南暴雨和非暴雨两类天气过程，分别应用涡散场能量收支方程，计算了暴雨区面积－时间平均能量收支各项量值，给出了对流层整层和上（２００～４００ｈＰａ）、中（４００～６００ｈＰａ）、下（６００～８００ｈＰａ）各层的涡散场动能源汇特征，同时还指出了两类天气在动能制造、能量转换等方面存在的较大差异。