重力波在四川盆地东北部一次夜间山地暴雨中的作用初探

利用GPM卫星降水、FY-4A卫星云图和ERA5再分析资料,对2018年7月10—11日发生在四川盆地东北部山地的一次夜间暴雨过程中的重力波作用进行初步探究。结果表明:(1)云水含量的振荡形式及位温场的波状变化在一定程度上反映了波动对中尺度天气系统的影响。(2)风垂直切变指数、热力螺旋度与水汽螺旋度变化的波动趋势存在于波动发生发展期间,一定程度上呈现出重力波特征。(3)风垂直切变指数大值区、热力螺旋度和水汽螺旋度极值中心皆与降水量大值区有良好对应关系。(4)地形扰动、切变不稳定、非地转平衡协同作用下可能形成重力波,并对此次暴雨产生增强作用。理查逊数小值区、非线性平衡方程的非零值区分别对雨带位置、移动方向具有指示作用。理查逊数的诊断表明,垂直切变不稳定在中尺度波动被激发之前形成;而垂直切变不稳定随波动增强而减弱,表明波动部分能量来自不稳定气流。

2008-2017年四川省突发性山地暴雨事件的演变特征

突发性山地暴雨诱发的山洪、滑坡、泥石流等是我国西南山区重大自然灾害。本文利用2008-2017年国家站10 a的小时降水量数据,对四川省突发性山地暴雨事件开展统计特征分析。结果表明:(1)2008-2017年10 a间四川省共出现了979次突发性山地暴雨事件,平均每年约98次,大多数地区出现5次以上,突发性暴雨事件主要发生在四川盆地及其东部、南部山区、西部山区,西部山区频次远远大于东部山区,与地形影响密切相关。(2)突发性山地暴雨事件从4月开始增多,6-7月显著增长,7月之后渐渐减少;夜间多于白天,事件日变化的高频次先从四川西部山区下午16时开始,到深夜转为东部山区最高,表现出强降水有一个从西向东发展传播的过程。(3)突发性山地暴雨事件持续时间大多集中在3~12 h,平均持续时间6月、7月和9月较长,而5月和8月较短,平均持续时间东部山区明显比西部山区长。(4)突发性山地暴雨事件年平均累计雨量在80~120 mm之间,且7月最多,8月次之,5月和9月最小。2015年突发性山地暴雨事件频次最少,但年平均累计雨量最多,说明2015年突发性暴雨强度最大。

四川盆地西部一次暖区山地暴雨事件的动力过程分析与局地环流数值模拟

本文利用国家基本站和区域自动站逐小时雨量、FY-2G卫星TBB、ERA5再分析等资料,对2017年7月23日发生在四川盆地西部的一次暖区山地暴雨事件进行动力诊断分析和数值模拟试验。主要得到以下结果:(1)此次暖区山地突发性暴雨发生在西太平洋副热带高压边缘的弱天气形势背景下,盆地西部前期高温、高能的环境条件与伸入盆地的东南风受到龙门山脉的强迫抬升是这次暴雨触发的诱因。(2)山地—平原环流在夜间的转换使背景东南风形成深厚的倾斜上升运动,是暴雨增强和中尺度对流云团重组发展的原因。(3)进一步通过数值模拟得出,山地—平原环流受近地面热力扰动驱动。在白天,盆地西部山坡为正虚温扰动区,而同一高度的平原则是负虚温扰动,山地—平原环流从平原吹向山地;到了夜晚,虚温扰动在山地、平原两侧的分布发生反转,山地—平原环流因此转为从山地吹向平原;当去除模式地面热源时,近地面的热力扰动几乎消失,盆地西部山地—平原环流无法形成,与山地—平原环流对应的辐合区随之消失,导致模拟的过程累积降水量显著减少、强降水中心消失。

随机参数扰动在一次山地暴雨集合预报中的对比研究

基于WRF v3.9模式使用随机参数扰动MYNN边界层方案和RUC陆面过程方案参数对我国西南山地一次特大暴雨模拟,对比评估出山地暴雨集合预报中针对MYNN边界层、RUC陆面过程方案随机参数扰动的较优设置,主要结论如下:随机扰动MYNN边界层方案(SPPM)和RUC陆面过程方案(SPPR)参数试验,扰动的主要是地面和模式低层的变量,扰动能量从模式低层逐步向高层发展,两者相比扰动边界层方案能获得更大的扰动能量;较去空间相关尺度而言,SPPM方案对去时间相关参数的变化更敏感,而SPPR方案由于其扰动能量总体偏小,去空间和时间相关参数的变化对其集合预报性能影响相对较小;SPPM方案中去时间相关选择6 h,去空间尺度选择70 km可以获得较好的集合预报技巧,SPPR方案中相对而言去时间相关选择6 h,去空间尺度选择50 km可以获得较好的集合预报技巧。

山地暴雨灾害游客风险感知评价研究——以秦岭华阳古镇景区为例

目的研究秦岭华阳古镇景区游客对暴雨灾害风险感知情况。方法基于多学科视角,通过实地调查问卷,构建游客风险感知评价指标体系,在定量计算游客风险感知指数基础之上,对游客风险感知进行类型与差异化评价,并用有限性理论进行验证。结果游客对灾害风险的综合感知能力较差,在诸多指标上存在个体化差异,减灾知识和减灾行为方面十分欠缺,应对灾害的能力不够。结论秦岭华阳古镇游客对于暴雨灾害风险感知能力较差,应该在减灾知识、应灾准备、应灾措施方面有所强化。

双季风低压影响下的一次内陆山地暴雨成因分析

利用地面观测资料、台风路径数据、FY-2G卫星TBB资料以及NCEP再分析资料,对2019年7月攀西地区西部高海拔山区的一次暴雨天气成因进行了天气学诊断分析,结果表明:在这次山地暴雨过程中,南海季风低压发展形成的热带风暴“木恩”与印度季风低压的低层外围气流在攀西地区西部交汇并显著辐合。同时,地形对低层的暖湿气流存在强迫抬升作用,低层中尺度辐合线的位置和强度与中尺度对流性云团有较好的对应关系;低层显著的水汽辐合、中层强烈的上升运动以及低层不稳定能量的维持都有利于暴雨的产生。

秦岭山地暴雨与地形关系分析研究

利用商洛市1954—2002年共49a各县(区)降水资料,对本区域内历年5—10月暴雨与秦岭山地地形分析,得出暴雨一般产生在南北向河谷和海拔较高山脉迎风坡的喇叭口地域内,高频区在1.8km以下的山区,在0.6～1.8km的山地之间暴雨频次有随高度增加的趋势,1.0km以下低山丘陵地带,暴雨出现的机率较小。特殊的地形会产生正涡源,是小范围中小尺度辐合系统生成和维持的动力原因。地形梯度与暴雨关系密切,暴雨的高频区与梯度大值区相对应,是山区局地暴雨形成、发生和发展的动力因素之一。对于商洛山区强对流性天气降水及暴雨的落区、落点预报有一定参考价值。

基于WRF模式对贵州一次山地暴雨数值模拟研究

采用中尺度天气模式WRFV3.6.1模拟发生在贵州西南部山区大暴雨天气,由于复杂的地形条件,数值模拟难度大。通过对降雨实况、高空对比分析,WRF模式能够很好模拟此次大暴雨天气过程。在此基础上,结合贵州地形下利用高分辨率的数值结果进行天气学诊断分析,得出:(1)WRF能够较好地模拟贵州一次山地暴雨天气过程的大尺度环境、降水分布,只是在贵州中北部的累计降水略偏大。(2)此次降雨过程存在着明显的低层辐合、高层辐散的形势配置,这有利于垂直运动的发展,进而产生剧烈的强对流天气。在垂直速度上也体现着在降雨中心存在着强对流发展,伸展高度高,垂直区域广。(3)低层深厚的湿层为暴雨发生提供了充足的水汽条件、充足的对流有效位能和比湿提供了能量条件、不稳定层结和强烈的上升运动也给此次大暴雨提供了有利配置,使得中尺度对流系统得到很好地发展,进而引发强降水。(4)700 h Pa上的垂直螺旋度与降水落区有着较好的对应关系,在实际业务中可以用来确定降雨落区,为确定落区提供科学依据。

秦巴山脉“4·23”区域性暴雨的若干异常特征

利用逐小时降水、雷达、FY-4A卫星等观测资料及ERA5逐时再分析资料,分析了2021年4月23日秦巴山脉大范围区域性暴雨过程的中尺度特征、水汽和环流异常特征,结果表明,该次暴雨过程范围大,多站降水量突破历史同期极值,且大巴山区出现了山地突发性暴雨事件。500 hPa秦巴山脉异常的“东高西低”环流形势维持使得青藏高原至陕西间的气压梯度力增大,中层西风气流增强。中低层多尺度天气系统的叠加作用是造成该次暴雨的背景动力条件,西南低涡前方的东南气流一方面与北侧偏东风形成的切变线为暴雨发生提供了环境场的辐合上升运动,另一方面将西南气流和偏南气流带来的水汽输送到秦巴山脉汇聚。同期近海台风和东北冷涡活动相关联的环流导致东北路径的水汽输送异常强(贡献达到30%),成为本次暴雨过程水汽来源的独特之处。与历史同期比,偏南通道和东北通道的水汽路径上比湿都是异常的正距平,说明暴雨期水汽来源丰沛。暴雨过程主要由西南低涡前方的一个中尺度对流系统活动造成,大巴山区迎风坡对气流的地形抬升与环境场偏南气流的辐合上升叠加,对流活动强,降水强度大且突发性强;而秦岭山区近地面是偏东风在山前辐合抬升,中层为西南引导气流的环境场上升运动,比大巴山区降水期的上升运动弱,主要以层云降水为主,但持续时间长,累计降水量大。异常环流条件下多尺度系统相互作用、异常水汽输送结合地形影响是秦巴山脉暴雨发生的主要原因。

一次特大暴雨过程高分辨率集合预报试验的检验和评估

针对2018年4月22日发生在湖北西部山地的一次特大暴雨过程,采用降尺度方案和显式对流参数化方案模式,开展了高分辨率对流许可尺度(3 km)的集合预报试验,并对全球集合预报(GEFS)和对流尺度集合预报(SSEF)的降水预报进行了对比评估,结果表明:(1)SSEF集合平均的雨量和落区预报均优于GEFS。(2)SSEF各成员的降水离散度分布更合理,因而具有更优的降水区间预报,其“离散度-误差关系”更优,能更好地给出预报误差的分布及其可能的大小。(3)SSEF的概率预报在所有空间尺度上均优于GEFS,且在短历时强降水上的优势更加明显。由此可见,针对此类山地暴雨过程,对流尺度集合预报相对于全球集合预报具有巨大的改进潜力。

贵州典型暴雨地形影响的数值模拟

以2011年6月5～6日贵州山地暴雨为例，采用中尺度数值模式WRF对贵州省典型的山地暴雨进行数值模拟，分析山地地形对暴雨环流的影响。结果表明，地形对500hPa的风场尽管没有改变大的分布格局，但发现地形未处理时的分布相对复杂；在700hPa层次上，去除地形影响时扰动更加明显；当消除地形后。南北气流交换更加明显，移动速度更快；未处理地形情况下的湿度分布更为复杂，西部地区有大量的高值中心；西部地势高，未处理地形时对天气系统的影响比较大。可见，地形未处理时环流系统的分布比消除地形时相对复杂。