强西南急流背景下湘桂边界两次预报失败的暖区暴雨个例分析

利用常规观测资料、FY-2G卫星黑体亮温(TBB)资料、多普勒天气雷达资料以及ERA-Interim再分析资料,对2016年5月5日(以下简称“16·5”过程)和2018年4月23日(以下简称“18·4”过程)两次强西南急流背景下的暖区暴雨预报失败案例进行对比分析。结果表明:两次暖区暴雨过程的水汽分别来源于925 hPa西南急流和显著西南风,“16·5”过程的水汽辐合强度及范围较“18·4”过程更强、更广,导致暴雨出现的范围更广;超低空急流断裂处的辐合区叠加在湘桂边界南岭山脉特殊地形上,动力抬升触发及维持作用更加明显。大气层结稳定度对暖区暴雨的发生具有重要指示作用,“16·5”过程大气不稳定度更大导致了更强的暖区暴雨;两次暖区暴雨的湿层厚度较锋面暴雨浅薄,中低层的显著湿区导致了暴雨或大暴雨的出现;“16·5”暖区暴雨发生过程中能量长时间的维持,是西南低空急流暖湿输送导致高温、高湿、高能的对流不稳定层结反复重建的结果,最终导致强降水持续,进而导致了更大的总降水量。“18·4”过程冷锋前100 km外相对较弱的水汽辐合区,是暖区暴雨的一个重要预报指标;两次过程中高空槽的经向度是决定暖区暴雨范围大小的重要因子。地形在两次暖区暴雨过程中的降水增幅作用明显,降水中心主要出现在山谷或盆地的迎风坡位置;两次暖区暴雨与边界层的动力辐合、水汽供应关系密切,边界层辐合抬升和地形的作用明显,短期预报需重点关注边界层辐合区及特殊地形位置,对数值预报进行适当订正。雷达风廓线资料揭示了两次暖区暴雨过程西南风厚度的差异对降水强度的影响;垂直风切变的增强、环境风偏弱特征在这两次过程中分别提供了强降水持续维持的信息,对暴雨的预报预警的升级有一定的指示作用。

湖北省西南气流型暖区暴雨相关特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和其他常规观测资料,对湖北省西南气流型暖区暴雨相关特征进行分析,结果表明:该类暖区暴雨主要发生在鄂东南地区,容易形成极端暴雨;低空急流是最主要的一个影响系统,低层强烈暖平流配合中层小股弱干冷空气,形成上干冷下暖湿层结,是本类暖区暴雨主要的不稳定建立机制;主要水汽输送通道有3条,水汽输送高度主要位于850 hPa附近,水汽辐合高度则位于850 hPa以下;暴雨发生过程中,0~1 km和0~3 km垂直风切变增长明显,其中0~3 km垂直风切变平均值可达11.6 m/s以上,对暴雨区的指示作用更显著;主要动力启动机制是低层风速辐合,而动力加强机制则来自于高低空急流耦合,在这个过程中,高空辐散加强,次级环流形成,从而形成强烈上升运动。

一次强西南急流造成持续暖区大暴雨、特大暴雨分析

利用Micaps4.0、常规物理量要素、欧洲细网格预报模式、雷达反射率、卫星云图资料等就2017年6月30日~7月2日暴雨大暴雨过程进行分析。对于西南暖湿气流造成暖区降水过程,一般来说持续时间不长,但此次过程持续累积超过36小时。此次过程西南急流持续时间长,湿层深厚,为过程的持续提供了有利条件。

弱天气尺度背景下湖南两次暖区暴雨对比分析

首先对2008-2019年4-9月湖南弱天气尺度背景下暖区暴雨依据500 hPa环流形势分为强西南急流型和副高型,然后对2018年4月30日(简称“4·30”过程)和2016年7月17日(简称“7·17”过程)两次不同类型暖区暴雨过程进行对比分析。结果表明:(1)两类暖区暴雨具有明显季节差异,强西南急流型和副高型分别发生在春季和夏季。强西南急流型一天任何时刻均会出现,夜间降水频次增多。副高型的日变化明显,降水峰值出现在上午。强西南急流型降水范围广,多出现在湘南地区,西南急流北推到长江中下游地区时,湘北也会出现暴雨。副高型降水分散,在湘西北、湘北及湘东南地区均出现强降水,局地性强,对流性明显。(2)“4·30”过程暴雨区处于上下一致西南风中,在切变线南侧辐合上升、西南急流和地面辐合线共同影响下湘东北出现暴雨,属于强西南急流型暖区暴雨;而“7·17”过程,副高脊线控制湖南,受中低层弱切变和地面中尺度气旋影响,湘西北出现暴雨,属于副高型暖区暴雨。(3)“4·30”过程暴雨区上空垂直螺旋度均为负值,700 hPa存在负值中心,意味着700 hPa切变线造成暴雨区强辐合上升,导致强降水发生;“7·17”过程,垂直螺旋度呈“上正下负”结构,900 hPa高度强气旋性旋转辐合最强,表征近地层中小尺度系统影响造成暴雨。“4·30”过程水汽输送和辐合比“7·17”过程更强。“7·17”过程比“4·30”过程低层热力不稳定能量更大且热力不稳定层结更强。β中尺度辐合线和γ小尺度气旋分别为“4·30”过程和“7·17”过程的触发机制。

广东前汛期一次锋前暖区暴雨触发机制分析

利用ECMWF的ERAdata再分析资料、Micaps实况等数据,对2015年5月22—24日的广东大范围强降雨过程进行分析,结果表明:该次过程是一次典型的华南前汛期降雨过程,过程中存在明显的两种性质降雨,即粤西北由南支短波槽、低涡、切变线造成的锋面型暴雨,而珠江口及其东侧的暖区暴雨主要是由西南低空急流脉冲引起的;珠江口及其东侧的暖区暴雨的触发机制主要为中尺度能量锋、地面辐合线以及地形等。

2016年4月23日福建省暖区暴雨过程成因分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°逐六小时的全球再分析资料、风廓线和雷达回波及常规观测资料,对2016年4月23日福建省暴雨过程成因进行了分析。结果表明:西南低空急流和超低空急流是这次暴雨的主要影响系统,暴雨主要位于超低空急流左前侧的辐合区内和地面层辐合线附近,在低层辐合线的东南侧不断有回波生成,回波在西南气流的引导下往东北方向移动,同时超低空急流增强和北推的过程亦是回波开始有组织的发展和往东北移动过程;V-3θ图分析对这次暴雨天气有较好的指导作用;与低空急流相对应的低层正涡度中心是暖区暴雨的一个重要指标;高湿高能区的存在表明有湿热能量集中,的锋区和上干下湿的对流不稳定有利于激发释放大量不稳定能量,易产生暴雨天气。因此的锋区对暖区暴雨有着较好的指示意义。

一次暖区暴雨的诊断分析

利用实况常规气象资料、NCEP每天4个时次1°×1°再分析资料、FY2C卫星资料及地面自动站资料,从天气形势、动力和水汽等方面综合分析了2011年5月上旬清远市的一次强降水天气。结果表明:这次强降水天气是广东处于地面变性高压脊区的情况下,回流东风与偏南风辐合所触发的华南暖区回流暴雨;西南低空急流在这次暴雨的生成中不仅起了输送热量和水汽的传送带作用,由于其脉动式的风速变化具有强烈的不稳定性,更容易触发中尺度系统的形成,导致暴雨产生;这次强降水的水汽主要来源于南海,华南北部存在明显的水汽辐合区和强烈的位势不稳定区,与暴雨发生区域相对应;红外云图上显示先后有2个强对流云团影响清远地区,后一个云团云顶亮温较高,对流发展更旺盛,这与降水强度更大的实况相一致。另外,造成这次强降水天气漏报的主要原因有2个:一是对华南地区850 hPa西南风速脉动式的变化没有预报出来,另外对辐散式的低空急流不够重视;二是地面弱冷空气对华南地区影响比预想中要明显,地面变性高压脊南部的偏东风一直吹到了华南中部粤桂交界附近,形成了触发暖区回流暴雨的有利条件。

湖南夏季2次暖区暴雨的对比分析

利用高空、地面气象观测资料、NCEP格点再分析资料以及多普勒雷达资料,对比分析湖南2019年7月7—8日(以下简称07.08暴雨)和2019年7月12—13日(以下简称07·13暴雨)夏季2次暖区暴雨天气过程,探讨2次暴雨发生发展的天气学条件差异。结果表明:(1)暖区暴雨形成时,地面均有热低压倒槽发展,地面辐合线加强触发暖区暴雨的发生,850 hPa和700h Pa的低空急流均明显加强。(2)两次过程中比湿均超过14 g/kg;散度场均是低层辐合、高层辐散的配置,非常有利于垂直上升运动的发展,强降水均出现在假相当位温梯度大的区域。

2016年5月9日闽北暖区暴雨特征分析

利用常规气象观测资料,分析2016年5月9日闽北地区暖区暴雨天气过程的形成机理,并对其物理量场进行诊断分析。结果表明,此次暴雨过程发生在高空槽的西南急流中。锋前暖区中边界层内浅薄冷空气侵入、地面中尺度辐合线是暖区暴雨触发的关键因素。东西向的中尺度雨带对雨区分布和强度起到了决定性作用。物理量场诊断分析表明,强降水期间,闽北上空湿层深厚,不稳定能量堆积,高层辐散,低层辐合,有利于强降水的发生。

相似环流背景下粤西沿海暖区降水迥异的对比分析

在相似的大气环流背景条件下,2020年6月2日和3日广东粤西沿海的降水特征出现了较大差异,其机理机制值得深入探究。基于ERA5再分析资料、风廓线雷达产品和实况观测数据等,对比分析了这两日粤西沿海大气环流和物理量场的差异,并讨论了低空急流对该区域暖区降水的触发和维持机制。结果表明:当低空西南急流轴位于桂东,南海西北部边界层偏南急流在夜间加强,其前侧到达粤西沿海且长时间维持时,边界层偏南急流前侧风速辐合和粤西沿海地形对偏南向气流的阻挡作用造成的动力辐合抬升有利于该地区对流触发,同时冷池的存在和维持有利于粤西沿海暖区暴雨的发展和维持。当低空急流显著加强且东扩北收,边界层急流转为西南向并伸展至珠江三角洲北部时,不利于粤西沿海对流触发和发展。

2016年华南地区一次大暴雨过程的空报原因分析

2016年4月22日06时中央气象台对中国南方地区发布24 h大暴雨、暴雨预报,但实况却以小雨天气为主。本文利用常规探空和地面观测站资料、ERA-Interim再分析资料和ECMWF预报资料,对这次个例空报的原因进行了探讨,同时用同一地区另一出现了暴雨的个例作对比分析。结果表明:高空低槽东移加深,槽前西南急流发展是我国南方暴雨常见的一种天气形势,但22日08时—23日08时西南急流中低层存在辐散,且比湿值小、湿度层浅薄,没有上下一致的上升运动,水汽通量辐合高度偏低,动力和水汽条件均不利于出现较强降水;21日20时—22日08时华南地区出现一次短历时强对流天气后,K指数、对流有效位能(CAPE)和Si指数持续偏低,假相当位温(θse)等值线密集区(锋区)偏北,不稳定能量弱,能量条件不利于继续出现较强降水。数值模式对这次过程存在较大预报误差,但700 h Pa以上较低相对湿度不利于出现大暴雨天气,一定程度上能对降水落区进行订正。分析对照个例表明,如果中低层存在弱辐散场,但水汽条件较好,也能出现较强降水;因此,从华南槽前类暖区暴雨环境场看,中低层较高比湿(高于平均值2~3 g·kg-1)、较好的边界层触发条件、较深厚的上升气流与更强对流不稳定都可能是我国南方春季暖区暴雨重要的预报思路。

湖北省一次暴雨落区预报偏大原因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料和EC等数值模式预报资料,分析了湖北省2017年6月23日暴雨到大暴雨天气过程,得出此次暴雨过程预报落区偏大、范围偏北的原因。此次过程的天气形势背景为发生在副高外围西南急流出口区左侧、切变线和风速涌线南侧的暖区暴雨,范围小、雨带集中;副高脊线偏西偏北,西南急流中心轴偏北偏东,急流北界偏南、偏西分量较大,不利于江汉平原到鄂东北出现大范围暴雨天气;过于信赖EC形势预报导致了此次暴雨预报出现偏差,暖区暴雨可多参考华东模式;当上下层西南急流都很强盛时,特别需要警惕在暴雨过程前期西南急流加强过程中可能出现的暖区暴雨。

盘锦地区一次短时暴雨天气诊断分析

应用环境场分析、物理量场诊断,对2015年7月29日盘锦地区暴雨的形势背景、低空急流、水汽输送、垂直运动、中小尺度系统和对流云团进行分析。结果表明:在高空系统前倾及200 h Pa极锋急流分流区背景条件下,高层的强辐散造成的抽吸和通风作用,配合700 h Pa切变暖区与925 h Pa低空急流附近激发出的中小尺度系统是这次暴雨产生的直接原因;"V"型强对流云团的生成、移动与强降水的发生密切相关。