“5.10”岷县短时暴雨斜压锋生特征和不稳定条件分析

利用常规气象观测资料、加密自动站雨量和NCEP l°×l°再分析资料,对2012年5月10日甘肃岷县一次短时暴雨并引发山洪的强对流天气成因进行综合分析。结果表明:此次致灾严重的局地性短时暴雨的影响系统斜压性显著,500 h Pa高空槽后较强冷平流和槽前暖湿平流强烈交汇,地面到500 h Pa锋生作用明显。从天气系统基本配置类型看,500 h Pa斜压槽、700 h Pa低涡切变及暖湿气流、地面冷锋是这次强对流过程的影响系统。物理量诊断表明,中低层冷暖平流较强,锋生函数在10日午后明显增强,锋生函数正值区前侧出现强中尺度雨团,雨团朝锋生函数梯度方向移动。此次强对流过程中,大气为条件不稳定,700—300 h Pa温差达-49℃。斜压锋生作用的逐渐增强导致不稳定条件增强,进而导致上升运动发展,是产生本次短时暴雨天气的根本原因。

SWCWARMS及ECMWF模式对四川盆地暖区型和斜压锋生型暴雨预报检验分析

利用2014~2016年5~10月四川盆地所有观测站资料及SWCWARMS模式、ECMWF模式同时段20时起报的24h累积降水资料,基于邻域法FSS、ETS评分指数检验了两模式对于高能暖区型暴雨及斜压锋生型暴雨预报的预报性能。主要结论为:(1)两种类型暴雨过程平均误差均是SWCWARMS模式较ECMWF模式大,且误差值为正,表明模式以湿偏差为主;(2)高能暖区型暴雨FSS评分各降水量级各空间尺度均是SWCWARMS模式高于ECMWF模式;斜压锋生型暴雨50mm以下量级降水在36km以下空间尺度ECMWF模式FSS评分高于SWCWARMS模式,54km以上空间尺度SWCWARMS模式评分较高,大暴雨量级降水各尺度下均是SWCWARMS模式评分较高;(3)高能暖区型暴雨ETS评分暴雨、大暴雨量级SWCWARMS模式评分较高,中雨、大雨ECMWF模式预报更优;斜压锋生型暴雨ETS评分,中雨、大雨及暴雨量级降水预报ECMWF优于SWCWARMS,大暴雨量级SWCWARMS模式预报更优。

陇东南汛前期2次斜压锋生类短时强降水过程动力特征对比

2019年4月19—20日(简称“4·19”)和4月26—27日(简称“4·26”)陇东南出现2次区域短时强降水天气过程,利用常规气象观测资料和ERA5再分析资料,通过诊断锋生函数、温度平流、垂直风切变等物理量对2次过程的动力特征进行对比分析。结果表明:(1)2次过程均存在高空冷平流、低层冷暖气流交汇,地面分别有明显的冷锋和冷式切变辐合线,属于斜压锋生类强对流。(2)在同样显著的斜压大气环境条件下,2次过程动力特征存在明显差异,“4·19”过程冷空气较为深厚,中、低层强冷平流驱动低层锋生,对流发生在锋面强迫抬升的动力不稳定条件下,呈现出锋面降水特征;“4·26”过程低层及近地层有冷空气扩散,对流发生在近地层锋生与低空急流共同作用下,由热力不稳定主导,对流性降水特征显著。(3)700 hPa和850 hPa锋生函数可分别定量描述低层和近地层影响系统的时空分布和演变特征,由于近地层触发系统受地形影响难以界定,尤其“4·26”过程低层及近地层冷空气路径复杂,锋生函数可作为近地层触发系统判定的物理量指标。

变形场锋生条件下斜压锋区上对称波包的发展

文中用 WKBJ方法讨论了叠加在 Hoskins- Bretherton( 1 972 )变形场锋生模型背景上对称斜压波包的发展问题。在锋区斜压气流对称稳定的条件下 ( F2 N2 - M2 =q>0 ) ,大尺度变形场强迫、锋生环流的作用及锋生过程引起的稳定度参数 ( F2 ,N2 ,M2 )的个别变化也会对对称扰动的发展产生作用 ,变形场锋生和锋区环流的上升支下方有利于对称扰动发展 ,而锋区附近非地转垂直切变和稳定度参数的变化对扰动的影响则与对称扰动的结构有关。

鄂东南一次斜压锋生型强对流天气分析

主要利用常规气象观测资料、NCEP的1°×1°逐6 h再分析资料、多普勒天气雷达等资料,从天气形势、影响系统、中尺度分析、物理量条件、天气雷达回波特征等方面,对鄂东南一次强对流天气进行分析。结果表明,本次过程是一次斜压锋生型强对流天气过程,具有深厚的锋面大尺度的动力强迫抬升条件,并且具有微湿下击暴流的特征,易造成雷暴和地面大风;具有先"干侵入",后"湿增长"的水汽特征,极不稳定层结、中等到强的垂直风切变,强的动力触发条件,有利于风雹发生;影响本次强天气的主要回波为弓形回波,由3个强对流单体组成,都具有明显的后侧"V"型缺口和较明显的前侧"V"型缺口回波,使对流加强并易造成地面破坏性大风,此外,ET与VIL特征显示,本次过程具有产生小到中等强度冰雹的潜势,但并不利于产生大冰雹。

塔里木盆地北缘一次局地极端暴雪天气异常机制及成因

2021年4月2日塔里木盆地北缘拜城县出现突破历史同期极值的灾害性暴雪。利用ERA5高分辨率再分析资料、自动气象站观测资料和FY-2G卫星资料,分析了极端暴雪天气环流异常、多尺度环流特征及物理机制。结果表明:(1)高层伊朗高压及低纬东风气流的异常导致中亚低涡与高原低涡异常结合,加强了低层异常东风气流,东风急流引导南海、孟加拉湾暖湿空气沿河西走廊到达塔里木盆地中部,使得水汽辐合及垂直上升运动加强,在地面辐合线触发下,产生极端降雪天气。地面冷高压稳定维持,导致塔里木盆地持续降温,而拜城位于海拔1000 m以上的浅山区,二者共同作用,造成拜城4月降水相态仍然为雪。(2)垂直位温梯度和西风异常导致湿斜压不稳定发展,形成低层锋生和高层及近地面湿位涡异常,而锋生作用和湿位涡异常又通过垂直运动变化影响降雪的发生发展。对于拜城而言,起决定作用的是中层的上升运动及300~500 hPa的垂直风切变。(3)中尺度云团不断发展并向东北移动经过拜城县上空,增加了降雪持续时间和降雪强度,移动方向和传播方向的一致性则决定了中尺度云团生消演变特征。研究结果可加深对塔里木盆地局地极端暴雪成因的认知,为精确预报、精准服务提供科学支撑。

2013年春季一次强飑线过程中尺度特征研究

运用多种观测数据,结合WRF模式分析了2013年3月19日发生在黔湘地区一次飑线形成期的中尺度特征。(1)此次飑线发生在高空500 hPa槽前的西南气流中,地面冷锋附近。环境风为西南向,且垂直于飑线长轴的分量小于沿着飑线长轴的分量。(2)飑线东、西两段存在显著差异:东段所在环境干燥,下沉对流有效位能DCAPE大,故雷暴大风强而短时强降水弱,对流单体初始于锋区及冷空气一侧,呈碎块状分布;西段环境湿润,短时强降水和冰雹集中,对流单体出现于地面锋区附近中尺度辐合线内,辐合线持久,其上辐合中心处不断有单体新生。(3)此次过程有重力波作用,且飑线西段重力波特征更明显。急流中的波动与中尺度辐合线相交,波动上升气流叠加辐合线上升运动,引起对流发生并迅猛发展,使得对流单体趋向于沿着波动等振幅面排列成带状,进而形成飑线。(4)旧单体南、北两侧均有新对流单体发生:北侧新单体高、低层重力波反相位叠加,对流受到抑制;南侧的新单体高、低层波动同相,上升气流加强,对流得以发展;新旧单体不断迭代更新,飑线整体向东南传播。

凉山州两次强降水天气过程特征对比分析

利用水平分辨率1°×1°的NCEP6h再分析、新型监测和常规观测等资料,对2022年6月下旬的两次区域性强降水过程进行对比分析。结果表明:两次过程雨带均为自东北向西南移动,大雨及以上落区集中在凉山东部、北部、中部地区,200hPa高层辐散产生“抽吸作用”,500hPa、700hPa高原低槽东南移,地面辐合线触发对流发生;“6.23”过程满足低层暖平流强迫类强对流天气类型,“6.27”过程符合斜压锋生类强对流天气的基本特征;并且,低、中、高层影响系统的位置、强度和移动路径配合,降水区域上空的不稳定层结突出和水汽输送畅通,以及过程中有冷空气补充、干区侵入或逆温层的阻挡等参与,是凉山州强对流天气的主要影响因素。

白鹤滩水电站坝区灾害性大风特征分析

白鹤滩水电站地处我国地势第二级阶梯与第一级阶梯交界处横断山脉,地形复杂。受多种天气系统影响,加之特殊复杂的下垫面,大风天气频繁,平均每年发生7级以上大风日数达235 d,占全年总日数的64.2%。分别从时间、空间和气候变化方面分析坝区新田自动站气象资料、NCEP格点资料大风变化规律,具体分析了9级以上各级大风个例特征、瞬时风速、10min最大风速持续时间、坝区9级以上不同等级风速持续时间等大风预报指标,旨在进一步完善9级以上灾害性大风的预报方法,提高电站灾害性大风预警预报气象服务水平。

2020年1月初怀化一次罕见强对流天气过程分析

利用国家气象观测站常规探测数据、怀化区域自动雨量站和雷达数据以及NCEP1°×1°再分析资料,对怀化2020年1月初一次罕见的强对流天气过程进行了研究分析。结果表明:此次强对流天气在怀化南北部表现出不同的特征,中北部强对流天气属于高架对流类,南部属于斜压锋生类,且强度明显强于中北部;“上干下湿”特征、较强的下沉对流有效位能以及强的垂直风切变,有利于产生雷暴大风、冰雹等强对流天气;中北部受逆温层抑制作用,而南部与中北部相比具有更有利于强对流天气发生发展的水汽条件、辐合上升运动条件以及不稳定条件,这也是造成两者差异的主要原因。雷达分析表明,怀化南部发展较高的强回波单体是造成局地短时强降水出现的主要原因,超级单体导致出现冰雹,低仰角速度大值区预示着雷达大风的产生,风廓线中中层干侵入现象对强对流天气开始、结束有较好的指示意义。

冬季蒙古反气旋和伊朗反气旋的年代际变化特征

根据NCEP/NCAR再分析资料,采用客观判定和追踪方法,研究了1948~2013年欧亚地区冬季温带反气旋的年代际气候变化的活动特征。结果发现,反气旋的高频分布区也是反气旋气候变化最大的区域,其中蒙古高原和伊朗高原的反气旋最活跃。反气旋的频数和强度既有长期趋势也有年代际变化。蒙古高原和伊朗高原的反气旋频数具有明显的年代际变化特征。反气旋频数具有2~6年和16~30年周期,且具有变频特征。EOF分解发现蒙古高原和伊朗高原的反气旋频数分布均在较高纬度和较低纬度地区呈现显著相反的偶子极态分布形式。蒙古高原的反气旋强度的变化基本可以体现欧亚大陆反气旋强度的变化。反气旋分布和强度的年代际变化可以用对流层低层经向温度梯度表示的斜压锋的位置和强度的年代际变化来解释,但斜压锋对欧亚反气旋的影响具有区域性。蒙古高原的反气旋在1960~1975年50°N以北较多,1990~2005年50°N以南较多的偶极子态变化与80°~120°E区域的斜压锋纬度位置自55°N南移到45°N有密切关系,30°~80°E区域的斜压锋纬度位置变化不能单独解释伊朗高原反气旋偶极子态年代际变化。自21世纪00年代中期斜压锋偏强对反气旋强度偏强有重要影响。

2014年2号热带低压导致福建闽西北灾害成因分析

2014年8月19日,南海热带低压在福建漳浦沿海登陆后北上,造成福建闽西北大暴雨并引发洪涝地质灾害,受灾人口近10万人,因滑坡死亡4人,直接经济损失2.5亿元。各种数值预报模式对这场暴雨强度和落区的预报都有较大误差。利用自动站加密观测资料、雷达产品、常规天气图对这场大暴雨过程进行分析,结果表明,南海热带低压登陆北上后与冷空气共同作用造成了此次大暴雨。大暴雨是在高空槽东移、中低层切变、锋面南压和南海热带低压北上天气背景下产生。热带低压登陆福建后靠近冷空气带来的湿斜压锋区、中低层切变附近的正涡度区和高空槽前西南急流轴之右侧的高空辐散区,强度得到维持。热带低压北上为暴雨区上空输送了大量高能高湿的水汽,并与南下冷空气相互作用,不稳定条件和上升运动明显加剧,触发了对流的发展。南海热带低压云团与西风槽前对流云团在闽西北上空合并,对流云团获得进一步发展。大暴雨落区与湿斜压锋区、对流不稳定区、高低层正负湿位涡叠加区和垂直上升区有很好的对应关系。

福建省两次冰雹天气过程环境场配置条件分析

利用各种常规和非常规资料，分析了2013年3月19和23日福建省两次冰雹天气过程的形成机制。结果表明，19—20日过程为锋前暖区强迫所致，23—24日过程为斜压锋生所致。大气层结不稳定和高CAPE值为强对流发展提供了必要的热力条件；而中层冷空气的侵入加剧了大气层结的不稳定，使对流发展加强；最大上升运动中心高于0℃层高度以及强的风垂直切变有利于冰雹形成。

2013年3月中下旬两次强对流天气过程综合条件对比分析

本文综合利用各种观测资料，对福建省2013年3月中下旬两次强对流天气过程的不同特征进行了对比分析，结果表明：19～20日过程为锋前的低层暖平流强迫所致，在地面强烈发展的低压倒槽区中，地面辐合线触发了典型的超级单体，冰雹和雷暴大风造成的灾害尤其严重。23-24日过程为斜压锋生所致，配合中低层切变线的强烈辐合抬升形成的动力强迫，风暴结构特征以多单体或超级单体的断线型回波为主，产生较为明显的短时强降水、局地伴有大风、冰雹。

2018年湖南首场风雹天气成因分析及预警探讨

利用常规观测资料、NCEP逐6 h再分析资料、FY-2G卫星TBB资料及多普勒天气雷达资料对2018年3月4日湖南首场风雹过程进行综合分析,并探讨其预报预警着眼点,分析结果表明:(1)本次风雹过程先后经历“低层暖平流强迫”和“斜压锋生”两阶段。第一阶段:湖南受强烈发展的暖湿气流影响,对流由地面中尺度辐合线触发,以层积混合型回波为主,东移北上,前侧有线风暴发展;第二阶段:对流由冷空气前沿的锋面触发,以积状云降水回波为主,东移南下,多超级单体风暴发展。(2)该过程SI指数明显偏低、CAPE、DCAPE及垂直风切变明显偏高,使得该次风雹过程具有一定极端性;第一阶段表征雷暴大风的DCAPE的范围更广、强度更强,且中层干层明显,有利于成片雷暴大风的出现;第二阶段湘南的水汽、动力因子较第一阶段增强,但范围相对集中,随冷锋南下,0℃和-20℃层高度下降有利于冰雹的出现。(3)短临预警方面,低仰角速度大值区、大的风暴移动速度、持续多个体扫的中气旋是本次风雹过程最关键的预报着眼点。

双偏振雷达产品在福建强对流天气过程中的应用分析

利用高空地面资料和厦门双偏振雷达资料对2016年12月21—22日福建东南部沿海出现的一次冰雹、短时强降水强对流天气过程进行分析。结果表明,21日午后的冰雹天气是在暖区内西南气流暖湿强迫背景下产生的,21日夜里的强降水天气则是斜压锋生类强对流天气。利用双偏振雷达产品可分析出冰雹的相态演变:明显的冰雹特征(Z_(DR)≤0、回波强度≥55 dBz)首先出现在0℃层附近,后向上向下发展,高层出现三体散射现象,但由于干湿球0℃层高度相当,融化层厚度厚,午后地面温度超过20℃,冰雹在下降过程中Z_(DR)、K_(DP)由负值转正值,表明冰雹逐渐融化成大雨滴或外包水膜的冰雹;三体散射回波强度15～20 dBz区域,对应的Z_(DR)出现由负极值到正极值的突变区,CC<0. 7,呈现非气象回波的特征。短时强降水对应Z_(DR)、K_(DP)随反射率因子的增大而增大,CC>0. 97,说明强降雨是由大量粒子较大的雨滴造成的。

“96.8”河北特大暴雨地面中尺度系统分析

通过常规气象资料、卫星云图及地面加密观测资料的诊断分析发现，在影响河北产生“９６．８”特大暴雨的两个中－α尺度云团中，有６个地面中尺度雨团（１小时降雨量≥１０ｍｍ，生命史≥３小时）先后形成，与之伴随的有多个地面中尺度系统，它们的形成及活动、发展都与地面湿斜压锋区及地面辐合场的分布有重要关系。

远距离热带低压影响下山东半岛特大暴雨成因分析

利用实时气象资料、卫星云图和NCEP 1°×1°再分析资料结合湿位涡的诊断分析,对2006年7月27日位于山东半岛沿海的威海市受远距离热带低压影响发生的特大暴雨过程进行了研究。结果表明:整个过程中主要有三个对流云团活动,高低空急流的耦合作用以及高层的强辐散为云团的产生提供了有利的环境流场;强对流天气发生在锋前暖区内,特大暴雨落区与能量锋区有很好对应;低空正涡度分布与暖平流的输送为山东半岛特大暴雨提供了动力和热力条件;对物理量场与湿位涡湿斜压项MPV2的时空演变分析表明,高、低空急流在不同时段所起的作用对雨强的变化起决定作用,MPV2>0区域始终位于低空急流核的前方。

双流机场雷暴天气特征及天气形势分类研究

利用双流机场2013-2018年逐小时气象观测资料、欧洲中心ERA5再分析资料、MICAPS常规气象资料以及多普勒天气雷达反射率因子资料,从双流机场雷暴天气的时空特征和分类特征两方面,对双流机场雷暴天气进行分析。结果表明:2013-2018年双流机场发生的雷暴有77.03%伴有降水,夏季发生的雷暴次数占全年总次数的50%以上,并具有“夜雷多、日雷少”特征。持续时间在3 h以内的雷暴占比82.7%。雷暴在机场的偏东方向发展最为活跃。依据雷暴所处环境场的斜压锋生作用和热力条件的差异,将双流机场的雷暴天气分为冷平流强迫类、暖平流强迫类、斜压锋生类和弱平流类。冷平流强迫类雷暴是高空西北冷空气起主导作用。雷暴发生时双流机场多位于500 hPa槽后,对流层中上层风向随高度逆转,大气层结的不稳定能量较强,形成的雷暴常伴有大风、冰雹或局地短时强降水。雷达回波图上表现为积状云和层状云混合性降水回波。暖平流强迫类雷暴是强盛的偏南暖湿气流起主导作用。雷暴发生时双流机场多位于500 hPa槽前,对流层中低层风向随高度顺转。大气层结的不稳定能量相对较弱,但大气层结整体湿润,易出现短时强降水。雷达回波图上表现为以层状云为主的降水回波。斜压锋生类雷暴发生于中低层冷暖空气强烈交汇的背景下,锋生作用显著。雷暴发生时大气斜压性较强,动力条件较好,易形成多种天气现象相混合的强对流天气。雷达回波图上本场附近有由多个雷暴单体侧向排列、呈东北-西南向的弓形回波带。弱平流类雷暴发生于大气斜压性弱的背景下。雷暴发生时大气近似准正压状态,锋生函数小、温度平流不明显。大气水汽的水平分布较均匀,近地面为高温高湿,低层有不稳定能量积累,当配合适当的触发机制,可克服对流抑制形成伴有雷阵雨、阵性大风的雷暴天气。雷达回波图上本场周围分散着许多范围小、强度弱的回波,典型特征不明显。

龙岩地区2次强对流天气对比分析

2014年3月28-29日,龙岩市部分县市连续遭受冰雹、雷雨大风等强对流天气袭击,文中利用高空、地面观测资料、雷达观测资料等,对28日和29日过程的不同特征进行了对比分析,结果表明:(1)28日过程属低层暖平流强迫所致,在地面低压倒槽暖区中,低层风速辐合和地形作用触发了对流天气,冰雹和短时强降水明显,局地伴有强的短时大风。29日属斜压锋生类强对流过程,大风灾害范围广、局部伴有冰雹、短时强降水。(2)28日水汽条件比29日好,但是动力抬升作用明显比29日差。28日湿层明显比29日厚,更有利于短时强降水;29日深层垂直风切变比28日大,更有利于大风的形成。(3)28日的回波特征为超级单体,有明显的超级单体特征,而29日的对流天气是在系统性的飑线天气下产生的,组织性较强,强对流单体在对流带中发展。