北京“23·7”极端强降雨特征和成因分析

利用北京地区加密气象站、补盲的北京市规划和自然资源委员会雨量站、双偏振雷达、风廓线雷达、GPS水汽等观测数据和ERA5再分析数据,对北京“23·7”极端强降雨阶段性特征和成因进行了分析。结果表明:“23·7”极端强降雨累计降水量(331 mm)和单点最大降水量(1025 mm)均打破历史纪录,最大雨强(126.6 mm·h^(-1))排名历史第二位,具有显著的极端性。强降雨可分为5个阶段,其中第Ⅱ和第Ⅳ阶段降水量分别占过程累计降水量的37.1%和39.7%,第Ⅳ阶段雨强更大,对应急流更强,高温、高湿特征也更明显。地形对降雨的增幅作用显著,降水量在海拔100~300 m山区迅速增加,极大值出现在海拔约400 m的山区,第Ⅱ(第Ⅳ)阶段山区平均降水量和小时雨强分别是平原的2.1(3.0)倍和2.0(2.7)倍;第Ⅱ阶段主要为地形对急流的直接抬升,第Ⅳ阶段为地形绕流辐合和直接抬升共同作用。7月31日上午(第Ⅳ阶段)边界层急流出口区与低空急流入口区耦合导致低层上升运动增强,促使西部山前β中尺度对流系统由块状发展成线状并有γ中尺度涡旋产生,该β中尺度对流系统北上时形成短暂的列车效应,引发了西部山区8个站次100 mm·h^(-1)以上的极端短时强降水。

桂林“5.22”极端强降雨过程的观测分析

2023年5月22日凌晨至上午,桂林市区北部发生极端强降雨,1 h和3 h雨量均突破当地历史记录,导致严重城市内涝。利用常规观测、地面加密自动站、多普勒天气雷达以及ERA5再分析等资料对此次强降雨过程进行分析。结果表明:(1)过程发生在副热带高压边缘,受低层切变线和地面冷锋南下影响,持续增强的西南急流为极端强降雨提供充足的水汽和能量;(2)强降雨回波由线状对流演变,线状对流与地面冷空气适时相遇,移向和形态发生改变,同时其西侧不断发展的新生单体加入形成“列车效应”,导致极端降雨产生,且降雨回波呈现低质心高效率的特征;(3)弱冷空气适时入侵,增强对流降雨并加强冷池出流,在其前沿的暖湿区域中触发新生对流,有利于强降雨的发展和持续;(4)对流单体在东移过程中通过云桥合并和云体扩大发展两种方式合并形成新的云团,并迅速发展,使降雨增强,对流单体之间的相互作用和合并是强降雨持续和加强的主要机制;(5)国内多家业务模式均低估此次过程雨强,预报降雨中心存在偏差,主要原因是模式预报地面冷空气影响时间出现偏差。

珠江三角洲地区一次局地极端强降雨的大气环流条件及其可预警性分析

应用常规气象观测资料、多普勒天气雷达产品,结合ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料,对2021年8月1日17:00-19:00发生在广东省佛山市南海区的局地短时暴雨进行分析,结果表明:短时暴雨发生的环流背景是前倾槽配合850hPa的切变线;中层强的上升运动和低层源源不断的水汽输送为本次过程提供了有利的动力条件和水汽条件;地面长时间存在的气旋性涡旋和辐合区可能是造成此次强降雨的重要原因之一。本文还对此次极端强降雨的气象服务工作进行分析,总结了工作经验,为今后重大气象服务提供参考。

桂北一次极端强降雨过程宏微观物理特征分析

利用环江站降水现象仪雨滴谱资料,结合雷达资料、全球再分析资料(FNL资料),分析了桂北地区2022年6月20日“龙舟水”极端强降雨过程的宏微观物理特征。结果表明,此次过程受短波槽和西南急流影响,桂北地区水汽条件和动力条件较好,深厚湿对流发生发展条件有利,“列车效应”导致环江站短时强降水持续出现;雨强与雨滴直径、雨滴数浓度有较好的对应关系,强降雨时段比弱降雨时段具有更大的雨滴直径和更高的雨滴数浓度;不同降雨时段平均谱均呈单峰结构,数浓度峰值均位于0.7 mm粒径附近。

汛期极端强降雨过程成因及气象服务分析

汛期是一年中降水量最大、最集中的时期,虽带来丰富的水资源,但容易引起洪涝灾害。2018年8月1日至3日青海省东部地区出现了极端强降雨天气,乐都中坝乡中坝水库两日极端强降雨破历史极值,形成累积效应,致使部分地区出现暴雨洪涝,对社会经济和人民生活产生极大影响。青海省气象部门凭借丰富的预报经验和敏感的服务意识,进行了多元化、无缝隙的气象服务,为政府部门指挥抗灾救灾提供了科学依据。本文从监测、预报预警、气象服务等诸方面,对此案例气象预报和服务进行深度剖析,提炼出决策气象服务的亮点,总结出强降雨气象服务的不足,提出预报服务改进思路和措施,积累极端强降雨气象服务经验,为今后极端事件的气象服务提供参考。

东部地区极端强降雨过程决策服务分析

2018年8月1~3日,青海省东部地区出现了极端强降雨天气,致使部分地区出现暴雨洪涝,造成重大经济损失和人员伤亡。汛期,降水量为历史同期最多,列历史第1位。青海省气象部门全力以赴,开展气象服务,为政府部门指挥抗灾救灾提供了科学依据。本文对此次案例从监测、预报、服务等方面进行全方位分析,以期为今后极端天气决策服务起到借鉴作用。

一种针对城市极端强降雨风险早期识别的方法

结合“7.18河南特大暴雨”灾害事故背景,针对易造成城市内涝灾害的突发性极端强降雨提出一种极端强降雨风险早期识别的方法。基于气象水文部门的实时雨量大数据,实时监测区域内的短时极端强降雨灾害时空分布,对山区和沿海、城市和乡村等不同地区1小时、3小时、6小时、24小时等极端强降雨进智能频率风险分析和可视化展示,实现短时极端强降雨及可能引发次生灾害风险的早识别,为精准研判、精准调度、精准指挥提供智能解决方案。

台风利奇马(1909)极端强降雨观测特征及成因

利用自动气象站资料、FY-2G卫星TBB(black body temperature)产品、多普勒雷达组网资料和NCEP FNL分析资料对超强台风利奇马(1909)极端强降雨观测特征、热动力结构演变和水汽输送进行分析。结果表明:此次台风大暴雨覆盖华东大部,极端强降雨区(过程雨量超过350 mm)位于浙江东部和山东中部,21个国家级气象站突破日雨量历史极值;副热带高压、台风和西风槽相互作用以及华东沿海强劲东南风急流为台风利奇马(1909)长时间维持与强降雨发生提供了有利的环境条件。浙江东部极端强降雨主要由发展极为强盛的台风本体产生,垂直深厚涡旋系统强烈的上升运动和台风眼墙区密实的深对流系统导致雨强大且降雨集中;而山东中部极端强降雨则与台风非对称结构演变和冷空气侵入密切相关。倒槽锋生、台风北侧3条螺旋雨带北移汇入及地形迎风坡处的列车效应导致山东中部远距离暴雨发生,随着500 hPa干冷空气从低层不断侵入,在台风西侧118°E附近形成向西倾斜的假相当位温锋区,暖湿气流爬升引发第2阶段稳定性降雨。

“12.7.21”西南涡极端强降雨的成因分析

利用常规观测资料、ECMWF分析场、区域自动站、多普勒雷达及SWAN系统产品等资料对2012年7月21日西南涡暴雨过程及盘龙极端强降雨进行分析。分析发现:此次过程是"北槽南涡"形势下,地面冷空气触发西南涡其东侧辐合上升运动强烈发展,高层强辐散,因而产生了对流性暴雨天气过程;冷空气从西侧侵入西南涡是925 hPa"S"形冷锋形成的直接原因,也是地面辐合线形成的重要因素;极端短时强降雨就发生在西南涡东侧中尺度雨带的中部偏北区域,有地面辐合线相配合,降雨最强时MCC冷云中心TBB达最低值。雷达回波表明:西南涡两侧冷暖空气的交绥促进了β中尺度气旋式环流的形成;偏南风低空急流为强降雨提供了充足的水汽,增强了中低层的垂直风切变,有利于强降水超级单体风暴的发展和维持;盘龙的极端短时强降雨是β中尺度气旋式环流中,伴随有深厚中气旋的强降水超级单体风暴在环流中心附近持续发展的结果。

哈密市一次极端强降雨过程决策气象服务分析

2018年7月31日~8月2日新疆哈密市出现1961年以来最强降雨过程,强降水时段出现在7月31日凌晨,此次过程具有降水范围广、累计雨量大、小时雨强强、造成灾害重等特点。强降雨过程引发的洪水导致哈密市伊州区射月沟水库溃坝,造成重大人员伤亡和经济损失。在这次强降水过程中,哈密市县两级气象部门预报准确、预警及时、部门联动、上下互动,及时响应并积极开展灾情调查,充分发挥了气象服务保障作用。本文通过分析此次过程中决策服务的特点和成效,积累气象服务经验,以期在今后的强降水气象服务过程中能够做出更好的成绩。

2020年5月17日崇左市极端强降雨过程分析

运用常规气象观测资料,对2020年崇左“5·17”极端强降雨过程进行成因分析。研究表明:在“5·17”崇左极端强降雨过程中,华北深槽引导冷空气扩散南下,高原不断有短波槽移入广西;低层低涡切变线位于桂中,崇左长时间处于低涡东南侧,西南气流加大,为强降雨输送充沛的水汽和能量;地面场上,强降雨中心与中小尺度辐合中心基本一致。环境条件分析表明,过程中不稳定能量大,抬升凝结高度低,低层有暖平流,暖湿层深厚,对流层中高层有干冷空气侵入,有利于对流的发展和维持。桂西南位于能量舌轴心附近;总温度变温中心对强降雨区有较好的指示作用;中南半岛一带的西南气流是此次强降雨过程的水汽主要来源,桂西南为水汽辐合大值区。卫星云图显示,沿切变有多个中尺度对流云团激发,呈后向传播形势,低层西南气流在强盛暖平流中激发出对流单体;系统移动缓慢,对流云团汇合形成MCC,长时间在崇左上空,造成致灾性强降水。雷达回波特征可见:强降雨云团为回波中心强、回波高度高、VIL值大的深厚对流系统,列车效应使降雨明显增大。

极端强降雨对立井浅部表土层冻结壁交圈的影响分析

赵固一矿西进风井净直径6.8 m,井深645.8 m,采用冻结法施工。极端强降雨后发现,在深部冻结壁已交圈情况下浅部冻结壁未能交圈。确定冻结壁浅表层出现“天窗”后,经过分析判断,决定采取防片孔反循环冻结方案,继续冻结施工一定深度的临时锁口,并且随后静态冻结,使得浅部冻结壁与临时锁口形成整体隔水墙,从而消除冻结壁“天窗”;加密测点,监测浅表地层的冻土扩展速度及井筒内外水位的升降。采取上述措施后,井筒顺利试挖。取得的经验可为类似复杂条件下冻结井筒的施工提供参考依据。

南宁市一次非汛期暖区极端短时强降雨形成原因分析

利用探空、卫星云图、多普勒雷达及加密自动观测资料,分析南宁市2020年3月25日极端短时强降雨的形成原因。结果表明,此次过程没有切变线及锋面参与,是一次弱强迫环境下的暖区暴雨过程,两支高空槽的存在提供天气背景场:高原槽东移使南宁上空处于上干冷下暖湿的对流不稳定状态,高原槽与副高的对峙促进低层双低空南风急流的生成和维持;南支槽则从抬升暖湿气流、槽前正涡度辐合上升及引导暖湿水汽输送三个方面为强降雨的发生提供优越的动力、热力和水汽条件;双低空南风急流为极端短时强降水提供充足的水汽和热力条件,超低空急流出口区的辐合和低空急流入口区的辐散出现的耦合配置,加强中尺度抬升和水汽辐合,促进对流的发生;925 hPa急流顶端的暖湿气团与桂北相对干冷气团形成的露点锋,是对流不稳定能量爆发的触发机制,在925 hPa东南急流顶端,露点锋南侧形成此次过程的最强降雨。

恩施州历史极端强降雨防范应对复盘推演——以恩施“2020.7.17”洪水为例

通过对历史暴雨洪水进行调查可以摸清恩施州历史极端强降雨情况及流域洪涝灾害发生规律,从而分析极端强降雨可能导致的流域洪水、城乡内涝、山洪地质灾害、堰塞湖、人员受困及断电断路断通信等情况,防范应对中存在的短板和隐患。针对复盘检视发现的问题隐患,结合工作实际不断完善预案方案,持续补短板、固底板、锻长板。充分认识近年来极端天气事件趋多趋频趋强趋广的变化特点以及对防汛工作的新挑战新要求,牢固树立底线思维、极限思维。为恩施州建设“两山”实践创新示范区,共同缔造幸福生活提供更加坚实的水安全保障。

基于IMERG卫星遥感数据的华南地区近20年汛期强降雨气候特征分析

利用20年(2001—2020年)多卫星联合反演的IMERG降水资料,分析华南地区强降雨区域气候差异,对比了南海夏季风爆发前的前汛期、夏季风爆发时期和后汛期三个阶段强降雨的时空分布特征和极端强降雨的日变化。结果表明:(1)华南地区多雨中心由不同时期的天气系统造成,前后汛期占全年雨量比值呈反相分布,两广沿岸暴雨占比明显高于其他区域,强降雨是华南地区多雨中心雨量的主要贡献。(2)广东近海强降雨有6月和8月双峰现象,海南强降雨单峰值在10月,两广其他区域的6月单峰态势与南海夏季风爆发密不可分。偏强夏季风在夏季风爆发时期只对两广沿岸区(北部湾)、区(阳江附近)和区(珠江三角洲)强降雨起到增幅作用,而在后汛期有利于整个两广沿岸和海南强降雨增多。6月上旬广东沿岸区和区(汕尾及其以东)是西南夏季风导致暖区暴雨的高频时期和多发地带。(3)海南强降雨在华南地区属极端性最高,并以午后时段极端强降雨为主,广东次之,广西最低。极端强降雨日变化又以两广沿岸晨雨特点最为突出,尤其凌晨至上午(5—11时)为区和区高发时段;广东内陆仅在夏季风爆发时期存在傍晚高峰时段。

株洲市地质灾害特征与降雨量的关系

利用2011—2021年株洲市地质灾害灾情调查资料,统计分析株洲市地质灾害特征,以2019年7月6—14日发生在湖南省株洲市的一次极端强降雨过程为例,分析株洲市地质灾害特征与降雨量的关系。结果表明:(1)株洲市地质灾害具有点多面广,规模小,突发性强等特征,地质灾害类型以滑坡为主,其次为崩塌。(2)日降雨量在 [50,150)mm,最大小时雨强在[20,30)mm·h^(-1),72 h降雨量在[200,300)mm,有效降雨量在400mm以上时,对地质灾害数量贡献率最大。(3)有效雨量作为地质灾害预警主要因子确定的地质灾害分级预警雨量阈值,经检验科学合理,可在应用中推广。

弱天气尺度背景下太行山极端短时强降水预报失败案例剖析

2015年7月31日夜间,太行山区出现极端短时强降水天气,石家庄和邢台的西部山区有5个雨量站雨量超过100mm,其中石家庄市赞皇县院头镇和邢台市临城县南中皋村最大雨强都超过50mm·h^(-1),3h雨量超过100mm,属极端短时强降水。数值预报、上级指导预报以及各级台站预报对暴雨均为漏报。本文利用常规高空地面观测资料、加密自动站观测资料、石家庄新一代天气雷达资料以及数值预报检验,反思该极端短时强降水预报思路和预报失败原因。此次极端短时强降水是发生在青藏高压东北侧高空西北气流的弱天气尺度背景下,预报的关键在于把握太行山东侧边界层偏东风与地形的作用、青藏高压加强使中层西北气流加强使垂直风切变加大、低层切变线东移影响、西南暖湿气流增强使水汽输送增加、中空干层与加厚的低空湿层叠加使对流不稳定性加强的特征。预报失误的主要原因是没有分析最大不稳定能量(订正CAPE值)导致对山西不稳定条件的低估,致使对山西雷暴在夜间的再次发展估计不足,同时预报员没能有效地使用非常规资料用于实时检验和订正数值预报结果,导致没能预见到雷暴下山增强的可能。目前对弱天气背景下强降水产生条件缺乏有效的概念模型,数值模式可预报性较差,未来需要提高预报员对观测资料的全面分析能力和对数值预报产品的释用能力,通过大量个例的研究发展有效的预报(概念)模型。

2020年5月中旬扶绥县一次极端降雨天气过程分析

利用自动气象站资料、NCEP再分析资料等相关气象资料对2020年5月中旬扶绥县一次极端降雨天气过程进行分析。结果表明:在此次天气过程中,500 hPa形势场上蒙古低涡促使高空槽逐渐朝东边区域移动,推动冷空气扩散南下;高原一带存在短波移入广西扶绥县一带;西太平洋副高十分强盛,对短波持续维持比较有利,导致强降水天气的发生;700 hPa形势场上,广西中部区域分布着切变线,切变线南边的西南气流较大,比较适宜水汽和能量的补充;850h Pa形势场上广西西南部一带属于低涡环流,长时间维持强辐合环流是扶绥县发生暴雨天气的主要原因;地面形势场上,暴雨天气中心和中小尺度辐合中心相符。此次极端降雨天气的主要水汽来源为西南气流。扶绥县一带属于高能区,总温度正变温中心与极端强降水区相对应;从探空资料来看,降水期间降水落区上空不稳定能量均较大,低空存在暖平流,西南气流越来越大,湿层非常深厚,对流层中高层有干冷空气侵入,有利于大气层结的不稳定能量积聚。雷达与卫星云图资料对强降水天气的发生发展具有一定的指示意义。

2023年夏季气象条件对农业生产的影响

2023年夏季(6-8月),全国平均气温为22.1℃,较常年同期偏高0.8℃,为1981年以来历史同期第2高。全国平均降水量为311.3mm,较常年同期偏少3.3%,但空间分布差异大。全国平均日照时数为661.6h,较常年同期偏少1.7%。全国夏收夏种期间多晴好天气,夏收夏种进展总体顺利,仅河南、陕西出现持续阴雨天气,夏收受阻。夏季大部农区光温适宜、降水充沛,利于秋收作物形成丰产群体;但京津冀和东北等地强降水导致部分农田出现渍涝灾害,华北黄淮和新疆等地高温极端性强,北方和西南部分农区出现阶段性夏旱,导致部分秋收作物长势偏弱,产量下降。

福建永泰上新厝滑坡发育过程及形成机理分析

台风暴雨条件下滑坡岩土体的非饱和土水耦合机制是制约滑坡发展的主要因素。目前,对于极端强降雨条件下的滑坡演化过程和形成机制研究成果较少。为此,以福建永泰上新厝滑坡为研究对象,通过大量现场地质调查、勘探、室内岩土体试验获取滑坡基本特征数据。以此为基础,建立滑坡非饱和土力学模型和渗流模型。通过计算和实际对比,逐步反演出滑坡的渗流状态、变形状态以及降雨对滑坡的影响过程,最终得出滑坡的形成机制。