基于WRF模式的云南短时强降水物理量特征

为了解云南短时强降水发生前本地化中尺度WRF(Weather Research Forecast)模式输出结果的物理量特征及其对短时强降水预报的作用,使用WRF模式对2016年云南主汛期(6—8月)5次短时强降水过程进行模拟,利用模式输出的高时空分辨率资料计算5次过程中85个样本在短时强降水发生前6 h水汽类、动力类及不稳定条件类的部分物理量值,使用箱线图分析各物理量的分布特征及其与短时强降水的关系,应用经验累积分布函数图确定各物理量的阈值。研究表明,水汽类物理量样本数据值分布较为集中,随着短时强降水的临近数值逐渐增大;动力类的6 km垂直风切变中位数值及平均值随时间变化很小,所有时次的6 km垂直风切变阈值均低于12 m/s,表明短时强降水发生前有弱垂直风切变;不稳定条件类中对流有效位能样本数据的离散程度较大,对短时强降水无指示意义;LI指数、K指数和700 hPa假相当位温样本数据离散度较小,其中K指数中位数值、平均值及阈值的上下限在短时强降水发生前1 h有显著增大的特征,且数据集中度达到最高,大的K指数值与短时强降水有较好的对应关系。使用物理量阈值推算短时强降水落点的方法对云南本地化WRF模式短时强降水的预报性能有改进作用。

庐山夏季台风暴雨物理量分析

利用地面观测资料和NCEP1°×1°格点再分析资料,对庐山夏季强降水的天气系统进行统计分析和物理量计算,结果表明:台风是庐山后汛期暴雨或大暴雨产生的主要天气系统;台风暴雨分为A型和B型两种降水类型;涡度、散度、螺旋度、垂直速度、水汽通量与水汽通量散度等物理量与台风暴雨关系密切,物理量特征阈值对确定台风暴雨预报有一定指导意义;24°N^30°N、116°E^120°E为物理量特征区域,各物理量在特征区域中超过阈值时,庐山极有可能有暴雨发生。

雅安市短时强降水天气模型及其物理指标特征

该文利用2010—2014年雅安市381个区域自动站雨量数据、Micaps实况资料以及NCEP再分析资料,选取这5 a典型的53个个例对其进行环流形势分型,结果表明:(1)影响雅安市短时强降水的环流形势主要包括:高原切变型、高空槽型、低涡型、副高控制型、两高切变型、台风外围型7类。其中切变型占所有个例的43%,对典型个例分析其高低空天气系统的配置,最后将环流形势的主要特征归纳为3大类型:高原切变型、两高切变型以及副高控制型。进一步分析其高低空配置,建立3种主要类型的天气模型。(2)利用NCEP再分析资料计算强降水发生时物理量的阈值,统计分析超过短时强降水样本60%以上的各个物理量阈值。在热力和水汽条件方面,高空切变型和两高切变型普遍比副高控制型较好;动力方面,前两种类型动力参数指示意义较好,以系统性辐合抬升为主,而第3种类型主要是受低层偏东风的扰动和地形的作用引起的局地抬升作用。

山西省雷暴大风的统计特征及概念模型

利用山西省近40 a雷暴大风资料和近18 a的常规和新型监测资料,采用聚类分析、中尺度天气分析等方法,对山西雷暴大风的时空分布特征及天气型、物理量阈值进行研究并建立了概念模型。结果表明:山西年均雷暴大风日数具有北部多、南部少,山区多、盆地少,西部山区多于东部山区的地域分布特征;极端雷暴大风主要出现在山西的北部和吕梁山区;西部山区年雷暴大风日数为增多趋势,其他区域为无变化和减少趋势。雷暴大风集中发生在5—8月,占全年雷暴大风总日数的75%;日内雷暴大风出现最多的时次为16:00和21:00(北京时)。山西雷暴大风主要包括前倾槽、后倾槽、横槽、副热带高压与低空暖式切变线、副热带高压与低空冷式切变线、西北气流等6种流型配置;各型K指数阈值4—5月明显低于6—9月,而850 hPa与500 hPa温差4—5月却明显高于6—9月;各型在满足各月特征物理量阈值时均可触发山西强雷暴大风,而前倾槽型触发极端雷暴大风的百分比最大。同一时期,后倾槽、副热带高压与低空暖式和冷式切变线型的K指数阈值明显高于前倾槽和西北气流型,而前倾槽型的Si指数阈值明显高于其他类型,说明前倾槽型触发雷暴大风的动力不稳定条件优于热力不稳定条件;副热带高压与低空暖式和冷式切变线型的CAPE及0℃层高度阈值明显高于其他4型,而低层的T-Td阈值和云顶亮温则明显低于其他4型。利用各月各型0℃层高度阈值可以准确判断雷暴大风过程是否伴有冰雹。

河西走廊东部极端降水的时空分布及影响因子分析

利用线性回归分析、Mann-Kendall检验法和和小波分析法,统计分析了河西走廊东部1961-2012年近52 a来暴雨日数的变化规律。结果表明：河西走廊东部年平均暴雨日数为1.2 d·a-1,多为局地暴雨,暴雨日数时空分布差异大,从南向北、从东向西暴雨日数迅速递减,暴雨最多的地方出现在祁连山北坡迎风坡的古浪县。然而,年暴雨日数变化总体呈上升趋势,其线性倾向率为0.24次·（10 a）-1,年暴雨日数最多年代出现在21世纪00年代,出现15场次;最少的年代出现在20世纪80年代,仅为6场次;区域性暴雨出现最多年代、最少年代与区域性暴雨强度呈相反态势。暴雨日数受季风变化影响显著,出现时段集中在6~8月,占全年暴雨日数的90.3%。其中8月暴雨日数最多,占总次数的48.4%;一日中暴雨主要出现在白天。采用Mann-Kendall检验法进行检验,河西走廊东部年暴雨日数增加从1963年开始,1985-2012年为显著增加,气候变暖使区域内极端降水出现次数增多。小波分析发现暴雨日数存在9 a和6 a周期。区域内年降水量与暴雨日的变化趋势相同,说明区域内极端降水日数增多导致了年降水量的增加。利用1983-2012年近32 a的NCEP再分析资料,将暴雨出现的高空环流形势归纳为副高西部西南气流型、河套阻塞高压型,大量级暴雨产生在高空河套阻塞高压型中;根据暴雨产生的物理机制,归纳总结出河西走廊东部暴雨产生的物理要素阈值。

开封“7·19”大暴雨天气过程的极端性分析

利用常规气象资料、加密自动站资料、NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料、FY-2E卫星资料及开封气象观测站19812016年的日降水量资料,分析了开封“7·19”大暴雨的环流背景及水汽、动力等环境因子的极端性。结果表明:副热带高压稳定加强、高空低槽东移加深,引导中低层低涡切变线加强东北移和地面倒槽发展,诱发中小尺度辐合中心及辐合线的形成与维持,从而触发了本次大暴雨天气的发生。采用百分位法定义开封夏季极端降水阈值,“7·19”大暴雨日降雨量位居近20年首位,居1981年以来第4位,超过极端降水阈值的2倍,具有明显的极端性;动力和水汽条件极端性强,700 hPa和850 hPa垂直速度极值创2000年以来暴雨过程之最,与历年暴雨个例差值分别达-6.9σ、-4.7σ,850 hPa和925 hPa的水汽通量≥25 g·cm^(-1)·hPa^(-1)·s^(-1),整层可降水量达75 mm,居2000年以来暴雨过程第一位。通过HYSPLIT-4后向轨迹模拟,“7·19”极端暴雨的水汽来源主要为南海,其次是孟加拉湾,且3000 m高度以下水汽输送贡献率达到85%以上。