宜昌市致洪中尺度极端降水成因分析

极端降水对河流防洪调控、水库蓄水泄洪等具有重要的影响,研究极端降水成因成为强化区域洪水资源管理的必要环节。基于多源观测资料和ERA5再分析资料,利用HYSPLIT后向轨迹模式和锋生强度诊断等方法,对2023年8月26日夜间宜昌市致洪中尺度极端降水成因进行分析。结果表明:①此次极端降水过程关键影响系统为低空急流、超低空急流、边界层冷空气和中尺度低涡。强降水可以分为中尺度低涡新生、低空急流发展,冷暖对峙、冷锋南下,低涡中心东移3个阶段。②此次过程中低层主要有4条暖湿输送通道,强降水区水汽通量超800 kg/(m·s),可降水量超70mm。③强降水时段低层相对涡度正值中心与垂直速度负值中心基本重合,加之锋生作用增强,强降水中心低层垂直速度达-7.1 Pa/s。④强降水时段,地形过渡带附近形成θ_(se)(假相当位温)能量锋区,垂直方向上出现高能舌,800 hPa附近中心强度达360 K以上。⑤中尺度地形形成了“西北冷干、东南暖湿”中尺度温湿锋区,并起到了阻挡抬升和触发作用,使强降水出现在山前喇叭口内。研究成果可为汛期区域洪水资源管理策略制定提供依据。

郑州一次暴雨过程的多普勒雷达风廓线产品特征分析

对2008年7月13～14日郑州市出现的一次暴雨过程中的雷达风廓线产品(VWP)特征和基于风廓线产品计算的风暴相对螺旋度特征进行分析,结果发现:(1)边界层辐合线的存在利于风暴云的生成;超低空急流的产生加强了水汽输送,为风暴云的发展提供有利条件,而底层东风气流的加强为对流的触发提供了抬升条件;(2)多部雷达的VWP产品综合分析可捕捉到直接导致对流性天气的中小尺度系统;(3)风暴相对螺旋度(SRH)的迅速增大、稳定、减弱的变化趋势与雨强的增强、维持和减弱相对应,但SRH值的大小与雨强并无一致的线性关系;(4)个例的分析应用表明新一代雷达的VWP产品提供了高时间分辨率的风场信息,为强降水的短时临近预报提供了更加丰富的参考信息。

台风“利奇马”不同区域降水极端性特征及成因分析

利用常规气象观测资料、卫星及雷达拼图以及NCEP分辨率为1°×1°的再分析资料,对浙江和山东两个区域不同的极端降水特征及其成因进行诊断对比分析。结果表明:浙江极端降水表现出“高效”的热带降水系统特征,山东极端降水是一次长时间,中等强度的“大陆锋面型”降水。台风近海对称性和对流明显增强;同时,其西北行移速较同期台风偏慢,导致行进方向上长时间受螺旋雨带影响;受超强台风厚实云墙影响,登陆前后浙江等地风雨激增;另外,双台风及沿海山地地形对浙江降水有增幅作用。而山东地区主要受台风北侧稳定维持倒槽和西风槽结合影响,出现极端降水。敏感性分析发现山东降水和台风“第一象限”低层偏南急流强度相关性好,而台风环流持续维持、高度场的密集梯度及降水的潜热反馈共同导致低层急流(>20 m·s-1)长时间维持;同时,西风带高空槽和台风倒槽势力相当,形成稳定“锋区”;锋前多条带状对流持续向北发展,形成“列车效应”;后期冷空气侵入台风中心后山东北侧依然维持较好环流配置。上述条件共同维持了山东地区持续性的较强“锋面降水”。副高、西风槽及台风环流的强度对比是本轮台风降水预报的关键因素。

2011年6月江西省北部一次大暴雨天气过程成因分析

利用常规气象观测资料、高时空分辨率TBB资料以及NCEP/FNL再分析资料,对2011年6月14—15日江西省北部梅雨锋暴雨过程进行了天气分析。同时,利用中尺度数值模式WRF对此次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟,分析暴雨的中尺度系统结构特征。结果表明:稳定的环流形势下,500 h Pa低槽后部冷空气与强盛的西南暖湿气流在江南北部持续对峙,使得暴雨区稳定维持在江西省北部。低层充沛的水汽供应、强的热力不稳定及强烈的天气尺度、中尺度辐合和地形抬升是此次暴雨产生的有利环境场和触发条件。锋区及其附近的锋生过程与强降水密切相关,冷暖气流在地面至对流层中低层的交馁,激发正涡度柱沿锋区倾斜爬升,强烈的上升气流穿越锋区激发大量不稳定能量释放。超低空急流的脉动和稳定维持为暴雨发生的有利水汽输送机制,高低空水平距离的缩短有利于高低空急流的耦合、垂直运动的发展和降水强度的加强。强降水区上空β中尺度对流扰动在冷、暖气流对峙区内不断生成、发展、东移,加之局地地形等作用致使大暴雨的发生。

超低空急流形成的爬、绕流对长白山地区一次突发性暴雨的影响

为了研究、揭示超低空急流与地形作用对暴雨的增幅机制,以2021年7月14日夜间发生在辽宁东部长白山地区的一次山地突发性暴雨为例,利用辽宁省地面观测降水数据和ERA5再分析数据,针对超低空急流形成的爬流及绕流对此次暴雨的影响进行研究,结果表明:(1)在东北冷涡东南部、副热带高压后部的有利环流背景下,偏南低空、超低空急流建立,为辽宁东部带来充沛的水汽和能量,降水的阶段性变化与低空急流的强度、位置、方向存在一定关系。(2)山地与平原过渡区的地形高度差强迫气流产生爬流运动,爬流所强迫的垂直运动由下至上逐渐减弱,大值区位于山地坡面上,山地区域爬流极值中心处于雨带中心位置,地形的爬流运动对降水范围及强度至关重要。(3)以东西方向为主导的绕流对暴雨区域局地涡旋的形成具有一定贡献,并且绕流对暖湿气流在降水中心起到汇聚的作用,间接为空气抬升提供增幅效果。爬流、绕流共同作用下,坡地区域次级环流上升支触发对流发展,不稳定能量释放,导致山区局地大暴雨的出现。

一次华南准静止线状对流系统触发维持机制研究

2014年5月10日08时左右,在广东阳江市附近有分散对流单体出现并发展合并形成为尺度约200 km的准静止东西向线状MCS (Meso-scale Convective System),持续近16 h,造成广东阳江以东至珠江入海口以西沿海强降水。通过实况分析、WRF-ARW (the Advanced Research WRF)模式模拟及地形敏感试验发现,在有利的大尺度水汽热力条件背景下,特殊的中尺度动力热力结构与云雾山地形的持续相互作用是该MCS触发和维持机制的关键因素。在大气低层出现的SLLJ (Super-low Level Jet)构成了向北输送的暖湿气流"通道",增强了云雾山南侧上干冷与下暖湿的大气对流不稳定层结,使得暖湿空气在云雾山地形的阻挡作用下被强迫抬升达到自由对流高度,气块的CAPE (Convective Available Potential Energy)被触发释放,在云雾山附近生成分散的对流单体,配合中层偏西引导气流的作用,对流单体向东移动发展。由于以上大气中尺度动力热力结构特征的持续维持,配合云雾山地形抬升作用,在此后的十余小时内,云雾山附近不断触发新对流单体,在中层引导气流作用下向东移动的同时,持续的SLLJ为对流的发展供给大气不稳定能量使得对流单体逐渐发展合并,以此往复,形成了西端位于云雾山附近的准东西向线状MCS并长时间维持。

2020年宣城超强梅雨特征及成因分析

利用宣城市国家观测站降水资料和NCEP再分析数据,分析了宣城市2020年超强梅雨特征和成因。分析表明:(1)2020年宣城梅雨呈现入梅早、出梅晚、梅雨期长、梅雨量显著偏多、降水强度大等特点。6月10日入梅,7月31日出梅,梅雨期长达51 d;全市平均梅雨量为935mm,为宣城市有完整气象记录(1961年)以来排名第1。(2)梅雨异常偏多的原因主要是梅雨期东亚关键大气环流系统位置稳定少动,西太副高在梅雨期内经历了6次北抬和南撤,同时副高较常年偏强,位置偏西,范围偏大。低空急流经历了5次加强,水汽输送和辐合作用强盛,从而导致梅雨期间暴雨频发。此外,高纬度地区环流形势为“两槽一脊”型,乌拉尔山和鄂霍次克海附近阻塞高压反复建立,东亚大槽活跃,使冷空气南下与暖湿气流交汇,这也是降水异常偏多的原因之一。(3)挑选出过去60年内宣城地区梅雨量异常偏多2倍的年份(1983、1991、1996、1999、2016)分析比较,2020年梅雨不论是梅雨期之长,累积雨量之大、梅雨强度之强都是第一位。但由于预报的精准和预警的及时以及防灾减灾能力的提高,2020年超强梅雨造成的灾害影响较往年明显降低。