黄山地区短时强降雨的地形增幅机制

应用黄山地区191个地面自动观测站资料,统计分析了201 5年发生在黄山地区短时强降雨时空分布。统计发现:发生短时强降雨过程次数在午后及傍晚(14和18时)时段中明显增多;黄山山脉及其附近是短时强降雨多发生的中心地带,发生短时强降雨次数分布与山脉形态一致、和地形高度相关,短时强降雨与地形关系密切。分别利用三个典型个例分析了山脉地形动力阻拦和热力对短时强降雨的增幅作用,结果表明:(1)山脉地形迎风坡处因地形抬升速度与地面辐合线相配合降雨增强,水汽收支方法诊断计算降雨增量可达6成;(2)锋面过境山脉时垂直扰动增强水平位温梯度增大锋生,在背风坡处地面涡度、上升运动增强,导致降水增幅;(3)山脉西南区域因地面感热通量差异形成热低压,在该区域增暖增湿,大气不稳定增强,受冷平流影响形成强对流天气,导致山区降水增幅。

黄山山脉地形对暴雨降水增幅条件研究

利用103个自动气象站、6个人工观测站资料和5km×5km局地分析预报系统LAPS资料,分析了黄山山脉的日雨量和短时雨量极值分布,发现日雨量极值分布与地形关系密切。运用凝结函数、水汽收支和增幅系数方法诊断并计算了暴雨的地形增量,结果表明,降水系统经过黄山山脉时,扰动加强是降雨增幅的主要原因。扰动风场辐合与地形高度有利配合形成的地形抬升速度是降雨增幅的主要动力因子,地形抬升导致的水汽垂直通量和水平通量辐合是降雨增幅的直接原因。

黄山地区梅雨期暴雨个例的诊断分析

应用NCEP再分析资料,通过计算ω方程非绝热加热项对垂直速度贡献大小,详解非绝热加热凝结潜热释放对梅雨暴雨反馈机理,分析黄山地区2008年6月9—10日连续两场梅雨期大暴雨动力特征,表明潜热释放加强了暴雨区垂直运动和暴雨中尺度系统发展;梅雨锋上降水存在两种不同性质降水:一种是与切变线、低涡等相联系的大尺度连续性降雨,另一种是因对流性降水加热造成中尺度强降雨;其次黄山山脉地形及其摩擦对暴雨的增幅作用也不可忽略。

黄山地区汛期(5—9月)降水时空特征

用谱分析、连续小波变换和经验正交(EOF)分解分析了黄山地区近45年来汛期(5—9月)降水序列时空分布特征。结果表明:黄山地区整体上都有3～4年和16～20年旱涝显著周期,另外其西北部还有10年左右旱涝周期,目前黄山地区正处于45年来第三个干旱期中。从EOF分解的空间第一模态看出,黄山地区降水空间分布与黄山山脉走向紧密相连,并可分为中西部型、南部型、东北部型三个主要类型。

皖南山区一次暴雪过程地转适应锋生条件分析

地转适应是形成皖南山区地形静止锋且区别平衡锋的另一种锋生机制,而地形静止锋常造成皖南山区局地灾害性天气。因此,开展地转适应锋生条件分析研究对于认识山地地形如何造成灾害性天气有重要意义。以2022年2月22日地形静止锋导致皖南山区暴雪过程为例,利用地面气象观测资料、新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA)基数据资料及欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料,采用雷达三维风场反演技术,计算此次暴雪过程的锋生函数。结果表明:(1)此次锋生过程,东北气流入流增强,流函数梯度增大,造成皖南山区背风坡山脚(30.5°—31.0°N)之间流体密度不连续,在其前沿狭窄区内出现地转适应锋生,随即出现了尺度小、呈纬向分布的局地暴雪天气;地转适应锋生和暴雪天气均发生在中低层为稳定大气层结的湿对称不稳定区内。(2)分析锋生函数及相关因子可见,垂直运动倾斜项对地面锋生贡献占主导作用,水平变形项和辐合项锋生贡献相对很小,说明此次地转适应锋生主要是地面上升运动位温垂直输送作用的结果,非风场形变引起。(3)雷达反演的中尺度风场可见,在风场非平衡状态向地转平衡状态调整的过程中,地形强迫下坡风抬升激发锋区上空1.5~3.0 km高度上的大气中低层出现很强的次级环流,导致在地面冷区冷平流增强降温,地面暖区上空因暴雪降水凝结潜热释放的非绝热加热导致增温,使得锋区位温梯度增大,出现锋生现象。

冬季扬溧高速路桥面的低温差异性特征研究

利用江苏扬溧高速公路润扬大桥段2012—2015年交通气象监测站逐分钟监测资料和同期邻近气象观测站逐时气象观测资料,开展了冬季路桥面温度的差异性特征及成因分析研究,结果表明:(1)冬季相同天气条件下,不同类型下垫面的夜间温度分布表现为"桥面温度<路面温度<地面温度";同一路段上,桥面与相邻路面的温度差值最大可达-5.7℃,出现最大差值的时间比达到最低温度的时间早近1 h。(2)冬季不同天气条件下夜间路桥面温度变化规律相似,晴天变幅最大、阴天和雨天居中、雪天最小;桥面温度一般比路面温度提前2 h降至0℃以下,桥面维持低温时间比路面长3 h,低温维持阶段桥面温度低于路面温度约2℃。(3)冬季夜间雪天桥面平均降温速率最小,较其他三类天气条件下小一个量级;同一天气条件下桥面的平均降温速率明显高于路面。(4)冬季夜间晴天条件下,桥面热通量最大(-55.6 W/m2),阴天和雨天次之,雪天最小(约为晴天的1/2);四种天气条件下夜间桥面与路面的热通量差值都近似为-10 W/m2,桥面热通量的变幅更大;与桥面相比,夜间路面还受到路基的热补偿作用,这种作用强于空气对路面的潜热输送和流体运动热交换,所以桥面温度低于路面温度。这也是冬季夜间桥面更容易、更早出现结冰现象的根本原因。

发生短时强降雨的对流云合并作用分析

利用静止气象卫星、新一代多普勒天气雷达、地面、wrf数值模拟和LAPS再分析资料,对2013年6月30日皖南山区一次短时强降雨过程中的对流云合并现象进行了观测和分析。综合观测显示,这是一次由三个强弱不同的对流云先后发生合并的过程;强弱不同或强度相当的两对流云合并后的新对流云系统短时间内强度是增强的。分析认为,山区夏季对流云合并发生在水平垂直风切变及垂直涡度增大的湿斜压不稳定增强的环境中;对流云合并过程中伴有中气旋、地形涡等中γ系统形成,中气旋与地形涡系统内的强烈垂直运动导致低层形成辐合的垂直环流是山区短时强降雨触发机制。

江淮夏季对流云合并发生的天气学条件

应用NCEP再分析资料,根据2005—2006年江淮地区夏季33个对流云合并的个例发生的条件和环流背景分析研究,得出了对流云合并发生的5种天气系统类型:华北槽前型、华北槽后型、副高内部型、副高外部型和东风系统型;不同的天气系统类型触发对流云合并的热力学和动力学物理条件也不同;山区地形对地面气温和能量的影响与对流云的发生和合并有密切关系。

台风凤凰形成发展过程中对流凝结潜热和感热的作用

应用NCEP再分析资料,计算分析了台风凤凰发生和发展过程中的积云对流潜热加热和海面感热通量。表明:感热释放通过海气相关作用使海面风及对流层涡度增强,可能是台风初始低压的形成机制;积云对流潜热释放不但使台风中心增暖并使台风中间层上升运动增强,从而促使台风加强和发展,因此,对流凝结潜热是台风凤凰维持和发展的主要热力和动力因子。

2013年6月30日皖南山区对流性暴雨成因及漏报原因分析

利用地面自动站、雷达、FY-2E红外卫星云图,以及Laps等资料,对2013年6月30日发生在皖南山区的一次局地、突发性的对流性暴雨过程的成因和预报失误原因进行了分析,结果表明:首先,由中尺度地面辐合线和中气旋触发形成的MCS是这次过程的直接影响系统;中高层的干空气侵入有利于对流不稳定层结的形成与发展,导致对流性暴雨产生;强降水中心出现在对流云团发展强盛到成熟阶段,落区位于MCS的中心附近或MCS上风一侧、边界光滑整齐的位置;此外,地形阻挡产生强迫上升运动对MCS的发展起到促进和加强作用。其次,CAPE值、K指数、SI指数等物理量,以及反射率因子、中气旋、回波顶高、垂直液态含水量等雷达产品的演变对对流性暴雨的发生、发展、结束有一定的指示作用。在有利的天气形势下,当出现大于50 d Bz的强回波,且配合气旋性辐合时,可能出现大于30 mm/h的强降水。这次暴雨过程漏报的主要原因是:大尺度天气形势配置不是很有利,对中层干侵入的分析不够深入和未能充分运用中小尺度的Laps分析资料等。

台风低压“海葵”增强的暴雨诊断分析

应用天气学分析、常规气象资料、物理量诊断、卫星云图等资料,对2012年8月9～11日"海葵"台风低压减弱后再次增强引发的大暴雨过程的不同尺度的天气系统进行了简要分析.结果表明,此次暴雨天气是在大尺度强而稳定的大陆高压与西太平洋副高、高空低槽及其引导从地面南下的冷空气、中尺度对流云团相互作用下发生发展的;深厚的强上升运动及其释放的大量潜热是台风低压维持与发展的主要热力和动力因子.