粤东暴雨中心前汛期降水异常的环流特征及前兆性信号分析

研究了1967～2018年粤东暴雨中心前汛期降水的年际变化,以及降水异常对应的环流异常特征,并对降水异常的前兆性信号特征进行分析。研究结果表明:1990年以后粤东暴雨中心前汛期降水年际变率增强,2005年以后降水偏多年异常增多。降水异常年的环流特征差异显著,偏多年对流层中上层高空急流增强,副热带高压范围偏大西脊点偏西,东亚大槽偏深,江南地区偏南风减弱,有利于粤东辐合增强;偏少年高空急流减弱位置偏北,副热带高压范围偏小,大陆高压增强,底层我国东部地区偏南风一致减弱,不利于粤东辐合。降水偏多(偏少)年的前兆性信号主要表现为极地海冰偏少(偏多)以及赤道东太平洋暖(冷)海温异常。进一步研究表明,高空急流以及东亚大槽和前期极地海冰异常有关,而副热带高压和前期赤道东太平洋海温有关。     

夏季江淮流域暴雨的特征及与旱涝的关系

基于1954-2004年全国743站降水资料和NCEP/NCAR月平均500hPa风场资料,分析了夏季江淮流域暴雨的气候分布和年代际变化特征.结果表明,江淮流域的暴雨降水存在明显的区域差异,局地暴雨频繁,具有明显的年代际变化特征,1990年代是高值期.通过相关和合成分析发现,暴雨与洪涝的关系密切,涝年暴雨降水可占到总降水的50%左右;1990年代,暴雨降水对洪涝的贡献明显增大.本文还分析了夏季暴雨年代际变化的500hPa环流背景,发现1990年代暴雨明显偏多的因素是:1,蒙古上空存在异常的反气旋环流,有利于中高纬地区的冷空气南下,长江以北地区盛行异常的东北风;2,西太平洋副热带高压加强,增强了低纬海洋上空水汽的向北输送.富含水汽的异常西南气流和北方地区异常的东北气流在江淮流域上空交汇,存在明湿的风切变,导致较强的上升运动,易于产生强降水.     

夏季江淮流域暴雨的特征及与早涝的关系

基于1954--2004年全国743站降水资料和NCEP／NCAR月平均500hPa风场资料,分析了夏季江淮流域暴雨的气候分布和年代际变化特征．结果表明,江淮流域的暴雨降水存在明显的区域差异,局地暴雨频繁,具有明显的年代际变化特征,1990年代是高值期．通过相关和合成分析发现,暴雨与洪涝的关系密切,涝年暴雨降水可占到总降水的50％左右;1990年代,暴雨降水对洪涝的贡献明显增大．本文还分析了夏季暴雨年代际变化的500hPa环流背景,发现1990年代暴雨明显偏多的因素是：1,蒙古上空存在异常的反气旋环流,有利于中高纬地区的冷空气南下,长江以北地区盛行异常的东北风;2,西太平洋副热带高压加强,增强了低纬海洋上空水汽的向北输送．富含水汽的异常西南气流和北方地区异常的东北气流在江淮流域上空交汇,存在明显的风切变,导致较强的上升运动,易于产生强降水．     

重庆汛期降水与西太平洋副热带高压的关系

 利用近47a(1960～2006年)完整而系统的副高特征指数资料和重庆34个站点的汛期(6～8月)降水量资料进行相关普查,得出副高脊线、北界位置与重庆汛期降水之间都存在很高的正相关关系.当西太平洋副高偏北时,重庆汛期降水将会偏少;而当副高偏南时,该地区的降水将偏多.因此,重点讨论副高南北位置的变化与重庆汛期降水的关系.研究表明副高南北位置的异常对应着欧亚地区特别是东亚地区大气环流的异常变化,从而影响重庆乃至中国的汛期降水.     

云南省大理州“2011.7.14”强降水过程诊断分析

 2011年7月14日云南省大理州出现大范围的大雨、暴雨天气过程.本文利用常规气象资料、风廓线雷达资料等,对强降水发生前的天气形势、物理量场特征及风廓线雷达资料特征等进行分析研究.结果表明：季风槽和切变线是这次强降水过程的主要影响系统;深厚的高湿气层的形成,为强降水的发生提供了足够的水汽条件;强降水发生前高层辐散低层辐合形势比较明显;高层的负涡度和强辐散对低层产生抽吸,促使低层辐合上升运动增强,触发对流不稳定能量释放.本州处于中低层不稳定的高能舌内;表征动力热力作用的综合诊断物理量E指数对强降水的落区有较好的指示意义;风廓线雷达资料中负垂直速度对降水出现时间及强度有一定预示作用;信号噪声比与降水强度有很好的对应关系;水平风资料能直观地反映出降水过程中的风场变化特征,强降水出现期间水平风随高度存在明显的不连续现象.     

柴达木盆地夏季极端强降水特征及大气环流成因

利用柴达木盆地气象台站逐日降水资料和国际卫星云气候学计划D2资料分析了柴达木盆地夏季极端强降水、云量及云水资源的时空分布特征,结合NCEP/NCAR再分析资料对夏季极端强降水事件发生时的大气环流进行了分析.结果表明,夏季极端降水阈值和极端降水日数在柴达木盆地东部大于西部,极端降水量也明显增加.柴达木盆地各种云量的空间分布形态不一,云量上升趋势不明显.云水路径、固态云水和液态云水的空间分布形态一致,具有"南低北高"的特征,三者的线性趋势在年和四季尺度均明显上升.环流分析显示,极端强降水事件发生时,对流层上层,西风急流向北移动,柴达木盆地位于急流南侧,有异常反气旋式环流,对应高空辐散区;对流层中层,柴达木盆地位于异常偏强的槽区及槽前;对流层低层,柴达木盆地东部位势高度异常偏低,出现异常气旋式环流,对应低空辐合,这种高层辐散低层辐合的环流配置为极端强降水提供了良好的动力条件.柴达木盆地极端强降水的水汽来源为印度夏季风对热带海洋的水汽经青藏高原东侧输送;西风带对欧亚大陆的水汽输送;西北太平洋异常气旋式环流西北侧的异常偏北风的水汽输送.     

华南地区前后汛期极端降水事件对比分析

根据1961-2014年华南地区50个测站的逐日降水量资料,采用改良后的百分位法定义了华南地区前后汛期的极端降水,并运用小波分析、SVD等统计方法分析了华南地区的前、后汛期极端降水事件的时空变化规律以及可能影响原因。结果表明:近54 a来,华南地区前、后汛期极端降水都有明显的年际变化,极端降水指数都呈上升趋势,但是变化周期不同,分别具有3~5 a和6~8 a的显著的变化周期;华南地区前、后汛期的极端降水指数的空间分布存在差异,前汛期在广西东北部和广东中部极端降水指数较大,后汛期在华南沿海地区极端降水指数较大。造成前、后汛期上述差异的可能因素是:(1)大气环流和前冬海温异常变化可能是影响华南前汛期极端降水的重要因素。前汛期由于南海夏季风的爆发,强盛的西南气流由南向北输送暖湿气流,同时北方冷空气延伸至华南地区,冷暖空气在华南中北部交汇,对流旺盛,易于发生极端降水;前汛期前冬季赤道太平洋海温异常增暖特别是中东太平洋的增暖,为华南地区前汛期降水偏多创造了有利条件;(2)后汛期极端降水的主要原因是局地海温增加,对流旺盛,西北太平洋和南海热带气旋的增多,在华南沿海地区易出现极端降水。     

2009年春季山西省东南部暴雨过程分析

利用Micaps系统下常规资料、云图资料和数值预报产品、物理量场,对2009年5月9-10日发生在山西省东南部的一次暴雨过程进行综合分析。结果表明：500hPa的西风槽东移加深为暴雨的产生提供了大尺度环流背景,低层的切变是暴雨产生的主要影响系统,散度、垂直速度、能量场等物理量的垂直分布有利于暴雨产生．暴雨发生在切变线前部,中尺度系统是强降水形成的直接影响系统。     

德兴“6.15”特大暴雨天气过程的特征分析

利用高空和地面观测资料、WRF数值模式和IHR_LAPS系统资料,对2011年6月15日特大暴雨过程的环境场及物理量特征进行综合分析,结果表明:(1)低涡切变线、中高层冷温槽,以及与高空急流的合理配置,加强了暴雨区垂直环流发展,使降水区形成高空辐散、低空辐合的流场特征,促进了强降水的产生;(2)低层强而持续的水汽输送是产生强降水和大暴雨必需的水汽条件;(3)强降水区域对流有效位能大值区与暴雨中心相对应,对流有效位能的时空变化能较好地反映暴雨的时空演变特征;(4)地面温度密集区的存在,温度梯度锋稳定少动,有利于地面中尺度辐合的形成、发展和维持,有利于强降雨的发生;(5)暴雨产生在中低层螺旋度中心和不稳定能量高能区中,局地螺旋度大值中心的高低层耦合叠加且持续,对暴雨的落区及预报有指示意义。     

莆田市前汛期短时强降水物理量阈值研究

利用福州、厦门两个常规探空站逐日高空探测资料导出的32个物理量,分别与2012～2016年莆田市前汛期（3～6月）区域短时强降水个例进行相关性分析及显著性检验,统计出涵盖75%以上短时强降水个例的物理量阈值,剔除阈值在非短时强降水个例出现概率大于45%的物理量,得到莆田市前汛期短时强降水的物理量阈值,以便在莆田市前汛期短时强降水预报中应用。     

青海大通地区一次罕见的大到暴雨过程分析

2013年8月21日,青海西宁大通县桥头镇出现了创历史极值的大暴雨天气过程,此次暴雨的降水空间集中,降水量大,实为罕见.利用常规天气图实况资料、NCEP分析场资料、多普勒雷达探测资料进行分析,结果表明:(1)副热带高压稳定维持,引导西南暖湿气流北上,新疆脊前下滑的短波槽携带冷空气南下,冷暖空气在青海东北部交绥,为大通特大暴雨提供了有利的环流条件.(2)暴雨发生过程中有强盛的水汽输送和水汽通量输送;暴雨区水汽的辐合以及暴雨发生前大气热力不稳定为暴雨的发生提供了条件.(3)对流云团在东移南压过程中依次经过大通县城,表现为列车效应,并对应此次最大小时降雨量.径向速度场在大通地区存在着风场辐合,这种形式对本次强降水的持续提供了有利的动力条件;VIL数值的大小很好的反映了降水强度,VIL的大小、影响范围和移动方向对应降水强度、发展及消亡;雷达降水量图对本次强降水过程的降水量及落区有一定指示意义.     

长江中下游一次暖区极端致洪暴雨特征及天气学成因分析

基于多源观测资料和再分析资料,采用天气学诊断分析方法研究了2019年5月长江中下游地区发生的一次致洪暴雨的特征及主要成因。结果表明:该次极端致洪暴雨过程是在稳定的“西低东高”天气形势下,由持续时间长的短时强降水累积而成,具有明显的中尺度和阶段性特征。直接造成极端暴雨的中尺度对流系统在低空急流前沿不断新生东移,表现出明显的“列车效应”和准静止特点。过程中低空急流和超低空急流异常强盛,为极端暴雨提供了持续有利的水汽和对流不稳定条件,特别是整层高湿、较低的抬升凝结高度和较大暖云层厚度有利于提高降水效率,产生雨强较大的短时强降水；高低空急流耦合是强降水发生发展的重要动力机制,强垂直风切变区与暴雨落区有较好的对应。     

1998年夏季江淮地区强暴雨过程的湿位涡诊断分析

为了研究梅雨期江淮流域暴雨发生发展的特征,利用HUBEX资料,根据湿位涡守恒原理和倾斜涡度发展理论,分析了江淮地区2次强暴雨的发生发展的原因。结果表明：2次暴雨是在不同性质的层结状态下发生的,其湿位涡的分布有较大差异。在局地对流稳定条件下,暴雨区上空对流层中、低层Pm1＞0,Pm2＜0,并且（Pm1）的绝对值＞（Pm2）的绝对值,对流层中、低层的垂直风切变和大气的斜压性使垂直涡度显著发展,导致暴雨发生。在局地对流不稳定的条件下,暴雨区上空对流层中、低层Pm1＜0,Pm2＞0,也满足（Pm1）的绝对值＞（Pm2）的绝对值,暴雨过程是对流不稳定和斜压不稳定共同作用的结果。无论是对流稳定或不稳定的强降水过程,Pm1和Pm2均能反映出降水的触发机制和特征,对于暴雨的预报和诊断具有指导意义。     

西南季风水汽输送对热带气旋Bilis降水影响分析和数值试验

以一个登陆强度并不强,但在内陆长久维持并引发大暴雨造成巨灾的热带气旋Bilis(0604)为研究对象,首先利用实测资料分析了Bilis造成中国南方大暴雨过程的环流形势和物理量场特征,指出西南季风和Bilis残留低压相互作用为本次大暴雨的发生提供了有利的水汽和动力条件;然后利用中尺度模式MM5模拟分析了西南季风强度和水汽输送变化对本次大暴雨过程的影响。结果表明,降水受西南季风自身强度影响不大,但对水汽输送多寡十分敏感,水汽减少将导致降水强度明显下降,外界水汽输送有助于Bilis雨带中强对流活动,使雨量加强。     

闽中—次突发性局部大暴雨的中尺度分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、常规观测资料、加密自动气象站以及多普勒雷达资料,对2009年6月3日～4日出现在福建中部沿海地区的局部大暴雨进行了中尺度分析。结果表明：暴雨是在比较有利的天气背景条件下产生的,高空槽、低涡切变线以及地面中尺度切变线是其主要影响系统;对流层中低层大量的水汽输送和对流有效位能的积累为大暴雨的形成提供了有利的环境条件,低层弱冷空气入侵使西南暖湿气流被迫抬升、地面中尺度切变线的形成是暴雨发生的触发机制。     

干侵入在云南一次全省性暴雨中的触发作用

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,对2013年8月2425日发生在云南的强降水事件进行诊断分析.结果表明热带低压西行过程中来自中高层的干冷空气侵入造成了大范围强降水的发生.稳定而持续的水汽输送和水汽辐合是暴雨形成的重要因素,高层冷空气南下并向低层渗透造成的对流抬升又使得对流加强,利于暴雨的产生.冷空气与偏东急流长时间交汇于滇东北,造成滇东北暴雨维持时段较长;而滇西南干舌与热带低压交汇时段和区域正好对应着暴雨时段.干舌前侧与暴雨落区有较好相关性,暴雨发生在干空气与湿空气交界处,暴雨区与MPV异常值对应关系较好.     

黄石地区梅雨期一次持续暴雨过程的诊断与分析

利用降水实况数据和NCEP（1°×1°）再分析资料对黄石地区2010年7月11日暴雨过程分别从水汽、热力、动力条件着手进行了诊断分析。分析结果表明：本次梅雨期暴雨的水汽累积过程从10日开始,降水期间上空有水汽通量辐合中心存在,并有低空急流与水汽辐合中心配合;暴雨期间,湿层厚度一直延伸至600hPa：850、700、500hPa的假相当位温θse在鄂东南均超过了350K,且500hPa与850hPa的θse差值为正值,表明该次降水是一次稳定的暴雨过程;暴雨期间中低层形成了明显的θse能量锋区;湿位涡分析表明：湖北黄石处于高温高湿的对称不稳定区,不稳定能量大量释放,产生强烈的上升运动,造成暴雨。     

开封市一次区域暴雨天气过程的综合诊断分析

利用NCEP 1°×1°的6 h再分析资料等,对2010年8月14日开封市一次区域暴雨天气过程进行综合分析,结果表明:此次过程是在贝加尔湖附近高空冷低压东移南下,伴随高空横槽转竖,引起华北切变线加强,地面倒槽北侧冷空气南下,饱和暖湿气流被迫抬升凝结而致暴雨.暴雨的水汽供应主要来自对流层中低层,强水汽辐合出现在华北切变线附近和强降水前,与暴雨区相对应.地面倒槽附近的上升气流与切变线附近的上升气流叠加,与副热带高压中心内部的下沉气流构成了经向闭合环流圈,为暴雨天气的出现提供了强上升气流.高层辐散、低层辐合的大气垂直结构增强了大气的抽吸作用,促进垂直上升运动的发展.     

Projected change in extreme rainfall events in China by the end of the 21st century using CMIP5 models

Projection of future climate changes and their regional impact is critical for long-term planning at the national and regional levels aimed at adaptation and mitigation. This study assesses the future changes in precipitation in China and the associated atmospheric circulation patterns using the Couple Model Intercomparison Project 5 Phase (CMIP5) simulations under the RCP4.5 and RCP8.5 scenarios. The results consistently indicate that the annual precipitation in China is projected to significantly increase at the end of the 21st century compared to the present-day levels. The number of days and the intensity of medium rain, large rain and heavy rain are obviously increased, while the number of trace rain days is projected to decrease over the entire area of China. Further analysis indicates that the significant increase of annual precipitation in Northwest China is primarily due to the increase of light rain and the increases in North and Northeast China are primarily due to the increase of medium rain. In the region of southern China, the increases of large rain and heavy rain play an important role in the increase of annual precipitation, while light rain events play a negative role. Analysis of the changes in atmospheric circulation indicates that the East Asian summer monsoon circulation is projected to be considerably stronger, and the local atmospheric stratification is projected to be more unstable, all of which provide a background benefit for the increase of precipitation and extreme rainfall events in China under global warming scenarios.     

中尺度暴雨模式MRM1简介及预报效果检验

介绍了近年来我们所研制的中尺度暴雨模式MRM1的基本情况及特点，以及对1998年，1999年和2001年6月、7月的降水集中时段进行的逐日降水预报试验及效果检验，并和美国著名中尺度模式MM5进行了同一时段降水预报检验的比较。结果表明，它是目前国内较好的中尺度暴雨预报模式，在暴雨预报方面较MM5也有一定的优越性。