上海城市在热岛和海风锋影响下特大暴雨的初步分析

上海地处长江三角洲冲积平原,由于沿江滨海,水网交错,在特定的环流形势背景下,可在市区形成集中降水。本文针对1985年8月31日(以下简称8.31)发生于上海的一次特大暴雨,在对环流形势分析的基础上,进行气流升速等7个物理量的计算,研究了下垫面对局地强雷暴活动的动力、热力和地形作用。结果表明:南下的冷空气与太平洋副热带高压西缘暖湿气流的辐合是造成这次雷暴雨的发生源,而在副高短期稳定,西风槽少动的条件下,海风锋和城市热岛可对最大降水落区起到触发机制或“诱导”、增幅作用。     

鄯善县一次大降水天气过程分析

应用常规实况观测资料和数值预报产品,分析了鄯善县2008年8月19—20日的一次大降水天气的环流形势和数值预报产品的物理量场演变特征,得出了低层中小尺度的发生东移对降水的重要作用,结合上游台站的降水情况得出了一些大降水预报的经验,对今后的降水预报有一定的借鉴作用。     

昆明准静止锋影响下典型寒潮天气过程对比分析

利用地面和高空常规观测资料以及NCEP/NCAR 1°×1°再分析数据,对受昆明准静止锋影响下的3次寒潮降水天气过程的环流形势、准静止锋维持和生消及降水相态变化等方面进行对比分析.结果表明:东亚中高纬地区500 hPa东亚槽的建立及槽后贝加尔湖至乌拉尔山高压脊的维持和发展,是云南寒潮天气发生的典型环流形势;中高纬环流阻塞形势的存在与否对寒潮过程中准静止锋的维持与生消有直接关系,若阻塞形势不存在或维持,寒潮天气过程的开始和结束由静止锋的移动和位置引起.伴有水汽配合时,降水的相态取决于冷空气的强度和当地的海拔高度.0℃层高度(H_0)≤260 dagpm和500 hPa与700 hPa的位势高度差(H_(500~700))≤261 dagpm与雨雪区有较好的对应关系,可作为判断降水相态的指标;由于云南地形复杂,地形高度落差较大,低海拔地区使用H0和H_(500~700)指标判断降水相态时,需要根据本地海拔高度进行订正.     

云南2次川滇切变线强降水过程对比分析

利用探空、雷达和自动站观测资料等对2009年6月下旬川滇切变线影响下发生在云南的2次强降水过程进行对比分析,从大气环流形势特征、物理量条件和雷达产品特征等方面揭示2次过程的异同点.结果表明:川滇切变线南移影响云南时通常都有地面冷锋配合,锋面辐合抬升为强降水提供主要的动力条件.副热带高压西侧的西南气流源源不断地为降水提供水汽和不稳定能量,有西南低空急流配合时更有利于出现大范围强降水,强降水落区主要位于切变线及其南侧的风速辐合区;500 hPa引导气流对切变线的强度和移向有重要影响.即便前期700 hPa上切变线两侧高度场"北高南低"形势不明显,但在500 hPa中高纬为经向环流形势下,特别是有阻塞高压生成时,槽后脊前偏北气流有利于引导冷空气向南输送,使低层切变线加强并南移影响云南,造成云南全省性强降水过程.在此情形下,降水以层状-积云混合降水回波为主,且持续时间长、分布均匀.     

山东省春季旱年与涝年对应的大气环流

利用美国国家环境预报中心与美国国家大气研究中心(NCEP／NCAR)再分析资料及山东省1961—1998年16个代表站的3～5月降水实测资料，对山东春季旱年与涝年进行划分并对其对应的大气环流形势进行了分析。结果表明，山东春季涝年与旱年的大气环流形势存在明显的差异，东亚大槽的异常减弱、乌拉尔地区高度场的明显降低是造成山东春季降水异常偏多的主要原因；孟加拉湾的水汽输送是山东地区春季降水的重要水汽条件。     

2008年7月31日辽宁暴雨的中尺度分析

利用FNL客观分析资料,常规探空、地面观测以及卫星云图资料,结合滤波和物理量诊断方法对2008年7月31日辽宁一次大暴雨过程进行分析.结果表明:在高空500 hPa冷槽缓慢南下与西太平洋副热带高压北抬的有利大尺度环流场形势下,中尺度辐合系统在冷暖锋的暖区内形成发展是造成此次暴雨过程的直接原因,利用滤波方法可以很好地分离出中尺度系统.此次暴雨过程主要分为两个阶段,第一阶段降水过程基本发生在暖区内,而并非锋面上,第二阶段的雨带呈现东北—西南走向.暴雨发生发展过程中,大尺度环流和中尺度环流系统都对水汽的输送起促进作用,到暴雨消散期则都不利于水汽的供应.这也表示暴雨发展期间,中尺度环流系统对水汽输送有着重要的作用.     

华山地区近60 a 6-9月降水特征及环流成因分析

运用滑动平均、回归分析和Morlet小波分析法,用华山站60 a(1956-2015年)的逐日降水资料,对华山地区降水较多的6-9月的降水进行了不同时间尺度的特征和趋势分析,对可能影响降水的环流因子进行了统计分析.结果表明,华山地区月降水呈单峰分布,降水量、降水日数与最大日降水量的峰值均出现在7月. 6-9月的降水量对年降水量贡献很大,占全年58%以上,其中大雨及以上量级降水出现频次占比超过50%.华山地区降水存在比较明显的周期,年内周期主要表现为在6-9月存在4 d左右的准单周季节内振荡,年降水量在1973-1992年存在5 a左右的显著主周期.影响华山地区6-9月旱涝的环流形势差异较大,在涝年主要表现为高空通常有气流辐散,地面有气流辐合,垂直上升运动更强,西太平洋副热带高压位置更西更北,沿副热带高压西侧到达华山地区的低层水汽条件更好,中低纬度冷空气较弱,冷暖空气在华山地区交汇;旱年形势则大致相反.利用大尺度环流因子定量化指数统计验证发现,对于华山地区6-9月汛期降水影响较大的气候因子主要为北半球副热带高压和西太平洋副热带高压北界及脊、北半球副热带高压强度、印缅槽和北半球极涡中心强度,这些因子与华山汛期降水量的相关系数达到-0.13～0.28,且均通过了0.05的显著性水平检验.     

北疆历年7月大降水前期气候特征和高空环流形势特征分析

北疆夏季7月份降水量一年中最多的月份之一,有些年降水量异常偏多多造成大洪水及其衍生的泥石漉和滑坡等地质灾害,给当地人民生命财产和经济建设等造成了巨大损失。本文利用北疆八个代表站,对1951年至2008年历年北疆夏季7月份出现大降水年前期气温、降水月际变化特征分析以及高空环流特征,南亚高压强度分析得到了对预报有指导意义的重要指标,供预报员预测夏季7月大降水预报中参考。结果发现北疆7月大降水与前期2月气温特高和5月大降水有明显的相关性,而它最近的6月降水相关性不明显,前期5、6月南亚高压的强弱没有明显相关性,而当月高空环流形势有直接的关系。     

江西省抚州市2008年低温雨雪冰冻天气过程分析

2008年江西省抚州市出现的有气象记录以来最强低温雨雪冰冻天气,其发生的形势背景是拉尼娜现象和大气环流异常,影响系统是高空低槽、中低层切变和地面强冷空气;降水性质可通过物理量场的温度层结进行判别;降水强度可通过物理量场的水汽通量散度、散度和涡度进行判别。     

云微物理参数化方案对青藏高原一次对流云降水模拟的影响

利用WRF V3.9.1中尺度数值天气预报模式(mesoscale numerical weather forecast model,WRF)7种云微物理参数化方案,对2015年8月13日青藏高原那曲地区一次对流云降水过程进行数值模拟,对比分析不同云微物理参数化方案对降水、环流以及相关物理量模拟的影响.结果表明:WRF模式能够较好地模拟本次对流云降水过程,但不同云微物理参数化方案对降水、环流场等物理量的模拟有明显影响.在降水落区方面,各方案模拟的雨区范围普遍偏大,仅Lin和CAMS方案较好地模拟出那曲中部的降水中心,而对于降水量,除WSM5、Morrison和New Thompson方案模拟值偏低外,其余方案模拟结果与实况值较为一致.此外,不同云微物理参数化方案模拟的降水日变化同样存在差异,大部分方案能够再现本次降水过程的前两次降水峰值,但均未能模拟出第3次降水峰值.对于大气环流和水热物理量场,各方案也可较好地再现其基本特征,但方案间的差异不可忽视.总体来说,Lin方案对本次高原对流云降水过程降水以及环流等相关物理量的模拟效果最佳.     

Interdecadal change of summer precipitation over Eastern China around the late-1990s and associated circulation anomalies, internal dynamical causes

Observational study indicated that the summer precipitation over Eastern China experienced a notable interdecadal change around the late-1990s. Accompanying this interdecadal change, the dominant mode of anomalous precipitation switched from a meridional triple pattern to a dipole pattern, showing a "south-flood-north-drought" structure (with the exception of the Yangtze River Valley). This interdecadal change of summer precipitation over Eastern China was associated with circulation anomalies in the middle/upper troposphere over East Asia, such as changes in winds and corresponding divergence, vertical motion and moisture transportation (divergence), which all exhibit remarkable meridional dipole structures. Furthermore, on the internal dynamic and thermodynamic aspects, the present study investigated the influence of the midtroposphere zonal and meridional flow changes over East Asia on the interdecadal change around the late-1990s. Results suggested that, during 1999-2010, the East Asia subtropical westerly jet weakened and shifted poleward, forming a meridional dipole feature in anomalous zonal flow. This anomalous zonal flow, on one hand, induced changes in three teleconnection patterns over the Eurasian continent, namely the "Silk Road" pattern along the subtropical upper troposphere westerly jet, the East Asia/Pacific (EAP) pattern along the East Asian coast, and the Eurasia (EU) pattern along the polar jet; on the other hand, it brought about cold advection over Northern China, and warm advection over Southern China in the mid-troposphere. Through these two ways, the changes in the zonal flow induced descent over Northern China and ascent over Southern China, which resulted in the anomalous "south-flood-north-drought" feature of the summer precipitation over Eastern China during 1999-2010.     

Large-scale atmospheric singularities and summer long-cycle droughts-floods abrupt alternation in the middle and lower reaches of the Yangtze River

The summer droughts and floods in the middle and lower reaches of the Yangtze River valley (MLYRV) have often been one of the basic contents of the pre- cipitation forecasting during the flooding period in China. Lots of studies suggest that summer rainfa…     

2008年1月中国南方地区罕见低温冰雪天气的气候特征及其成因

 利用1951～2008年1月的中国160站气温降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了2008年1月中国南方地区罕见低温冰雪天气的气候特征及其成因,结果表明:①中国南方地区持续的低温和降水叠加是形成罕见低温冰雪灾害的直接原因;②2008年1月亚洲地区大气环流异常,出现了4个较异常的环流.乌拉尔山地区阻塞高压环流异常偏强,导致冷空气活动频繁、气流南北交换较强;东亚槽异常偏强,利于强冷空气南下;西太平洋副热带高压异常偏北,对冷空气滞留在中国南方地区和持续水汽输送起重要作用;高原南侧的南支槽异常偏强,这是持续水汽输送的必要条件;③导致中国南方地区罕见低温冰雪天气的主要原因是大气异常环流的异常配置.乌山阻塞经向环流较大,但东亚槽的位置偏北偏东,在加强气流东西交换的同时削弱了冷空气南下的速度;副高较强,一方面阻挡了强冷气团的快速南下,另一方面加强了副高西侧偏南气流的水汽输送;高原南侧的南支槽的强弱对水汽的输送起决定性作用.     

滇西高原一次强降水过程的雷达产品分析

利用新一代多普勒雷达产品和地面加密自动站等资料,对2013年8月11—12日发生在滇西高原的一次强降水过程进行分析.结果表明,此次过程是500 hPa青藏高压和副热带高压之间的两高辐合区及700 hPa西南气流影响造成;雷达图上,以层状云降水回波为主的混合降水回波,强度未超过40 dBz;雷达径向速度场存在暖平流加辐合的风场特征;低层长时间持续西南气流以及对流层中上层冷空气的入侵与强降水过程的发生及维持密切相关;利用改善的EVAD方法计算出的散度场和垂直速度场在强降水发生发展的不同时期分布不同,对降水的增强和维持有较好的指示意义.     

华南大尺度空中水资源时空演变特征

用1958—2004年NCEP／NCAR再分析资料和中国160站月降水量资料分析了华南年平均大尺度大气水汽汇的时空变化.结果表明：华南地区年平均水汽汇的主要变异区在华南中、东部地区以及华南西南地区、华南中、东部的年平均水汽汇与该地区的年平均降水一样，存在增加的气候变化趋势，而该地区的蒸发量则有减少的趋势。华南西南部的年平均水汽汇则以年际变化为主。华南中、东部以及西南部的水汽汇偏强（弱）时，东亚沿海上空水汽输送异常强（弱）导致这些地区的垂直积分的水汽通量辐合的增强（减弱）。     

基于自组织映射的梅雨期西太副高分型及降水特征研究

为了研究梅雨期西太副高的变化特征及其对梅雨降水的影响,本文利用1951-2016年西太副高监测指数,采用自组织映射（self-organizing map,SOM）方法对梅雨期西太副高进行聚类分析,得到9种SOM分型,并利用中国1km分辨率逐月降水量数据集和中国雨季历年信息表进行不同西太副高分型下梅雨降水的特征分析。结果表明,9种梅雨期西太副高分型对应着多种不同的梅雨降水特征：纬向上,当西太副高偏东时,梅雨区降水强度偏低,反之则强度偏高。经向上,在西太副高主体位于我国陆地的前提下,脊线指数高于25°N时,梅雨区大部被副热带高压控制,整体降水偏少且有小幅度南少北多态势;脊线指数偏低时,副高控制梅雨区南部边缘或更南地区,水汽输送导致降水整体偏多。本文得到了不同类型副高与梅雨降水特征的对应关系,也说明SOM方法能较好地对副热带高压等气象要素做出客观分型,并进行气候现象的相关性研究。     

北京地区一次强降水过程的多种观测资料四维变分同化试验

采用MM5非静力预报模式及其伴随模式系统,对2005年汛期北京地区的一次局地强对流降水过程进行了包括地面每3小时一次的湿度观测资料、北京地区自动站逐小时降水资料、北京地区逐30分钟GPS可降水量观测在内的多种观测资料的四维变分同化试验。结果表明,采用四维变分方法同化多种非常规中尺度观测资料后,模式成功地模拟出此次降水过程,不仅很好地修正了变分同化窗内的降水预报,同时也使同化窗口以后的降水预报获得了较为明显的改善,并且发现同化了多种观测资料后获得的最优初始场较原模式初始场对流不稳定能量显著增加,具有更利于降水形成的动力及热力条件。另外还对各种观测资料在四维变分同化中的相对重要性进行了分析。     

南海夏季风建立期间副高带断裂和东撤及其可能机制

使用1998年南海夏季风试验（SCSMEX）资料和日本气象研究所（MRI）所提供的TBB资料，分析了南海夏季风建立期间副高带断裂和东撤过程的主要特征及其可能机制。发现北半球副热带高压带的断裂（低层早于高层）和印缅槽（或孟加拉湾槽）的形成是南海夏季风建立的重要前期征兆之一，也为副高东撤和南海夏季风的建立提供了重要条件。斯里兰卡附近低涡的持续北移是副高断裂和印缅槽建立过程的显特征。分析表明，南海夏季风建立之前，印度半岛的感热加热和中南半岛的潜热加热所激发的气旋性流场在孟加拉湾地区是相互迭加的，这有利于孟加拉湾低涡活动和低槽的形成，这可能是副高断裂和印缅槽活跃的机制。伴随着印缅前西南气流和赤道副高东撤、季风加强和对流加热之间存在一种正反馈作用，这导致了副高的连续东撤和南海夏季风的“爆发性”以及各种要素的突变特征。当南海夏季风对流减弱后，西太平洋副高则会西伸。