闽中沿海地区短时强降水的环流特征

利用2013—2018年主汛期闽中沿海地区(福州、莆田、平潭)自动站逐时雨量资料,选取西风带系统较强的短时强降水日,分类型分析这些短时强降水日的主要天气系统特征。结果表明,汛期影响闽中沿海地区短时强降水的西风带天气系统主要有冷式切变型、静止锋切变型、西南气流型。三个类型强降雨的水汽均来自南海和北部湾,前期低层回暖是强降雨发生的重要条件。闽中沿海地区系统性的短时强降水多发于中东部地区;冷式切变型强降水分布相对较广,静止锋切变型强降水主要发生在闽侯中部、永泰东北部、莆田市区东北部和罗源东部,而西南气流型强降水集中于仙游西部和南部。三个类型强降水都集中于午后到上半夜,峰值都在18—19时之间,冷式切变型和静止锋切变型两种有冷空气活动的强降雨类型表现更为明显,这与两类强降雨日上午水汽通量散度为正值、午后转为负值有关;西南气流型8时和14时水汽通量散度均为负值,故此型上午就有一定比例的强降雨发生,午后发生率的增长也比较平缓。     

2017—2021年海南岛汛期短时降水时空分布特征

利用海南岛2017—2021年440个加密地面观测站逐小时降水资料,采用线性统计等方法,分析了海南岛汛期(4—9月)短时强降水时空分布特征,结果表明,(1)海南岛汛期的短时强降水空间分布呈北多、南少特征,多发区集中在海南岛的北部地区,中部的琼中地区和东部的琼海地区次之,短时强降水的空间分布与海南岛夏季受海风锋影响以及秋季受偏东急流影响有关。(2)短时强降水年均站次为5865次,逐年站次在4862～6928站次之间波动,年际变化大,2018年和2021年出现了2个峰值,分别为6928次和6081次;短时强降水有明显的月变化规律,5月和8月短时强降水发生次数分别占汛期总次数的27%和28%,9月次之(占汛期总次数的16%);(3)海南岛汛期短时降水日变化特征和华南其他地区的双峰结构不一致,短时强降水的日变化具有明显的单峰结构,主要时间段为13∶00—19∶00。     

天津市蓟州区短时强降水特征及预报指标研究

利用蓟州区自动站逐小时观测资料和ERA5再分析资料对蓟州区短时强降水的时空发生规律和物理量进行了分析。结果表明：蓟州地区短时强降水发生的站次呈明显的阶段性变化;短时强降水天气主要出现在7～8月,其中7月中旬至8月上旬是高发期;短时强降水多出现在夜间凌晨左右;短时强降水的空间分布有明显的区域差异,呈北高南低的分布特征,平原地区短时强降水的发生也有明显的城郊差异;对流发生前,单站气压和湿度呈反向变化,而且这种变化在强降水发生前两三个小时内较明显,在预报蓟州短时强降水时有一定参考意义。     

川渝盆地主汛期短时强降水事件日变化特征研究

利用四川盆地和重庆地区1980-2012年主汛期（5-9月）基本站小时降水观测资料,分析了短时强降水事件降水量、频次和强度的日变化特征,研究了短时强降水事件日峰值位相和空间分布特征,事件极值降水日变化和持续时间等分布特征,得出以下主要结论：1）川渝盆地短时强降水事件开始时间的日变化上（01：00-24：00时,北京时间,下同）,表现为“V”型结构下典型夜间峰值位相特征;结束时间的日变化上,表现为多个峰值型结构分布.强降水事件持续时间的日变化上,频次和降水量均呈双峰型结构,频次极大峰值出现在3 h,而强度上随着持续时间的延长,呈现逐渐增加的趋势;2）短时强降水事件极值开始时间空间分布上,极大频次和极大降水量出现在20：00-01：00时内,主要分布在盆地南部和西部大部分地区;日峰值频次结束时间主要发生在20：00-01：00时和08：00-13：00时两个时段内,主要分布于盆地南部、中部和西部大部分地区;3）短时强降水事件极值降水的日变化上,降水量和频次呈现单峰型结构,白天多为短时间（2~4 h）强降水事件出现极值,而傍晚开始至第二天清晨,持续2~10 h强降水事件出现极值均有发生;强降水事件极值降水持续时间日变化,1~24 h内呈单峰型结构,峰值出现在2 h.     

基于高密度自动站的深圳短时强降水特征分析

基于106个自动气象站的逐分钟雨量数据,对深圳短时强降水时空分布特征进行了分析。分析表明:①深圳的短时强降水多发生在西部沿海的宝安区、东部的大鹏新区山地,以及罗湖、福田和光明新区等地区的城市建成区;②东部短时强降水多发的原因可能与地形及季风有关,而中部和西部短时强降水多发的原因则可能与城市建成区的城市热岛效应及海陆热力差异有关;③年降水量与短时强降水频次没有一一对应的关系,有的年份即使年降水总量较小,短时强降水的频次仍然可能较多;④深圳市的短时强降水多发生在汛期(4~9月),其中以5~7月最为强盛。     

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。     

1961-2014年广东汛期小时强降水的日变化特征

利用1961-2014年广东32个地面气象观测站逐小时降水资料,分析了广东小时强降水的降水量、降水频次和降水强度在整个汛期以及前、后汛期的日变化特征和空间分布差异。结果表明,广东区域平均的汛期小时强降水的降水量、降水频次的峰值都是出现在下午16时,次峰值出现在上午8时,而小时强降水的强度日变化不明显。广东汛期小时强降水量和降水频次的峰值分布存在区域差异,南部沿海峰值出现在早晨(6-9时)和中午(10-13时),雷州半岛和其余地区出现在下午(14-20时)。小时强降水的强度峰值在白天和夜晚都可以出现。前、后汛期小时强降水量日峰值振幅存在3个大值中心,分别位于西部的罗定,东部的五华和北部的南雄、连平。小时强降水频次日峰值振幅总体呈从沿海向内陆增加的趋势,而强度日峰值振幅区域差异小。     

基于深度学习的短时强降水天气识别

气象预报人员面临的问题之一是如何准确有效地识别短时强降水天气.短时强降水是一种主要由强对流天气形成的气象灾害,产生原因与空气湿度、大气中的水分以及温湿等物理量参数有关,由此提出基于物理量参数和深度学习模型DBNs的短时强降水天气识别模型.首先,利用SMOTE算法人工合成短时强降水少数类(相对于非短时强降水天气类)样本,调整原始数据集不均衡分布问题;然后通过含有高斯玻耳兹曼机的深度学习模型对地面大气监测站逐小时加密的观测量,以及常用于天气预报分析的物理量等低层特征构造出抽象的高层特征,发现数据特征内在关系;最后实现了DBNs短时强降水的自动识别模型.结果表明,该方法能够较为准确地识别短时强降水,对于短时强降水的命中率、误警率和临界成功指数,都有着较好的表现.     

低纬高原一次短时强降水过程的综合分析

利用卫星、雷达、地面自动站及闪电定位仪等多种观测资料分析了2017年9月5—6日出现在云南的一次短时强降水天气过程的成因及中尺度对流特征.结果表明:此次过程期间短时强降水天气落区分布呈现自东北向西南逐渐移动趋势,系统性降水特征明显;700 hPa切变线和地面锋面是此次过程的关键影响系统,切变线提供了中低层水汽辐合及对流抬升运动的维持机制,地面锋面则为低层对流抬升运动提供了触发机制;中尺度对流云团的空间尺度和持续时间对短时强降水的分布区域和规模有很好的指示意义,短时强降水主要出现在云顶亮温-50℃的区域,对流云团空间尺度大、持续时间长,则对应时段的短时强降水分布范围广、频次多.雷达观测有助于短时强降水天气的精细化订正和及时预警,当雷达回波强度达到45 dBz以上并具明显低质心特征、径向速度图上有中尺度辐合配合时,出现短时强降水的可能性较大.     

加密自动站在极端短时强降水发生前的精细化特征分析

利用地面加密自动气象站资料及常规气象观测资料,分析2006—2016年4～10月小时雨强大于50 mm/h的极端短时强降水个例的各气象要素场在短时强降水发生之前2 h的变化规律,结果表明:①产生极端短时强降水的天气类型包括冷涡型、西风槽型和西北气流型,冷涡型强降水气象要素变化最为剧烈,其他2种类型稍弱。②1 h变温、3 h变压、风场在3类个例中均有比较明显的变化规律,气温变化幅度稍弱,露点温度和相对湿度是表现最弱的2个要素,相对湿度表现更弱,是指示性不强的物理量。③在强降水发生2 h前气象要素场的变化规律一般表现为等值线密集带在上游生成并快速向下游移动,常伴有大值中心的出现。风场主要表现为风向风速的辐合或切变,天气越剧烈风场变化越明显;偏东、偏南气流的建立对于水汽输送的作用需引起注意。在风场变化不明显的少数强降水过程中,在天气发生前一般也都有偏东、偏南气流的长时间维持。     

三亚短时强降水的时空分布特征

为了弄清三亚短时强降水的时空分布特征，利用三亚2009—2021年1个国家级地面气象站及18个加密地面观测站的逐小时和日降水数据以及哈德莱中心月平均海表温度资料，采用空间插值、经验正交函数分解、线性统计分析及相关性分析等方法，对三亚短时强降水的时空变化特征、短时强降水与暴雨的关系进行了分析，揭示其变化规律.结果表明：三亚短时强降水呈北多南少和东多西少的空间分布特征；EOF分解得到三亚短时强降水呈现全区一致和东西差异两种典型的空间分布模态，华南沿海海温异常是影响全区一致性降水模态的重要因子；短时强降水年平均出现站次为19.1,76.33%的短时强降水集中在16.0～30.0 mm·h^-1，短时强降水月变化呈双峰结构，峰值出现在7月份和9月份，87.32%的短时强降水出现在4～10月份；日变化的双峰结构明显，多发时段为04～05时、07～08时及16～17时；月平均短时强降水为26.6 mm·h^-1，极端小时降水为107.4 mm·h^-1，极端小时降水多由强对流系统引起. 83.34%的暴雨过程伴有短时强降水，两者呈显著性正...     

昆明市雨季短时强降水特征分析及预报研究

利用1981—2015年昆明市逐时降水观测及短时强降水个例期间的探空、雷达、地面观测等资料,分析了昆明市雨季短时强降水时间分布、关键影响系统、物理量及雷达观测特征,尝试寻找该类天气的预报着眼点.结果表明:①昆明短时强降水天气具有明显的日内变化特征.短时强降水主要出现在19:00—次日05:00,并在次日02:00达到峰值.②地面辐合线和700 hPa切变线是昆明出现短时强降水的关键影响系统,当500 hPa有低压槽或高压间辐合区配合时则更有利于昆明出现短时强降水.③从物理量指标看, 700 hPa比湿大于10.0 g·kg~(-1)、温度露点差≤3℃、假相当温度≥75℃和沙氏指数0.1是昆明站出现短时强降水天气的有利条件.④当雷达观测图上出现积云、块状回波,回波反射率因子强度最大值达40～45 dBz且大值区质心较低,回波顶高小于8 km,对应的径向速度图出现中尺度辐合或低空急流特征时,应该考虑发布短时强降水预警.     

福州市短时强降水分析

利用2012年7月~2017年6月福州市自动站逐时雨量资料,综合考虑强降水的强度、范围、持续时间,定义短时强降水指数,客观地分析全市短时强降水的时空分布特征和影响天气系统。结果表明,小时雨强≥20mm的短时强降水全市平均频率为万分之9.6,而雨强≥80mm的平均频率仅万分之0.04。雨强≥20mm频率前两名都在永泰县南部山区,≥80mm频率最大的两站都在晋安区宦溪镇。强降水指数以晋安区宦溪镇七星坪最大,其次为永泰县嵩口镇里洋村,最小的是连江县晓澳镇目屿岛和长乐航城街道石屏山。强降水集中于4~9月,8月份指数最大,9月份次之。从日变化来看,短时强降水主要集中于午后~上半夜,17:00~18:00是最强的时次。指数在98%分位值以上的短时强降水日,有15d是由台风等热带低值系统引起,还有16d包含了高空槽和低层切变的共同影响,其余6d为低层切变影响。由台风等热带系统引起的强降水没有明显的日分布,后两类强降水多数出现在午后到上半夜。     

丰城市短时强降水天气分型分析

为了有效监测丰城短时强降水和预警大暴雨天气的发生，使用自动气象站数据、MICAPS天气图、云图、探空等资料，采用多种分析方法，对丰城市2012—2020年(5—8月汛期)短时强降水过程进行分析，结果表明:1)丰城市20次短时强降水过程有28个短时强降水回波系统个例，最多一次过程出现4个短时强降水回波系统个例，短时强降水最大值为65.6 mm/h;丰城短时强降水的统计是以雷达回波系统来体现，表现在回波形态和组合反射率CR强度上; 2)强降水主要出现在5—9月，大部份个例伴有明显的低层辐合，200 h Pa有分流区，同时有“上干下湿”“上冷下暖”的温湿场垂直结构，低层辐合与高层辐散相配合导致强降水的发生; 3) T-lnP图上强降水过程多伴有深厚的湿层，但中层也会有“干盖”结构，上干下湿导致强对流的发展，触发强降水的发生; 4)强降水过程中850 h Pa气温平均19.6℃，700 h Pa气温平均11℃，500～1 000 h Pa风垂直切变平均为10 m/s,700 h Pa相对湿度平均为89%,500 h Pa相对湿度平均为89%,CAPE平均614 J/kg、K指数平均38℃、SI...     

一次中尺度辐合线引起的短时强降水天气

利用常规观测资料、自动加密站数据、卫星云图等资料对锦州地区7月1日短时强降水过程的天气形势、物理量条件、卫星云图等进行分析研究,结果表明:该次降水过程是由于低层冷空气入侵同时又有地面中尺度系统相配合产生的;低层充足的水汽与辐合上升运动有利于强降水的产生,不稳定能量较强有利于强对流天气的产生;中尺度对流云团的位置和持续时间与地面中尺度系统基本吻合,并与强降水落区和持续时间基本一致。     

一次地面辐合线突发局地短时强降水特征分析

为了研究局地短时强降水天气的特征,使用MICAPS天气资料、南昌探空资料、宜春SA天气雷达等资料,对2020年6月8日新余局地暴雨天气过程进行分析,结果表明:暴雨天气过程是由突发性局地短时强降水造成,降水系统移速较慢、长时间维持、降水效率高,出现20 mm/h以上的短时强降水.地面辐合线是形成局地短时强降水的触发机制,降水系统随着地面辐合线的移动;辐合线移动过程中存在气旋性环流,导致系统移速缓慢,形成局地暴雨.新生云系如果出现合并现象,往往会快速地发展加强形成强天气.回波基本上沿地面辐合线排列和移动,在移动过程中还伴随回波单体的新生、发展、合并、减弱等过程,短时强降水发生在回波发展合并过程中.雷达剖面分析得出回波强度在垂直上发展的比较均匀,强回波中心分布在6 km以下高度上;水汽大部分集中在地面与5 km融化层之间,这种回波特征适合产生高效的降水.这些特征为新余短时强降水造成的暴雨天气提供了理论依据.     

南昌市一次短时强降水成因分析

2012年8月21日晚上南昌地区出现了短时强降水,时雨量最大达54.6 mm,短时强降水一直以来是短时和短期预报的难点。利用常规资料及日本GMS卫星TBB资料以及自动站资料对本次短时强降水天气的成因进行分析,结果表明:1)南昌上空气柱内丰沛的水汽以及一定的水汽输送为南昌短时强降水提供强大水汽条件;2)500 h P高空槽东移,引导地面冷空气南下,台湾以东有热带低压活动,其东侧的东南气流与副高南侧偏东气流伸入江西与北风冷空气交汇,导致了南昌附近局地强锋生,锋面抬升作用触发了对流层中低层不稳定能量的释放,导致了南昌短时强降水的发生;3)相当黑体亮温-63℃以下的面积对短时强降水有很好的指示意义,因此利用卫星资料,可对短时强降水的演变进行详细的监测,为短时强降水的分析和预报预警提供依据。     

前汛期惠州市强降水气候突变及其环流特征分析

 惠州市地处气候年际变化显著的东亚季风区,近几十年来前汛期强降水事件频繁,尤其自20世纪90年代以来有很多暴雨灾害发生。为了客观地分析惠州前汛期强降水事件的异常情况,利用1967-2009年惠州市降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了前汛期惠州强降水的气候变化及其环流特征。结果表明：前汛期惠州市总降水量和暴雨量大,暴雨日数多;它们的年际变化一致,无明显趋势变化。但自1990年代中期至今,强降水异常有增多且强化的趋势。进一步对比惠州前汛期强降水异常事件突变前后的环流特征,强降水偏多（少）年,突变前后低纬地区均呈现偏南（东北）气流异常,而引起强降水偏多（少）年突变的环流形势差异,主要表现为突变后冷空气作用明显,低层北风分量增强;突变前后物理量的差异则主要表现为,突变后强降水偏多年高、低层散度梯度加大,垂直上升运动偏强,对流性不稳定加大,强降水偏少年上述物理量的变化相反;以上差异特征均导致突变后强降水偏多年更易引发或加剧强降水异常,强降水偏少年更不易于强降水的发生。     

莆田市两场短时强降水的物理量对比分析

利用NECP数据、常规观测资料及自动站资料全面分析了2013年6月莆田地区出现的两次短时强降水过程的环流背景、物理量条件和t-logp图,结果表明:两次短时强降水具有不同的天气背景,降水前热力结构不同是造成两次短时强降水过程性质不同的最重要原因;两场降水的物理量在上下层配置和强度上有所差异;加密观测期间t-logp图对预报短时强降水有很好的指导价值。     

铜仁市城镇短时强降水与暴雨的联系

对2006—2018年铜仁市10个城镇4—10月短时强降水日和暴雨日进行对比分析发现:以短时强降水日为基准,达到暴雨的风险在44%～66.7%之间;以暴雨日为基准,短时强降水的风险在45.5%～64.5%之间。根据暴雨过程中发生短时强降水的风险高低,将铜仁市划分为可能发生区、较易发生区、容易发生区,有利于提高服务的针对性。