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广西沿海“23.6”弱热带低压破纪录暴雨过程的诊断分析

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气象学报 2024年第3期82卷 289-305页

作者：覃皓农孟松翟丽萍李佳颖张惠景蓝盈黄晴邱滋黄明华广西壮族自治区气象台南宁530022

利用多源观测资料及ERA5再分析资料,基于大气热、动力诊断方程,对2023年6月7—9日广西沿海破纪录热带低压暴雨过程的成因及低压维持的可能机制进行了分析,结果表明:(1)在中高纬度与低纬度天气系统相互作用背景下,热带低压在广西境内盘... 详细信息

利用多源观测资料及ERA5再分析资料,基于大气热、动力诊断方程,对2023年6月7—9日广西沿海破纪录热带低压暴雨过程的成因及低压维持的可能机制进行了分析,结果表明:(1)在中高纬度与低纬度天气系统相互作用背景下,热带低压在广西境内盘旋少动,促成了此次强降水过程。期间大气热力、水汽因子均伴有显著异常,整层水汽通量散度、大气可降水量及K指数标准化异常分别达到-5.5、3.2、1.3。(2)降水最强时段集中于夜间至凌晨,准静止的中尺度对流云团以及对流系统“列车效应”使降水不断在局地累积,造成破纪录累计雨量。(3)7日(8日)夜间至8日(9日)凌晨,热带低压东南侧(东侧)暖式切变线(边界层急流)以及陆面摩擦为强降水的发生、发展提供了动力条件。9日边界层急流辐合强于8日切变线辐合,锋生强迫更强。热带低压系统增强导致的气压梯度力增大以及位势高度经向平流对应的气压梯度力做功过程促进了局地动能增长,是边界层急流发展的原因。(4)热带低压环流不断将中国南海水汽卷入其内部,水汽辐合及垂直输送使得湿层不断增厚,有利于降水率增大。持续的暖湿气流输送有利于不稳定层结维持,使大气低层对流不稳定结构贯穿整个降水过程。其中,风垂直切变和大气斜压性的有利配置使得9日层结不稳定特征较8日更强,与动力条件相结合促使9日出现更强降水。(5)热带低压系统维持主要受水平风场辐合效应支撑,地转风分量在整个过程中贡献相对较弱,非地转风分量的水平散度项主导了局地涡度变化,与非地转风惯性旋转后向热带低压中心辐合有关。

关键词：破纪录暴雨热带低压边界层急流动能非地转风

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广西初春双对流强降水带过程诊断分析

气象 2024年第8期50卷 917-928页

作者：覃皓范娇农孟松赖珍权翟舒楠刘乐刘晓梅庞芳周亦靖邱滋广西壮族自治区气象台南宁530022 南宁市气象局南宁530029

2023年3月25日20:00至26日08:00,广西出现一次双对流强降水带过程,与以往双雨带存在显著差异,主、客观预报均出现明显偏差。利用多源实况以及ERA5再分析资料,对此次过程进行了Rossby波能量频散、湿位涡及水平锋生强迫等诊断分析。结果表... 详细信息

2023年3月25日20:00至26日08:00,广西出现一次双对流强降水带过程,与以往双雨带存在显著差异,主、客观预报均出现明显偏差。利用多源实况以及ERA5再分析资料,对此次过程进行了Rossby波能量频散、湿位涡及水平锋生强迫等诊断分析。结果表明:该过程发生于大尺度环流调整背景下,中高纬地区源自极涡以及黑海的两支Rossby波列共同促进了东北地区的横槽在东移过程中逐渐转竖,引导冷空气补充南下。低纬地区南支槽在此期间逐渐东移,为广西地区冷垫之上的气层抬升提供动力条件,同时也促进低层冷暖空气在广西交汇。随着冷空气补充南下、惯性振荡促使偏南风向北推进,冷暖空气在广西一带交汇增强,大气湿斜压性增强使得湿位涡发展,导致出现条件对称不稳定层结。暖湿空气自南向北倾斜爬升至700 hPa附近条件对称不稳定区后与高空槽前正涡度平流相配合触发高架对流,使得北支对流带发展。冷空气深入南下后受广西特殊地形影响,等θ_(se)线与流场的有利配置形成拉伸变形效应导致锋生强迫,使得越南东北部南支初始对流触发。北部湾中部低层较大θ_(se)纬向梯度以及强垂直风切变造成较强湿斜压性,促进南支对流系统途经时组织化发展,并由于中层干空气夹卷形成弓形回波。预报中需重点关注数值模式对中层低槽的预报以及冷垫上的热力条件,以捕捉北支锋后高架对流发生发展的关键信息。

关键词：双对流带/双雨带高架对流条件对称不稳定惯性振荡锋生强迫

伊犁河谷春季极端暴雨水汽特征与不稳定机制分析

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干旱气象 2024年第3期42卷 395-404页

作者：魏娟娟万瑜潘宁肖俊安新疆维吾尔自治区气象台新疆乌鲁木齐830002

2022年5月4—6日,新疆伊犁河谷出现极端暴雨天气,多站降水量突破历史极值。使用地面自动站逐时降水资料、美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric ... 详细信息

2022年5月4—6日,新疆伊犁河谷出现极端暴雨天气,多站降水量突破历史极值。使用地面自动站逐时降水资料、美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)1°×1°再分析资料,分析此次极端暴雨事件的水汽特征和不稳定机制。结果表明:1)在500 hPa中纬度短波和低层辐合切变环流背景下,伊犁河谷可能发生极端暴雨天气,向西开口的“喇叭口”地形特征导致地形辐合和强迫抬升,增强了局地暴雨发生的动力触发机制。2)水汽主要来源于地中海、红海及里咸海地区,存在偏西和西南两条主要输送路径。低层偏西路径水汽输送强度大于中高层的西南路径,西边界为主要水汽输入边界,水汽输入贡献比约为85%,且从地面至700 hPa的强水汽辐合有利于水汽快速积聚。3)降水前对流层低层存在对流不稳定为暴雨天气积聚不稳定能量,对强降水的发生起重要作用;降水期间,对流层低层受对流不稳定影响,而对流层中高层受条件对称不稳定影响,这两种不稳定机制共同作用造成此次极端暴雨事件的发生。

关键词：极端暴雨水汽输送水汽收支不稳定机制伊犁河谷

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诱发哈萨克斯坦夏季强降水的环流结构特征

沙漠与绿洲气象 2024年第5期18卷 9-16页

作者：李如琦李桉孛王江周雅蔓魏娟娟新疆维吾尔自治区气象台新疆乌鲁木齐830002

采用FNL1°×1°和CPC0.5°×0.5°再分析资料,通过对比分析夏季哈萨克斯坦不同区域的3次强降水过程的环流特征,揭示了诱发强降水的环流结构。结果表明:哈萨克斯坦各区域出现强降水时,西部和东部的强降水中心位于高空急流带入口区右侧,... 详细信息

采用FNL1°×1°和CPC0.5°×0.5°再分析资料,通过对比分析夏季哈萨克斯坦不同区域的3次强降水过程的环流特征,揭示了诱发强降水的环流结构。结果表明:哈萨克斯坦各区域出现强降水时,西部和东部的强降水中心位于高空急流带入口区右侧,北部位于出口区左侧,辐散抽吸作用有利于上升运动发展;强降水的影响系统主要为500 hPa低涡,强降水中心位于低涡槽线前部西南气流带上,中层温度平流对强降水发生有促进作用,西部和北部强降水中心位于低层冷平流大值区,东部则位于东北冷平流南侧的气旋性辐合区;除哈萨克斯坦东部强降水受地形影响地面系统尺度较小外,西部和北部强降水时地面有明显的冷锋,并存在气旋性的辐合切变,冷暖汇合形成的辐合线是强降水的主要中尺度触发系统;哈萨克斯坦强降水的水汽源地主要为地中海、黑海、波斯湾和北冰洋,经长途输送在强降水区形成强的水汽辐合,辐合值>40×10^(-6) g·cm^(-1)·s^(-1)。

关键词：强降水环流特征垂直结构水汽输送哈萨克斯坦

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北京“23·7”极端强降雨特征和成因分析

气象 2024年第5期50卷 616-629页

作者：荆浩亢妍妍吴宏议雷蕾郭锐赵玮于波北京市气象台北京100097

利用北京地区加密气象站、补盲的北京市规划和自然资源委员会雨量站、双偏振雷达、风廓线雷达、GPS水汽等观测数据和ERA5再分析数据,对北京“23·7”极端强降雨阶段性特征和成因进行了分析。结果表明:“23·7”极端强降雨累计降水量(331... 详细信息

利用北京地区加密气象站、补盲的北京市规划和自然资源委员会雨量站、双偏振雷达、风廓线雷达、GPS水汽等观测数据和ERA5再分析数据,对北京“23·7”极端强降雨阶段性特征和成因进行了分析。结果表明:“23·7”极端强降雨累计降水量(331 mm)和单点最大降水量(1025 mm)均打破历史纪录,最大雨强(126.6 mm·h^(-1))排名历史第二位,具有显著的极端性。强降雨可分为5个阶段,其中第Ⅱ和第Ⅳ阶段降水量分别占过程累计降水量的37.1%和39.7%,第Ⅳ阶段雨强更大,对应急流更强,高温、高湿特征也更明显。地形对降雨的增幅作用显著,降水量在海拔100~300 m山区迅速增加,极大值出现在海拔约400 m的山区,第Ⅱ(第Ⅳ)阶段山区平均降水量和小时雨强分别是平原的2.1(3.0)倍和2.0(2.7)倍;第Ⅱ阶段主要为地形对急流的直接抬升,第Ⅳ阶段为地形绕流辐合和直接抬升共同作用。7月31日上午(第Ⅳ阶段)边界层急流出口区与低空急流入口区耦合导致低层上升运动增强,促使西部山前β中尺度对流系统由块状发展成线状并有γ中尺度涡旋产生,该β中尺度对流系统北上时形成短暂的列车效应,引发了西部山区8个站次100 mm·h^(-1)以上的极端短时强降水。

关键词： “23·7”极端强降雨地形作用低空急流中尺度对流系统 γ中尺度涡旋

内蒙古典型草原2010~2021年黑碳气溶胶浓度变化及影响因素分析

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中国环境科学 2024年第1期44卷 83-92页

作者：王慧清裴浩孙玉内蒙古自治区气象台内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区荒漠生态气象中心内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区气象局内蒙古呼和浩特010051 内蒙古自治区气候中心内蒙古呼和浩特010051

分析了2010~2021年内蒙古锡林浩特国家气候观象台大气成分观测站黑碳气溶胶浓度观测数据,阐明了黑碳气溶胶浓度时间变化规律,并初步讨论了其与气象要素的关系,以期为大气黑碳气溶胶污染防治工作提供科学依据.结果表明:不同季节、不同风... 详细信息

分析了2010~2021年内蒙古锡林浩特国家气候观象台大气成分观测站黑碳气溶胶浓度观测数据,阐明了黑碳气溶胶浓度时间变化规律,并初步讨论了其与气象要素的关系,以期为大气黑碳气溶胶污染防治工作提供科学依据.结果表明:不同季节、不同风速下,几乎均在南偏西风向时黑碳气溶胶浓度增大且最高,而在东北风向时其浓度几乎不变甚至略减少且最低;黑碳气溶胶浓度日变化整体呈现出明显的四季均为“单峰型”变化特征,冬季峰值出现时间较其他三个季节晚,四季谷值出现时间一致;季节变化总体上呈现出浓度及其标准差均为秋冬季高于春夏季的特征,说明观测点黑碳气溶胶浓度在高值期间的秋冬季,其变化幅度也较大;由于能源结构的改变及节能减排措施的成效,近10年观测点黑碳气溶胶浓度呈明显下降趋势,其变化与气温、降水呈极显著负相关,与相对湿度呈极显著正相关.

关键词：黑碳气溶胶半干旱区典型草原时间动态影响因素

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大气河背景下的广西暖区暴雨机理初探

高原气象 2024年第2期43卷 381-397页

作者：覃皓覃月凤吴玉霜王志毅刘乐广西壮族自治区气象台广西南宁530022 广西壮族自治区气象灾害防御技术中心广西南宁530022 中国气象局气候资源经济转化重点开放实验室重庆市气象台重庆411101

利用多源实况观测资料以及ERA5再分析资料对2010-2022年夏季(6-8月)广西暖区暴雨个例中伴随大气河的特征进行统计分析,并基于波作用通量、水平锋生以及非绝热加热诊断等,从热力、动力角度分析了2022年6月2-4日大气河背景下广西典型暖区... 详细信息

利用多源实况观测资料以及ERA5再分析资料对2010-2022年夏季(6-8月)广西暖区暴雨个例中伴随大气河的特征进行统计分析,并基于波作用通量、水平锋生以及非绝热加热诊断等,从热力、动力角度分析了2022年6月2-4日大气河背景下广西典型暖区暴雨过程。结果表明:(1)绝大多数暖区暴雨个例伴随大气河。当大气河通过广西区域并维持在约1000 kg·m^(-1)·s^(-1)以下时,大气河强度增强有利于暖区暴雨降水强度增强。大多数个例中大气河呈西南-东北向,在经过广西时方向角在15°~65°。(2)典型个例中东西伯利亚阻塞高压和东北冷涡异常活跃,造成副高总体被压制,位置偏南,使得大气河维持在孟加拉湾-南海-华南-北热带太平洋一带,为暖区暴雨发生发展提供充足水汽。副高维持而低涡东移造成的气压梯度增大以及夜间季风气流加速共同作用使得局地大气河增强。(3)大气河夜间增强促进了局地水汽辐合及垂直输送使得湿层不断增厚,大气可降水量增大,有利于降水效率增大。同时,持续的暖湿输送有利于低层不稳定层结的建立和维持,使大气对流不稳定结构贯穿整个降水过程。(4)山脉地形的辐合抬升、侧向摩擦促进了上升运动、垂直涡度发展,一方面有利于山前堆积的暖湿空气被迫抬升而触发对流,另一方面有利于对流系统维持,造成更多水汽凝结致雨。此外,暖湿空气堆积产生持续的锋生强迫也有利于降水维持和增强。(5)大气河影响下的强上升造成大量水汽不断凝结释放潜热,大气受热后又加强了上升运动,在该正反馈机制下对流持续发展增强。

关键词：暖区暴雨大气河对流不稳定潜热

1961-2020年新疆棉花花铃期高温热害时空变化特征

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中国农业大学学报 2024年第3期29卷 1-12页

作者：赵金媛胡琦姜婧妍周建朔张丽娜张山清王森郭燕云潘学标王雪姣中国农业大学资源与环境学院北京100193 大连市普兰店区气象台辽宁大连116200 新疆维吾尔自治区农业气象台/新疆兴农网信息中心乌鲁木齐830002

为明确新疆棉花花铃期高温热害的时空分布特征和变化趋势,基于1961-2020年新疆棉花种植区101个气象站点逐日地面气象观测资料、灾情资料、棉花生产资料,选取新疆地区棉花花铃期高温热害指标,采用线性趋势分析、空间插值分析和MK趋势分... 详细信息

为明确新疆棉花花铃期高温热害的时空分布特征和变化趋势,基于1961-2020年新疆棉花种植区101个气象站点逐日地面气象观测资料、灾情资料、棉花生产资料,选取新疆地区棉花花铃期高温热害指标,采用线性趋势分析、空间插值分析和MK趋势分析等方法,从代际、年际和候尺度分析新疆棉花花铃期高温热害发生频率和强度的时空分布和变化特征。结果表明:1)新疆棉花花铃期高温热害的发生以重度为主,中度次之,各等级高温热害发生频率呈南高北低的空间分布特征,高值区集中在和田地区、巴音郭楞蒙古自治州、吐鲁番市和昌吉回族自治州。2)1961-2020年新疆地区棉花高温热害发生站次比、天数、危害热积温均呈增加趋势,其中南、北疆站次比每10年倾向率分别为2.2%和1.6%,危害热积温每10年变化1.7和1.9℃·d。21世纪10年代高温热害最严重。3)新疆棉花7月1候-9月3候高温热害站次比和发生频率随候序推移呈先增加后减小的趋势,在7月4候-8月1候高温热害发生频率较大;时段Ⅰ(1961-1990年)与时段Ⅱ(1991-2020年)相比,时段Ⅱ站次比最大的候序有提前的趋势,北疆站次比最大的候序由8月1候(29.2%)提前到7月3候(31.6%),南疆由7月6候(28.9%)提前到7月4候(33.2%)。

关键词：新疆棉花高温热害时空特征

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云南一次秋季极端暴雨过程的天气学分析

山地学报 2024年第4期 557-575页

作者：梁红丽赵梅珠云南省气象台

全球多个区域的降水模式正逐渐向极端化演变。受东亚和南亚季风交汇影响，加之山地地形复杂，中国云南极端降水分布在时空上具有高度不均匀性，降水演变在不同区域具有差异性。前期云南极端降水的研究多关注极端暴雨发生的大尺度背景及... 详细信息

全球多个区域的降水模式正逐渐向极端化演变。受东亚和南亚季风交汇影响，加之山地地形复杂，中国云南极端降水分布在时空上具有高度不均匀性，降水演变在不同区域具有差异性。前期云南极端降水的研究多关注极端暴雨发生的大尺度背景及影响系统，对其精细演变特征及其成因差异的探讨则相对不足。本研究利用逐小时区域自动站雨量观测资料、高空间分辨率的ERA-Interim再分析资料，以2015年10月9日云南一次强暴雨过程为研究对象，对其极端降水天气过程特点、系统演变及低层水汽辐合、锋区和切变活动特征、地形作用等进行诊断分析，探讨不同阶段、不同区域极端暴雨演变成因差异。结果表明：（1）2015年10月9日极端暴雨是孟加拉湾低压与冷锋切变相互作用的结果。水汽输送主体是孟加拉湾西南急流，其次是中南半岛偏南气流。切变西段水汽强烈辐合达-3.0×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1,锋区西段经向梯度-21×10-5K·m-1,东西风交界面稳定维持在99°E～100.5°E,南北风在25°N～26°N。与2000年以来影响系统相似度第2的2015年1月9日暴雨过程相比，此次极端降雨低层水汽输送及辐合强度、暖湿空气及锋区强度均明显偏强，东西风及南北风对峙时间更长。（2）极端暴雨为西北—东南走向的移动型雨带、影响范围广。雨带较长时间维持，是切变线西段冷暖气流强烈辐合、西南急流向滇西南的水汽输送加剧、影响滇南的西南和偏南气流汇合作用增强而形成的，在强降水初期、发展、维持阶段各个因素的作用又有差异。（3）不同阶段、不同区域大暴雨中心降水演变的成因也有很大差异，是低层经纬向风辐合、锋区辐合上升、地形对经纬向气流的强迫抬升、低层水汽辐合等多种因素相互作用的结果。研究结果可为提升云南地区极端降水事件的预报能力和防灾减灾工作提供科学依据。

关键词：极端降雨孟加拉湾低压锋区和切变活动地形作用云南