2023年7月一次华北极端暴雨的多尺度特征

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作者 柳龙生 刘璐 李英 《大气科学》 北大核心 2025年第3期645-663,共19页

利用ERA50.25°×0.25°再分析资料和日本气象厅GSMaP(Global Satellite Mapping of Precipitation)0.1°×0.1°逐小时降水数据分析了2023年7月华北的一次极端暴雨过程的多尺度特征。结果表明,本次华北极端暴... 利用ERA50.25°×0.25°再分析资料和日本气象厅GSMaP(Global Satellite Mapping of Precipitation)0.1°×0.1°逐小时降水数据分析了2023年7月华北的一次极端暴雨过程的多尺度特征。结果表明,本次华北极端暴雨是在孟加拉湾季风涡旋、台风“杜苏芮”残涡、台风“卡努”、高低空急流、阻塞高压和地形等要素共同作用下形成。这种多尺度天气系统的配置不同于以往的任何一次极端暴雨过程,其中孟加拉湾季风和台风“卡努”为降水的持续发生提供了水汽输送通道,位于华北北侧的阻塞高压使得来自低纬度的水汽持续在太行山以东聚集,使“杜苏芮”残涡获得水汽并维持在太行山南麓,而“杜苏芮”残涡与其北侧的阻塞高压和东侧的西北太平洋副热带高压之间水平位势梯度增大促进了低空急流的发展。在850 hPa低空急流与200 hPa高空急流的耦合作用下不断地有中尺度对流云团在太行山迎风坡生成,当华北地区地面风向与太行山地形近乎垂直时地形造成的强迫抬升运动更加显著,这也促进中尺度对流云团的进一步组织和发展,最终形成短时强降水。强降水发生的第一阶段大气层结在垂直方向上是对流稳定,但是加强的边界层低空急流促进了迎风坡气流发生倾斜上升运动,激发了条件性对称不稳定能量释放,产生强烈降水;第二阶段的强降水主要发生在暖区,大气层结表现为垂直对流不稳定,此阶段由地形动力强迫触发降水。 展开更多

关键词 华北极端暴雨 中尺度对流系统 地形 条件性对称不稳定 高低空急流

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北京“23·7”极端强降雨特征和成因分析 被引量：5

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作者 荆浩 亢妍妍 +4 位作者 吴宏议 雷蕾 郭锐 赵玮 于波 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第5期616-629,共14页

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... 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。 展开更多

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

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一次冷涡发展阶段大暴雨过程的中尺度对流系统研究 被引量：40

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作者 钟水新 王东海 +1 位作者 张人禾 刘英 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第2期435-445,共11页

利用2009年东北暴雨试验资料、常规气象观测资料、自动站资料、FY-2C卫星资料和NCEP再分析资料,对2009年6月19日东北地区一次短时强降水过程的天气尺度环流特征、中尺度对流系统(MCS)环境场及其触发机制进行了分析,概括了此次冷涡发展... 利用2009年东北暴雨试验资料、常规气象观测资料、自动站资料、FY-2C卫星资料和NCEP再分析资料,对2009年6月19日东北地区一次短时强降水过程的天气尺度环流特征、中尺度对流系统(MCS)环境场及其触发机制进行了分析,概括了此次冷涡发展阶段暴雨过程的三维概念模型。结果表明,此次强降水系统主要发生在东北冷涡的发展阶段,造成强对流天气的系统尺度较小、突发性强,具有明显的β-γ中尺度对流系统的特点。高温高湿及位势不稳定层结、低层的湿舌北伸及中层干冷空气的侵入,为MCS的发生、发展提供了非常有利的环境条件。位于高空西风急流出口区北侧和偏东北大风中心入口区南侧的暴雨区上层有强的高空辐散,与辐合区南侧的低空急流前部相互耦合,使得暴雨区上升气流增强;高空急流出口区南侧的偏南风低空急流加强了风暴的入流强度,为风暴提供了有利的风场环境和水汽条件。暴雨区西南侧中低层存在干空气侵入,使中低层干冷空气迅速向对流风暴发生区输送,形成逆温层。在强对流爆发前,中低层的逆温层与上层的干层分开,使风暴发展所需的不稳定能量得以累积,冷涡系统东移引导低层偏西北气流南下,增强了地面流场的辐合,是触发初始对流的关键因素。 展开更多

关键词 中尺度对流系统 概念模型 低空急流

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2009年7月7日南京短时暴雨的中尺度特征分析 被引量：42

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作者 王啸华 吴海英 +1 位作者 唐红昇 喜度 《气象》 CSCD 北大核心 2012年第9期1060-1069,共10页

利用FY-2C卫星红外辐射亮度温度(T_(BB))资料、多普勒天气雷达资料、加密自动站资料、NECP再分析资料、常规观测资料对2009年7月7日发生在南京地区的一次短时大暴雨过程的中尺度特征进行分析,结果表明:在有利的天气尺度背景形势下,多个... 利用FY-2C卫星红外辐射亮度温度(T_(BB))资料、多普勒天气雷达资料、加密自动站资料、NECP再分析资料、常规观测资料对2009年7月7日发生在南京地区的一次短时大暴雨过程的中尺度特征进行分析,结果表明:在有利的天气尺度背景形势下,多个中尺度对流系统在南京地区合并,合并后的中尺度对流系统强度强,移速慢,造成了南京地区的强降水。这次短时暴雨的中尺度特征在云图T_(BB)资料上表现为对流云团合并后强度和范围显著增强,移速缓慢,T_(BB)梯度大值区在南京地区停留;在地面风场上体现为南移的中尺度辐合线与南京地区局地生成的中尺度辐合中心合并,使得地面风场辐合显著增强;在雷达回波上表现为,南京地区上空不断有对流单体并入形成大面积高效率降水回波,镶嵌其中的γ尺度对流单体沿着相同方向依次通过南京地区。分析中还发现,低空急流、低空切变线是这次短时暴雨天气过程的重要影响系统,利用多普勒雷达资料可以识别和分析它们的发展、变化特征,为短时暴雨的临近预报提供依据。 展开更多

关键词 中尺度对流系统 对流云团 地面辐合线 低空急流 低空切变线

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济南7.18大暴雨中尺度分析研究 被引量：31

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作者 徐珺 毕宝贵 谌芸 《高原气象》 CSCD 北大核心 2010年第5期1218-1229,共12页

利用常规和非常规观测资料、分辨率0.5°×0.5°、间隔6 h的GFS(Global Forecast System)分析场资料和WRF(Weather Research and Forecasting model)数值模拟结果,对2007年7月18日济南大暴雨进行了中尺度分析研究。结果表明... 利用常规和非常规观测资料、分辨率0.5°×0.5°、间隔6 h的GFS(Global Forecast System)分析场资料和WRF(Weather Research and Forecasting model)数值模拟结果,对2007年7月18日济南大暴雨进行了中尺度分析研究。结果表明,低空急流、自内蒙古南下的低层冷空气和中层干空气的配置有利于中尺度对流系统的发展和维持;中尺度对流系统生成、发展于低涡西南侧的辐合线上,低涡入海过程中移速减慢使辐合线经过济南速度减慢,导致济南持续3 h的短时强降水;生成于中尺度对流系统前30 km左右的对流系统与中尺度对流系统的合并使降水增幅,最终导致极端降水发生。 展开更多

关键词 济南 低空急流 中尺度对流系统 数值模拟 辐合线 阵风锋

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华南沿海2011年7月15-18日持续暴雨过程中的季风槽与中尺度对流系统相互作用 被引量：25

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作者 蒙伟光 张艳霞 +3 位作者 袁金南 李春晖 梁巧倩 吴乃庚 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期508-525,共18页

应用NCEP FNL再分析资料及位涡分离反演等方法,对华南沿海2011年7月15—18日持续暴雨过程中季风槽与中尺度对流系统的相互作用进行了研究.主要针对暴雨发生期间季风槽气旋性涡度向上发展的机理及其对季风槽维持发展和中尺度对流系统活... 应用NCEP FNL再分析资料及位涡分离反演等方法,对华南沿海2011年7月15—18日持续暴雨过程中季风槽与中尺度对流系统的相互作用进行了研究.主要针对暴雨发生期间季风槽气旋性涡度向上发展的机理及其对季风槽维持发展和中尺度对流系统活动的影响进行分析。结果发现,季风槽的中尺度对流系统发展于弱斜压性环境中,大多在槽东西两端涡度中心区发展最强。南侧盛行的西南低空急流为对流反复发生提供了对流发展的"可维持性"条件,是对流得以组织发展成为中尺度对流系统的重要原因。涡度收支诊断表明,季风槽气旋性涡度生成主要由中尺度对流系统低层辐合引起。位涡分离反演结果证实,季风槽气旋性环流增强主要由与中尺度对流系统潜热加热相关的扰动位涡造成,并随着中尺度对流系统加热峰值高度升高而向上发展,是大尺度环流对中尺度对流系统潜热加热动力响应的结果。在季风槽东西两端,由于中尺度对流系统发展强烈且持续,具有更高的加热效率,引起的气旋性涡度向上发展最为明显。其结果可引起中尺度对流系统西南一侧向北非地转风发展,并在地转偏向力作用下增强西风,维持低空急流的发展,为对流反复发生提供条件。这些都说明季风槽大尺度环流与中尺度对流系统相互作用在中尺度对流系统和持续暴雨形成过程中有重要作用。 展开更多

关键词 季风槽持续暴雨 中尺度对流系统 低空急流 凝结潜热加热 动力学响应 位涡分离反演

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登陆台风中的中尺度对流系统的数值研究 被引量：12

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作者 刘伟 张庆红 《北京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期73-79,共7页

应用PennState NCAR高分辨率中尺度模式MM5 ,成功模拟出 1996 0 8 0 3到 0 5Herb(1996 )台风登陆后 ,发生在河北及周边地区台风低压暴雨中的两个连续发展的中α尺度对流系统的演变和结构 ,它们与降水量实况有很好地对应。由此根据模式... 应用PennState NCAR高分辨率中尺度模式MM5 ,成功模拟出 1996 0 8 0 3到 0 5Herb(1996 )台风登陆后 ,发生在河北及周边地区台风低压暴雨中的两个连续发展的中α尺度对流系统的演变和结构 ,它们与降水量实况有很好地对应。由此根据模式输出结果分析了这两个中尺度对流系统(MCS)的中尺度结构和特点 ,最后给出了登陆台风低压暴雨的MCS结构模型 ;在MCS成熟期 ,低层大尺度的低空急流 (LLJ)中出现中尺度扰动 ,即中尺度低空急流 (mLLJ) ,mLLJ的左前方产生强辐合和上升运动 ,在上升气流的高空出流区域产生中尺度高空急流 (mULJ) ,这种mULJ在常规观测资料中被验证。mULJ的右后方有强辐散发生。 展开更多

关键词 登陆台风 中尺度对流系统 中尺度低空急流 中尺度高空急流

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贺兰山东麓极端暴雨的中尺度特征 被引量：33

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作者 陈豫英 苏洋 +2 位作者 杨银 张肃诏 杨婧 《高原气象》 CSCD 北大核心 2021年第1期47-60,共14页

利用近10年宁夏逐时自动气象站降水、银川CD雷达、FY-2、探空和ECMWF再分析0.125°×0.125°等高分辨率多源气象资料,在中尺度系统分型基础上,对比分析贺兰山东麓6次极端暴雨的中尺度特征。结果表明:(1)低空偏(东)南急流夜... 利用近10年宁夏逐时自动气象站降水、银川CD雷达、FY-2、探空和ECMWF再分析0.125°×0.125°等高分辨率多源气象资料,在中尺度系统分型基础上,对比分析贺兰山东麓6次极端暴雨的中尺度特征。结果表明:(1)低空偏(东)南急流夜间增强并配合贺兰山地形,在东坡山前触发或增强了暴雨中小尺度系统,造成地形处降水增幅,极端暴雨都是伴有短时强降水的对流性暴雨,主要集中在东坡山前,中心在山洪沟口,夜雨特征显著。(2)环境场都满足对流性暴雨的3个基本条件:700 hPa(东)南急流将暖湿水汽输向暴雨区,低层高温高湿促进了大气不稳定与动力、热力、地形抬升触发机制;深对流过程850 hPa无明显急流,水汽主要来自孟加拉湾,水汽输送受限,但大气稳定度更低,更有利于对流性暴雨发生,混合对流过程850 hPa与700 hPa急流路径重合,水汽来自孟加拉湾、南海、黄海和渤海,水汽输送更充沛,更有利于持续性暴雨产生。(3)极端暴雨主要有暖区对流降水、锋面对流降水、锋区层状云降水3种性质;暖区对流主要在山区,地形抬升是触发机制,锋面对流的触发是低层暖湿气流沿着冷垫抬(爬)升,平原和山区皆有;对流系统的移动与低层风场一致,山区和平原分别沿山体和低空急流轴传播,通常移动与传播方向平行,山区低层为偏东风时,移动与传播近似垂直,列车效应明显。(4)线型对流系统过程冷空气弱,以暖区或(和)锋面对流性降水为主,对流系统在山前沿山体传播形成组织化程度高的带状线型回波,移动与传播有平行有垂直,受地形抬升作用,对流系统在山前稳定少动、发展强盛,降水历时短、范围小、雨强大、有间歇性,3~4 h的累计雨量占过程总量的85%左右,区域平均雨量远小于暴雨量级,地形性强对流暴雨特征凸显。(5)非线型对流系统过程冷空气强,以锋面对流性降水和锋区层状云降水为主,对流系统在山前和平原沿山体和急流轴传播和移动形成非线型回波,平原地区传播与移动平行,山区两者垂直,对流系统组织化程度不高、移速快、强度弱,降水历时长、范围大、雨强小,连续降水累计雨量大,区域平均雨量接近或达到暴雨量级,混合性降水特征明显。(6)降水强度R与CAPE增幅、回波强度Z、强回波持续时间、回波顶高、液态水含量呈正相关,与TBB呈负相关,相关性在深对流过程更清晰;Z≥40 dBZ时,Z-R满足关系式:R=3.67×10-8Z5.222+4.835。 展开更多

关键词 极端暴雨 中尺度对流系统 低空急流 地形影响 列车效应

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近海水汽初值和对流影响一次华南前汛期沿海强降水对流系统发展过程的机理研究 被引量：9

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作者 鲁蓉 孙建华 傅慎明 《大气科学》 CSCD 北大核心 2018年第1期1-15,共15页

本研究在对华南季风降水试验(SCMREX)观测资料分析的基础上,采用数值模拟试验探讨南海北部区域湿度场初值误差和海上对流对2014年5月8日华南沿海地区的一次强降雨过程的中尺度对流系统(MCS)的发展和移动的影响。加密探空和风廓线观测分... 本研究在对华南季风降水试验(SCMREX)观测资料分析的基础上,采用数值模拟试验探讨南海北部区域湿度场初值误差和海上对流对2014年5月8日华南沿海地区的一次强降雨过程的中尺度对流系统(MCS)的发展和移动的影响。加密探空和风廓线观测分析表明在珠江口地区有西南风和偏东风急流形成的辐合区,为对流在该地区增强发展提供了条件。增加和减少近海湿度以及关闭积云和微物理过程潜热释放,所造成的温度场以及风场的变化对广东沿海地区的对流的强度和移动路径都有明显的影响。特别是增加海上关键区的湿度,由于海上对流的发展改变了整个区域的环流,抑制了陆地上对流的发展。关闭海上关键区对流过程潜热的释放,导致低空急流到达更加偏北的位置,对流系统在模拟的后期向东北移动。通过这些试验表明,海上的湿度等要素场和对流活动对沿海地区的降雨预报有着十分重要的影响,需要进一步加强海上观测及其资料同化方法。 展开更多

关键词 中尺度对流系统 低空急流 敏感试验 对流潜热 降雨预报

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贺兰山东麓一次局地强对流暴雨的中尺度特征 被引量：8

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作者 张晓茹 陈豫英 +2 位作者 姚姗姗 苏洋 杨银 《气象》 CSCD 北大核心 2022年第7期801-812,共12页

利用Himawari-8卫星、银川C波段多普勒雷达、ERA5逐1 h再分析、自动气象站、常规气象探测等多源气象资料,对2019年8月贺兰山东麓夜间突发的一次局地短历时强对流暴雨的中尺度特征进行分析。结果表明:700 hPa偏南急流于暴雨前6 h建立并... 利用Himawari-8卫星、银川C波段多普勒雷达、ERA5逐1 h再分析、自动气象站、常规气象探测等多源气象资料,对2019年8月贺兰山东麓夜间突发的一次局地短历时强对流暴雨的中尺度特征进行分析。结果表明:700 hPa偏南急流于暴雨前6 h建立并在夜间增强北抬,促进了低层高温高湿、大气不稳定和动力、热力抬升机制的发展加强,有利于地面中尺度辐合线在东麓山前触发β中尺度对流系统,并使其增强为α中尺度对流系统,导致此次强对流暴雨的发生发展;暴雨区位于700 hPa急流轴左前方及700 hPa水汽通量≥6 g·cm^(-1)·s^(-1)·hPa^(-1)和850 hPa比湿≥12 g·kg^(-1)的高湿区,对流有效位能≥1500 J·kg^(-1)和850 hPa假相当位温≥346 K的高温高能区,800 hPa中心强度≤-1.2 Pa·s^(-1)的上升运动区和冷云发展前端辐射亮温梯度大值区;最大小时降水量出现在急流轴离暴雨区最近时段,期间辐射亮温≤-66℃、辐射亮温梯度≥27℃·km^(-1)、回波强度≥65 dBz、回波顶高≥10 km、垂直累积液态水含量≥11 kg·m^(-2)、≤-52℃冷云面积约为中尺度对流复合体的1/5;辐射亮温越低、辐射亮温梯度越大、降温率越高,小时降水量越大;最低辐射亮温、最大辐射亮温梯度、回波强度和垂直累积液态水含量跃增、回波顶高增幅加大均较强降水提前10~20 min出现,地面中尺度辐合线较降水提前30 min出现。 展开更多

关键词 对流性暴雨 中尺度对流系统 辐射亮温梯度 低空急流

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2010年8月4～6日本溪暴雨天气过程成因分析

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作者 宋长远 《安徽农业科学》 CAS 北大核心 2011年第5期2752-2755,共4页

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料以及FY-2E气象卫星云图、加密自动站资料等非常规气象观测资料,采用天气动力学诊断分析,对2010年8月4~6日发生在本溪地区的暴雨天气的成因进行分析。结果表明,副热带高压西伸北抬和贝湖冷涡南下冷... 利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料以及FY-2E气象卫星云图、加密自动站资料等非常规气象观测资料,采用天气动力学诊断分析,对2010年8月4~6日发生在本溪地区的暴雨天气的成因进行分析。结果表明,副热带高压西伸北抬和贝湖冷涡南下冷空气交汇对峙,为暴雨形成提供了有利的大尺度环流背景,地面冷锋和强盛的低空急流是暴雨产生的主要影响系统。暴雨区处于大气不稳定能量大值区中,其西北侧存在明显的能量锋区。涡度、散度、垂直速度等物理量的垂直分布有利于暴雨产生。卫星云图能较好地监测中-β尺度对流系统的生成及发展,同时中尺度对流系统的发展及移向与雨团的移动和自动雨量站的雨量有较好的对应关系。 展开更多

关键词 暴雨 副高 低空急流 中-β尺度对流系统

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