摘要:

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摘要:热带气旋(tropical cyclone, TC)是造成山东极端降水的一种重要天气系统,厘清山东TC极端降水的形成机理有助于防灾减灾。本研究利用中国气象局上海台风研究所提供的1961—2020年TC最佳路径数据和山东79个国家级气象观测站的日降水资料,探究厄尔尼诺-南方涛动(El Niño-Southern Oscillation,ENSO)不同位相背景下TC北上影响山东造成极端降水的关键因子和影响机制。结果表明:在ENSO的不同位相期间,TC在山东引起极端降水的关键物理因子显著不同。在El Niño发展年,印度夏季风加强对TC极端降水有重要作用。夏季向北传播的季节内振荡活跃有利于强的印度夏季风与西太平洋北上的TC相配合,将南海、孟加拉湾充沛的水汽源源不断输送至山东;同时,山东位于西南低空急流左侧和高空西风急流入口区的右侧,这种高低空急流配置的动力作用,有利于产生强烈的上升运动,进而造成山东极端降水。在La Niña发展年,西太平洋副热带高压的发展与山东TC极端降水有着更为密切的联系。前期巴伦支海—喀拉海上空异常高压波源激发的向东亚中纬度传播的大气遥相关波列导致西太平洋副热带高压西伸北抬,进而引导TC将太平洋上的水汽源源不断地送至山东,为极端降水提供有利的水汽条件。

摘要:2023年7月27日—8月1日京津冀发生持续6 d的暴雨天气过程，海河流域发生流域性特大洪水。7月29日夜间至30日白天是暴雨最强时段，冀南、冀中先后出现特大暴雨。本文利用FY-4A云顶相当黑体亮温（black body temperature，TBB）、常规观测资料和再分析资料研究暴雨热力、动力特征。结果表明：（1）热带气旋外围东南风低空急流向内陆输送大量水汽，长时间暖湿气流输送是此次暴雨持续的前提条件。暴雨中心出现在山地迎风坡及山前平原上，地形主要通过强迫暖湿气流抬升而加强上升运动。（2）京津冀暴雨过程高空西风急流入口区从蒙古国南部东移，低空东南风急流出口区从杭州湾北进西伸。高、低空急流耦合是引起向北倾斜上升气流加强的一个重要原因。暴雨最强时段高空急流入口区西界相对稳定，其南界则和低空急流出口区同步北移，暴雨中心位于高、低空急流耦合区。（3）29日夜间至30日夜间暴雨强盛期间，主要暴雨区加热率和减湿率中心都出现在对流层低层。因低层水汽凝结而造成的潜热释放是京津冀暴雨盛期很重要的热力现象。

摘要:选取2024年9月17日山东沿海发生的一次突发大暴雨过程,利用常规观测资料、ERA5再分析资料及多普勒天气雷达资料等,结合诊断分析和雷达风场反演技术,对该过程的成因机制及多系统作用进行深入分析。结果表明:威海北部沿海大暴雨区位于"北支短波槽—南支减弱台风低压"两支低值系统之间的副热带高压(以下简称"副高")控制区,台风外围和副高内部来自黄海的中低层暖湿气流与东北地区扩散南下的低层弱冷空气结合,增强低层辐合并维持925 hPa切变线(地面辐合线),低层辐合与副热带高空西风急流右侧辐散形成"上下耦合"的动力结构,叠加威海北部海岸地形的抬升作用,导致强降水增幅;威海南部沿海暴雨则与台风外围低层南风气流增强相关,未受冷空气直接影响。无低空急流背景下,副高内部东南气流与台风系统共同作用实现水汽聚集和不稳定能量累积,低层弱冷空气的强迫抬升触发对流不稳定,近地面围绕地形的中尺度辐合线或辐合中心成为大暴雨形成的关键因素。

摘要:利用多源资料对2025年7月7日山东弱切变下大范围脉冲风暴强对流天气进行分析,结果表明:(1)上干冷、下暖湿“喇叭状”型温湿层结配置为大范围强对流的发生提供了有利的大尺度环境条件,天气形势为典型的副热带高压(简称“副高”)边缘型。(2)地面温度和露点温度高,对流层中低层存在不稳定层结,导致表征深厚湿对流潜势的对流有效位能很高,对流抑制能极小,在地面辐合切变线、鲁中山地地形和阵风锋抬升下山东发生大范围强脉冲风暴。灾害性天气主要由下击暴流和阵风锋直接导致,大风灾害天气与中层干冷空气卷入有关。融化层高度高,冰雹粒子在下落过程中融化,很少到达地面,导致冰雹强度弱、出现少。(3)产生下击暴流的风暴初始回波质心高度偏高。中层径向辐合出现时间晚于中尺度涡旋,后者预警指示意义更优。(4)中尺度模式CMA-MESO产品在此次过程中表现好,参考价值高。

摘要:利用2000—2023年中国气象局热带气旋资料中心CMA最佳路径数据集、NCEP 再分析资料以及全球降水观测计划（Global Precipitation Measurement，GPM）逐半小时全球降水数据集 IMERG（Integrated Multisatellite Retrievals for GPM），综合运用K-means 聚类、自组织映射（Self- Organizing Map，SOM）分型等方法，对登陆福建台风影响潮汕地区的强降水过程进行统计与分型分析。结果表明，潮汕地区暴雨空间差异特征显著：东部沿海强降水发生频率最高，西部降水较弱。 降水过程也表现出明显的类型差异：东高西低型表现为登陆后降水强度增强，高压坝型为长时间持续降水，西风槽型为强降水短时爆发。进一步研究发现，500 hPa环流系统是调控降水特征的关键因素。东高西低型依赖偏北的副热带高压脊线形成的气压梯度持续输送水汽；高压坝型因为副热带高压带状分布阻滞台风，潮汕地区长时间处于气流辐合区；西风槽型受槽前与台风正涡度平流共同影响。500 hPa系统通过高低空垂直耦合，决定水汽输送、动力抬升及降水时长

摘要:为提升对山东分钟级降水变化规律的深入认识以及提高短时强降水预报和气象灾害预警能力,基于山东2004—2024年汛期6—9月122个国家级气象观测站逐分钟降水观测数据,对山东分钟降水和1、5、10、20、30、60 min短历时强降水的时空分布和变化特征进行分析。结果表明: (1)山东汛期平均分钟降水频率呈东南多、西北少空间分布;平均分钟降水量大值区在枣庄和临沂南部、济宁东部、德州北部、滨州西部等地;降水主要出现在7—8月,平均分钟降水频率高峰在01—08时,平均分钟降水量大值时段在13时—次日01时。(2)平均分钟降水频率整体呈波动下降趋势,而平均分钟降水量显著增加。其中,鲁西北、潍坊北部、临沂、日照、青岛、烟台等地频率增加明显;聊城西部、枣庄、临沂西部、滨州、东营、潍坊中西部等地降水量增加最显著。(3)1、5、10、20、30、60 min短历时最大降水量高值区分布在聊城、济南、滨州、潍坊西北部、枣庄—临沂南部、青岛南部、烟台西部和南部一带。各历时最大降水量在潍坊、日照北部、滨州北部等地增加趋势最为明显。强降水相对阈值空间分布与平均分钟降水量类似,1、5、10、20、30、60 min强降水阈值标准分别为1.10、3.47、5.69、9.33、12.32、19.30 mm。

摘要:为明晰季风爆发前后惠州前汛期短时强降水的发生规律,提升其强度分级预报能力,利用2012—2024年4—6月惠州201个自动气象站逐时雨量资料和ERA5再分析资料,系统分析近13年季风爆发前锋面降水时期和季风爆发后夏季风降水时期短时强降水的时空特征,探讨不同强度关键环境参量的前兆特征及其配置规律,初步得到强度分级指示指标。结果表明:(1)空间上,锋面降水时期短时强降水高发于北部山区,夏季风降水时期则呈现北部与南部沿海的双高发中心。2个时期平均降雨量高值均在南部沿海,而夏季风降水时期北部与南部沿海最大小时降雨量的极端性特征更显著。(2)日变化上,锋面降水时期短时强降水高发于凌晨至清晨及上午至午后,而夏季风降水时期则为清晨至上午及午后至傍晚;最强降水峰值由锋面降水时期的午后转为夏季风降水时期的清晨。(3)短时强降水持续时间以1~2 h为主,夏季风降水时期持续2~3 h的频次相对更高。(4)对流有效位能(convective available potential energy,CAPE)与850 hPa比湿(q₈₅₀)具有一定的强度分级指示意义。锋面降水时期极端短时强降水的CAPE和q₈₅₀均高于普通短时强降水,其最有利CAPE约为普通的1.3倍;夏季风降水时期2类短时强降水的q₈₅₀重叠度高且整体维持高值,极端短时强降水最有利CAPE约为普通的2倍。本文初步建立不同时期短时强降水的强度分级指示指标,为惠州前汛期短时强降水精细化预报提供参考。

摘要:利用浙江三维闪电定位数据与杭州S波段多普勒天气雷达体扫数据,对比分析2024年3月25日冰雹过程和8月20日暴雨过程的闪电活动特征及其与雷达参量的关联。结果表明:(1)两次过程的闪电活动均与强回波核心区保持良好的空间对应,但闪电类型构成差异显著。两次过程均以云地闪电(以下简称“地闪”;cloud-to-ground flash,简记为“CG”)为主,冰雹过程中云内闪电(以下简称“云闪”;intra-cloud flash,简记为“IC”)的相对占比更高,暴雨过程IC主要集中在对流最旺盛时段。(2)Spearman相关分析显示,闪电频数与雷达参量的最优相关参量因天气类型而异。冰雹过程中面积类参量(雷达组合反射率因子Z≥40 dBZ、Z≥55 dBZ的回波面积)相关性最突出,暴雨过程中回波顶高(echo top,ET)相关性最佳。(3)两次过程均展现出闪电预警指示信号,但表现形式不同。冰雹过程总闪频数跃增超前于首次降雹15~30 min,“闪电跳跃”特征明显;暴雨过程Z≥55 dBZ的回波面积峰值领先总闪频数峰值30 min,指示性更为突出。(4)两次过程的闪电电流分布存在明显差异,正地闪峰值电流在两次过程中分布相近,而负地闪峰值电流差异显著。暴雨过程中负地闪峰值电流整体偏强,中位数及高值事件比例均高于冰雹过程;此外,冰雹过程中负地闪峰值电流在降雹前后呈系统性下降,经Mann-Whitney U检验差异高度显著,可作为冰雹阶段转换的潜在电学指标。研究结果可为不同类型强对流天气的闪电临近预警策略优化提供参考依据。

摘要:2024年8月25—27日,受黄河气旋影响,京津冀地区至山东出现暴雨,山东多站点小时及日降水量突破历史极值。该过程在时间连续、天气尺度强迫相似的2个阶段具有显著不同的降水特征:第一阶段降水覆盖京津冀广大平原,范围广、强度中等;第二阶段降水局限于鲁西北沿海地区,强度大、极端性强。基于ERA5再分析资料、地面加密自动气象站观测数据和HYSPLIT水汽轨迹追踪模式,结合欧拉与拉格朗日视角,系统对比2个阶段水汽特征差异并分析其成因。结果表明:(1)2个阶段水汽均源自北部湾和台湾海峡,其中第二阶段由台湾海峡沿东部海区北上的水汽轨迹数量显著增多。(2)2个阶段水汽通量及辐合结构差异主要受低层环流配置与干侵入强度调控。第一阶段,气旋东南侧西南低空急流驱动降水区域南边界存在持续的强经向水汽输送,配合大范围水汽通量辐合,促成广域性降水;第二阶段,降水区域东边界水汽通量成为主导来源,气旋北侧低层东风显著增强,导致渤海湾暖湿空气自东向西快速平流至降水区域。(3)气旋西北部干侵入于第二阶段加强,导致高层干冷空气沿等熵面向南、向下侵入气旋,抑制气旋西部和北部水汽辐合,迫使低层南风水汽输送被限制于气旋东部狭窄区域,形成强局地水汽辐合区,为极端降水爆发提供有利条件。本研究揭示了经典水汽来源框架下,环流调整通过水汽通道重组与干侵入协同作用,可显著调节降水存在阶段性分布和强度特征,丰富了对黄河气旋暴雨水汽组织多样性的认识。

摘要:利用常规观测、ERA5再分析和GDAS资料,对“24·7”鲁南特大暴雨过程进行分析。结果表明:(1)雨带走向取决于700 hPa低空急流(low-level jet,LLJ)、850 hPa LLJ及925 hPa超低空急流(super low-level jet,SLLJ)前侧辐合区的空间配置。前两阶段各层辐合区呈东西向,雨带相应为东西走向;第三阶段冷空气入侵使辐合区转为南北向,雨带随之转向。夜间急流初始增强时,前两阶段925 hPa风速v_{925 hPa}≥12 m·s^-1北界对应降水南界,850 hPa风速v_{850 hPa}≥12 m·s^-1北界对应降水北界;第三阶段冷空气南下后,降水南界仍由925 hPa SLLJ界定,北界则与850 hPa LLJ顶端和切变线附近的辐合区重合。(2)降水强度日变化主要受850 hPa LLJ和925 hPa SLLJ辐合所主导,呈现同步的“夜间增强、下午减弱”特征,700 hPa LLJ则提供稳定辐合与水汽输送。相关性分析表明,区域平均降水率与各层急流强度均呈显著正相关,而区域最大降水率与850 hPa LLJ和925 hPa SLLJ的关系最为密切。(3)水汽输送表现出与850 hPa LLJ和925 hPa SLLJ活动密切相关的日变化特征,850 hPa和925 hPa水汽通量强度的日变化与降水强度演变一致;700 hPa水汽通量持续为正,为暴雨维持提供稳定的水汽支持。(4)水汽来源呈现明显的阶段性差异。前两阶段水汽主要源自南海和孟加拉湾,经低层急流输送至鲁南辐合;第三阶段冷空气南下带来经渤海增湿的北方气团,与南海暖湿气流在鲁南交汇,形成“南北水汽交汇”格局,显著增强了水汽辐合强度,是第三阶段降水达到峰值的关键条件。

摘要:基于高分辨率多源观测资料，对2025年7月21—22日鲁中山区复杂地形影响下一次极端暴雨过程（以下简称"7·22"极端暴雨）特征及成因进行分析。结果表明：（1）"7·22"暴雨受副热带高压、远距离台风和低层切变线共同影响，形成了一次长历时、高强度极端降水事件。日降水量超过100 mm的区域主要沿山脉分布，而大于250 mm的降水中心位于山脉南部的喇叭口地形内侧，复杂下垫面环境和较为集中的强降雨时段导致鲁中山区出现致灾暴雨。（2）充沛的水汽供应是此次极端暴雨发生的重要条件，副热带高压与台风"韦帕"之间形成水汽输送通道，致使鲁中山区整层大气可降水量较气候态呈现中等偏强正异常。（3）假相当位温和水汽通量散度分布呈地形相关特征，越山气流受地形强迫抬升，激发局地中尺度对流，系统性降水与局地对流性降水在近山一带叠加。（4）雷达资料分析表明，山脉南侧的低空急流经历了一次显著增强过程，偏南风急流中不断有新生对流单体发展并逐渐并入主雨带；受地形阻挡作用，中尺度对流系统（mesoscale convective system, MCS）长时间维持，若干中尺度涡旋连续经过山前喇叭口区域，造成持续的低层辐合并增强上升运动；涡旋所经区域与强降水回波区高度重合，形成列车效应，导致莱芜石云山站3 h累计降雨量高达268.1 mm。本研究进一步深化了对鲁中复杂地形条件下极端降水的科学认识，可为相关区域暴雨预报预警提供参考依据。

摘要:为科学量化评估中国早期预警系统中气象预警的经济效益，对中国南方地区受暴雨影响较大的代表省份（湖北、湖南、江苏、江西、云南）在2020—2024年有直接经济损失记录的2 167次暴雨过程数据进行研究。不考虑地方防灾减灾，仅选取反映暴雨强度、早期气象预警能力、承灾体暴露度、敏感性的4类指标作为输入参数，以直接经济损失作为输出参数，经数据集与机器学习算法比选后，基于湖北、湖南、江苏数据集，利用XGBoost与随机森林算法构建早期气象预警经济效益评估模型，测算经济效益。结果表明：采用XGBoost算法构建评估模型，测算得到平均每次暴雨灾害过程早期气象预警的经济效益约为669.75万元/县（市、区）；采用随机森林算法构建评估模型，测算得到平均每次暴雨灾害过程早期气象预警的经济效益约为683.51万元/县（市、区）；2种算法测算得到的经济效益相近。效益测算值说明早期气象预警能有效减少经济损失，但存在一定的效能瓶颈，持续提升气象部门早期气象预警能力，是高质量完成联合国《全民早期预警行动计划》的必须。

摘要:2025年冬季(12月—次年2月)北半球极涡呈偶极型分布,中高纬环流呈4波型,西风带槽脊较常年同期偏弱。中国近海出现14次8级以上大风过程,其中冷空气影响的大风过程为9次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程为4次,冷空气和热带气旋共同影响的大风过程为1次。中国近海出现大范围的海雾过程5次,海雾区域主要出现在渤海、渤海海峡、黄海、北部湾、琼州海峡及雷州半岛沿岸海域。西北太平洋和南海共生成2个热带气旋,全球其他海域共生成14个热带气旋。中国近海出现2.0 m以上大浪过程20次、累计79 d,约占冬季总日数的88%。本季,中国近海海域海面温度呈逐月下降趋势,北部海域降温更为明显,东海海面温度降温幅度小于渤海和黄海。中国东部和南部海域海面温度呈西北—东南向梯度分布,逐月海面温度最低的渤海与最高的南海东南部温差在冬季由28 ℃增大至30 ℃,南北温度差距明显。本季各月大部分海域海面温度为正距平,渤海、黄海和东海海区的偏高程度逐月减弱,南海则增强,部分区域偏高可超过2 ℃。