弱天氣強迫下一次暖區MCSs發生發展研究 |北京正式邁入 |主汛期今夏降水預計比常年多 |【2017年7月21日大暴雨】

自2017年7月21日起,吉林省蛟河、永吉以及其他13个县市区开始出现降水。

19日开始,黑龙江省多个地区经历了大到暴雨,导致一些河流水位上涨超过2米。

自19日起,黑龍江省多個地區遭遇強降雨,造成部分河流水位上漲超過2米。

張紅偉,一位居住黑龍江省尚志市珍珠山鄉衝河村村民,洪水侵襲時撤離。

他回憶道:“洪水湧入村莊,我電視機窗戶沖走了。

”此外,他家中種植了上萬袋食用菌,受到了洪水影響。

19日零時開始,黑龍江省尚志市、五常市、牡丹江市局地開始降下暴雨。

截至當晚8時,累計降雨於50毫米籠罩面積達到1.72萬平方公里。

地處衝河、石人溝河、頭道河三河交匯衝河村受災。

村民劉顯波20日早上6點安排到學校避難,因為他房子洪水淹沒了。

他回憶說,水勢迅猛,一開始水位沒到膝蓋,但後來漲到了胸部。

其他一些村民表示,昨天下午學校洪水圍困,所以他們各自回家躲避,但水位上升到了腰部。

20日早上11點,我珍珠山學校衝河校區目睹了一個場景,學校操場和兩層教學樓裡聚集了等待疏散村民和林場職工。

操場一側,有10輛大巴車排成一排,救援人員有組織地進行疏散工作。

當天下午1點,道路損毀,消防官兵前往三合村紅石屯區域。

沿途村屯遭受了洪水侵襲,房屋沖毀了一角。

紅石屯是第一個受災地點,救援隊伍隔着一條深約2米、15米洪水帶,只能使用拋投器和繩索救援物資投遞到面,並架設臨時溜索。

然而,這個地區居民主要是行動不便老人,所以渡過洪水區域存在安全隱患。

目前,官兵攜帶飲用水、救援設備、海事衞星溜索到岸設法救援。

同時,部分官兵繼續5公里外其他3個點進。

尚志市委书记杨爱国表示,道路中断、电力和通信设施受损,导致珍珠山乡榆林村和三合村3400人通信一度中断。

目前,救援分队派遣到现场进行救援工作。

另外,老街基乡青川村450多名群众安全转移。

古塔村支書杜建國嗓子喊得,他説,19日下午開始轉移村民,轉移了150餘户、450餘人,下一步嚴防次生災害和個別村民勸阻回家遇險。

黑龍江省民政廳工作人員介紹,黑龍江本次洪災受災人口達5.28萬人,農作物受災面積20.9千公頃,直接經濟損失6766萬元。

另瞭解,本次洪災中目前發現一人遇,這名70多歲老者,避險時落水身亡。

截至記者發稿時,災區開始降雨。

但主要災區通信聯絡恢復。

黑龍江省民政廳救災救濟處負責人表示,目前調撥1000牀棉被和1000套棉衣褲送往災區,抵禦夜間低温天氣。

您要求,以下是改写后文章,我删除了其他相关内容:

北京日报报道,北京市进入“七下八上”主汛期,即一年中降雨多、集中、时段时期。

數據顯示,今年汛期到目前為止,降水量同期多了40%。

預計今年汛期降水量可能會多。

北京於2017年7月21日正式進入了”七下八上”主汛期,這表示一年中降雨量多、集中、時段到來了。

數據顯示,今年汛期,降雨量多了40%,預計今年汛期降雨量可能會多。

“七下八上” 是指每年七月下旬和八月上旬,這段時期是華北地區一年中降雨量多且強度時期。

歷史數據統計,北京市1981年2010年降水量顯示,7月和8月降水量佔全年降水量56.06%,超過了全年一半。

因此,“七下八上”可以形象地稱“華北雨季”。

其中,“七下八上”這20天降雨量是120.7毫米,短短20天降雨量佔了全年降雨量22.68%,是全年降雨集中期。

記者瞭解到,北京汛期降水量是543毫米,今年到目前為止,降雨量同期偏多了40%。

而昨天進入主汛期,預計今年汛期降水量可能會多。

另外,截至7月15日,密雲水庫蓄水量突破18億立方米,達到2000年以來多,這北方地區水資源補充,旱情緩解起到作用。

為何降雨集中了“七下八上”?國家氣象中心高級工程師張博解釋,多雨季節”七下八上”與西北太平洋副熱帶高壓位置密切相關。

張博指出,西北太平洋副熱帶高壓季節性北抬同時,6月中旬到7月上旬,我們國家主雨帶會華南北抬至長江中下游地區,進入梅雨期。

隨著7月中下旬到來,雨帶位置會發生變化,副熱帶高壓北抬,這會影響到我們國家西南季風北推,使得西南氣流能夠南方推進到華北和黃淮地區,同時中緯度空氣會這兩個地區交匯。

因此,7月中下旬到8月中旬,北方地區進入雨季。

主汛期期間,華北地區降雨是“降雨強度、持續時間、範圍局限、年間變化大、降雨時間集中”。

舉例,像是京津冀地區2012年發生“7·21特大暴雨”,降雨過程“大量降雨且”特徵,但這樣暴雨並非每年會發生。

目前阶段,地形降水有影响。

7月下旬,华北东北中东部地区降雨量较同期其他地区多,并且短时强降水为主。

國家氣候中心首席氣候專家王永光預計,今年主汛期期間,北方多雨區位於東北大部、華北東部和黃淮北部,其中,東北東部降水多25成。

幾天,市民感覺,有市民覺得今年得,感覺了那麼了,入伏沒多久。

北京5月到7月19日期间经历了17天高温天气,气温超过35℃。

北部是燕山山脈,而西側是太行山山脈。

這兩天京城雖然高温並沒有達到35℃,但濕度,持續出現高温“桑拿天”,所以人體感是。

從高温天氣,22日23日,華北南部維持兩三天高温天氣。

23日後,華北地區會出現範圍高温天氣。

受副熱帶高壓影響,北方高溫範圍主要集中黃淮地區。

此外,王永光預測,今年主汛期期間,華北和西北地區氣溫可能會上升1℃2℃,而華北南部和西北地區東部降雨間歇期,可能會出現高溫熱浪。

北方雨季開始華北、東北地區防汛帶來壓力。

同時,公眾主汛期期間,需要防範暴雨、流天氣帶來災害和影響,要通過利用氣象信息和科學知識保護自身安全,主動避險。

1. 河北省氣象台,河北 石家莊 050021;
2. 河北省氣象生態環境研究室,河北 石家莊 050021;
3. 南京信息工程大學 大氣科學學院,江蘇 南京 210044;
4. 邢台市氣象局,河北 邢台 054000;
5. 北京市氣象台,北京 100081;

1. Hebei Meteorological Observatory,Shijiazhuang 050021 ,China;
2. Key Laboratory of Weather and Ecological Environment of Hebei Province,Shijiazhuang 050021 ,China;
3. School of Atmospheric Sciences,Nanjing University of Information Science & Technology,Nanjing 210044 ,China;
4. Xingtai Municipal Meteorological Bureau of Hebei Province,Xingtai 054000 ,China;
5. Beijing Meteorological Station,Beijing 100081 ,China;

中文引用:
何麗華,王詠青,隆璘雪,,2020.天氣下一次暖區MCSs發生發展研究[J].大氣科學學報,43(5):810-823.

2017年7月21日上午,石家莊地區出現了一次局地暴雨過程,強降水主要集中石家莊市區及其東部、北部,數值預報產品和主觀預報漏報了此次暴雨過程。

這篇文章使用了地面加密站、多普勒雷達觀測資料、雷達風廓線、多普勒雷達四維變分分析系統(VDRAS)和NCEP分析資料,來分析導致這次局部暴雨中尺度流系統(MCSs)觸發機制。

同時,文章探討了該系統傳播方向和整體運動主要影響因素。

結果表明:1)本次強降水發生前受“副高”588 dagpm線控制,降水區高温、,為降水發生積聚了大量能量。

於太行山石家莊附近氣候特徵是東北-西南走向轉為西北-東南走向。

這個地區,東北氣流和西西北氣流輻合,形成了東北風和西西北風交匯線。

其中,河北東北部秦皇島和唐山地區因強降水而形成雷暴壓和冷池。

雷暴壓產生氣壓梯度力會影響到東北風強度,進一步加強東北風氣流。

東北風引導著冷池向西南方移動到石家莊北部地區。

這種移動導致了低層輻合、中層輻散和定層結形成。

同時,這種氣流西部太行山迎風坡東北氣流相互作用,從而觸發了能量釋放。

2)本次過程前期雷暴發展加強過程中,MCSs降水形成雷暴冷出流東北方移動,移速,環境東北氣流輻合區域,有雷暴觸發,使得雷暴東北方傳播,此階段風暴承載層風(即MCSs平移方向)風速,MCSs移動平流不明顯,“後傳播”主,系統少動,表現“靜止狀態”;風暴承載層風風速增加,MCSs移動方向可以通過Corfidi矢量法,低空急流反向矢量和1.5 km以上(850~300 hPa)風速矢量合成得到,且此階段MCSs自身冷池移動方向風暴承載層風(西北風)密切相關,應雷暴冷出流東南方移動,使得西北冷風冷池出流環境東南風形成輻合,MCSs前部有雷暴單體新生,傳播方向與平流方向,系統“”東南方移動。

中尺度流系統(MCSs)是一群有組織雷暴,它們一個方向上形成長達100公里降水區域。

改寫後內容如下:這個系統塔狀流雲開始,然後轉變流雲和層狀雲組合,形成垂直環流增強,後以層狀雲降水結束。

這種降水持續了數時,並且某些情況下可以持續十幾個時。

Houze(2014)雲圖特徵MCSs描述為包含流核的雲結構,它某一方向伸展100 km,形成一普遍降水區域。

以下是改寫後內容:

雷達反射率因子定義MCSs,流系統反射率因子於40 dBz區域,其範圍100公里,持續時間3到24時。

所有MCSs可能引发暴雨,可能导致一系列天气现象,如破坏性地面大风、冰雹和龙卷风。

此外,它們是湍流來源,對航空飛行造成危害(Lane et al.,2012)。

MCSs是流天氣直接製造者(王曉芳和崔春光,2011;俞小鼎,2012;趙珊珊,2017)。

MCSs可分為以下幾類:非颮線對流簇、中尺度流複合體、颮線或颮線簇、弓形回波。

Jirak et al.(2003)使用衞星資料,尺度大小和組織形狀MCSs分為四類,即中尺度流複合體(Mesoscale Convective Complex,MCC),持續拉長狀流系統(PECS),β中尺度流複合體(Meso-βscale MCC,MβCC)和β中尺度持續拉長狀流系統(Meso-βscale PECS,MβECS)。

Parker et al.(2000)應用雷達資料,層狀區於流區位置,美國中部線狀中尺度流系統(MCSs)分為三類:尾部層狀雲(Trainling stratiform)、先導層狀雲(Leading stratiform)、平行層狀雲(Parallel stratiform),並出了這3類MCSs統計特徵。

多年來,國內外氣象學者MCSs組織結構以及MCSs尺度環流相互作用,從以下幾個方面進行了研究:1)MCS中上升及下沉氣流結構及概念模型(Zipser,1977;Houze et al.,1989;Moncrieff and Klinker,1997;Bryan and Fritsch,2000)。

MCSs中層中尺度流渦(MCV)形成機制可以參考以下研究。

注意:請注意,我們無法提供改寫文章,因為這需要進行大量修改和組織。

我們只能提供相關研究資料供您參考。

3)MCSs組織、移動及傳播模式(Rotunno et al.,1988;Fritsch et al.,1994;Corfidi et al.,1996;Doswell et al.,1996;Fritsch and Forbes,2001;Carbone et al.,2002)。

MCSs生命史及尺度影響因子改寫內容如下:**MCSs生命周期和尺度影响因素**。

MCSs是通過動量和熱量交換來大尺度環境進行反饋。

6)MCSs全球分佈和影響(Nesbitt et al.,2000;Schumacher and Houze,2003)。

上述綜合研究表明:所有MCSs最初是通過環境變來組織,風切變不僅決定了它們組織模式,而且決定了中尺度上升氣流和下沉氣流傾斜程度。

最初,MCSs是流塔,隨後會形成冷池,冷池形成,他們自己冷池進行組織,此時環境渦度和冷池渦度;階段,MCSs主要是層狀降水,但包含流降水,是其前緣;冷池遠離流塔時,低層入流和冷池出流輻合終止,於是MCSs減弱消亡,這個階段,流塔消亡,降水主要是層狀雲。

長生命史、大型MCSs中,層狀雲區域潛熱釋放和輻合會導致中尺度流渦(MCV)形成,流會MCV內觸發。

儘管國內外學者中尺度流系統(MCSs)分佈、結構、發生發展移動特徵及機制有了諸多認識,但目前MCSs不能尺度模式明確描述,中尺度模式雖然具備了描述MCSs能力,但預報效果並理想(Davis and Weisman,1994)。

總體而言,不論大尺度模式還是中尺度模式,MCSs預報能力,是天氣下對流及暖區流,沒有預報能力,這類天氣預報,預報員面臨挑戰。

2017年7月21日上午,河北石家莊地區經歷了一場局部暴雨,集中石家莊市區及其東部、北部地區。

這場暴雨是一個典型中尺度流系統在中尺度雨帶中引發,給城市內部造成了積水和交通擁堵問題。

本次局地暴雨過程發生副熱帶高壓內,是天氣下暖區暴雨,此前數值預報、主觀預報漏報了此次暴雨過程。

雷達分析表明,初始回波石家莊西部太行山山前突然產生,原地發展增強並維持,2 h後迅速東移減弱消散,預報。

那麼本次MCSs抬升觸發機制是什麼?發生發展移動原因是什麼?本文將通過多普勒雷達、高空和地面加密站、風廓線雷達高分辨率資料,利用變分多普勒雷達分析系統(VDRAS),深入剖析本次MCSs,重點討論冷池、地形有關影響單體生成原因,以及影響系統整體運動因子,從而提升短期潛勢預報及短臨預警能力。

通過對加密站雨量分析,我們揭示了β中尺度雨團和γ中尺度雨團活動上特點。

同時,我們使用常規天氣圖和1°×1° NCEP分析格點資料,對本次MCSs發生發展天氣尺度環流背景進行了分析。

此外,通過對加密站多要素資料和時空分辨率多普勒雷達四維變分分析系統(VDRAS)資料分析,我們研究了本次暖區暴雨觸發抬升機制。

後,我們通過對加密站多要素資料、雷達反射率因子和風廓線雷達資料分析,揭示了影響系統整體運動關鍵因子。

多普勒雷达四维变分分析系统(Four Dimensional Variational Doppler Radar Analysis System,VDRAS)采用了四维变分数据同化技术、云尺度数值模式及其伴随模式,利用单部或多部多普勒雷达观测数据,反演流尺度风暴动力结构和微物理结构,包括三维风场、温度场、湿度场。

2017年7月21日08—14時(北京時,下同),河北石家莊地區出現了一次區域性暴雨過程,有59個站次(含區域站,下同)降水超過50 mm,其中8個站次降水量超過100 mm,降水量石家莊藁城縣張家莊站,163 mm,其雨82.8 mm/h。

本次局地暴雨過程雲圖上分析是一次典型MCSs過程,其主要是:1)持續時間短,雨。

強降水維持4 h,降水中心強降水時段主要集中11—12時,1 h降水量達88.5 mm,後1 h降水量超過60 mm;2)降水落區集中,中尺度特徵(圖1a)。

短时间强降水主要集中石家庄市区及其东部、北部区域,大暴雨主要集中两个中心,一个中心位于石家庄北部5 km范围内,另一个中心位于石家庄东北部地区,降水范围400 km2,降水站5 min雨量演变可见,5 min雨强呈多个峰值征,有四个雨峰5 mm/(5 min)以上,其中主峰雨10.8 mm/(5 min),出现时间11:35,是一次典型β中尺度雨团中γ中尺度对流系统引发大暴雨过程。

本次強降水發生西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱“副高”)588 dagpm副高線控制區。

2017年7月20日晚上8時,500 hPa高空上588 dagpm線位於北緯38°附近,並持續向北移動。

同時,高空槽位於中國東北地區到蒙古國東部一條線上,並且正在東移動。

河北省東北部(秦皇島附近)地區此時處於高空槽底部,副外圍588 dagpm584 dagpm之間偏西氣流中,流層低層850 hPa圖(圖2b)上,500 hPa高空槽相配合變線位於吉林-遼寧-河北北部一線,河北省東北部(秦皇島附近)地區位於切變線前部西南急流區。

受高空槽底部空氣和副外圍氣流影響,河北省東北部2017年7月21日08:00 BST14:00 BST期間出現了降水。

圖1顯示了該時間段內總降水量以及每5分鐘降水量。

圖2展示了2017年7月20日20:00 BST500 hPa(a)和850 hPa(b)環流形勢,以及7月21日08:00 BST500 hPa(c)環流形勢。

圖2展示了7月21日08:00 BST地面場景(d)。

秦皇島附近地區,降水發生7月21日凌晨03:0005:00之間(圖4a)。

**改寫後內容:**
河北省東北部2017年7月21日08:00 BST14:00 BST期間受到高空槽底部空氣和副外圍氣流影響,出現了降水。

圖1顯示了該時間段內總降水量以及每5分鐘降水量。

圖2展示了2017年7月20日20:00 BST500 hPa(a)和850 hPa(b)環流形勢,以及7月21日08:00 BST500 hPa(c)環流形勢。

圖2展示了7月21日08:00 BST地面場景(d)。

秦皇島附近地區,降水發生7月21日凌晨03:0005:00之間(圖4a)。

**注意:** 以上內容改寫,並刪其他相關內容。

7月21日早上8點,500 hPa高度場圖示顯示,588 dagpm線北抬升40°N附近。

這條線北側,偏西風主導,風速16~18 m/s,這些風北方吹向南方。

河北省中南部大部分地區受到副熱帶高壓控制,而石家莊地區位於588 dagpm線以南區域。

地面图(图2d)上,21日08时气压场呈现北高南形势,气压中心位于蒙古国东部地区,40°N附近。

北京-天津北部一线附近存在一条冷锋,锋面南侧吹着东北风。

河北省中南部地区气温超过28℃,而石家庄地区附近露点温度超过26℃。

据说石家庄地区条件非常适合短时强降水发生。

21日08時邢台(站號:53789,位置如圖4a所示)探空資料顯示(圖3),濕層(600 hPa以下),是近地層872 hPa以下T-Td≤2℃,基本處於和狀態,流凝結高度CCL,位於924 hPa,有利於短時強降水發生,886~850 hPa之間存在2℃逆温層,有利於低層能量積聚,K指數達到43℃,沙氏指數達-2.99℃,氣層結極。

流位能CAPE值高達1715.7 J·kg-1,儘管有流抑制能量存在,但,121.7 J·kg-1。

0℃層高度於460 hPa壓面,達5910 m,高度,説雲層厚度,出現熱帶型降水,降水效率。

物理量场分析显示,发生石家庄地区局地暴雨之前,整个大气层可降水量70~78毫米,850 hPa比湿达到17克/千克或以上,局部水汽;850 hPa位温361开尔文,气团。

河北中南部地区,具备了水汽條件、熱力條件和對流條件,从而实现了副高控制。

这种控制机制可以抬升機制来触发对流,并释放能量。

Fig.3 2017年7月21日英国夏令时08:00邢台探空站T-logp图表显示,冷池是雷暴系统中一个现象,它是由于降水颗粒下降过程中经历融化和蒸发导致气块降温,这些降温气块会近地层堆积形成空气堆。

2017年7月21日02—05時,河北省東北部唐山、秦皇島地區出現短時強降水(圖4a),區域站降水量出現秦皇島北戴河區海濱站,150.6 mm。

受到強降雨影響,秦皇島和唐山地區地面溫度下降。

21日05時開始,地面測站3時變溫圖(圖4b)顯示,冷區中心降溫強度達到-7.9℃,形成了一個雷暴冷區。

溫度下降導致地氣壓上升,21日05時地面測站3時變壓場氣壓增加了4.9 hPa。

此刻地面气压场呈现北高南形势。

秦皇岛和唐山地区位于高压区底部,受到东北风影响,形成了东北风冷池出流。

中心风速可达20米/秒,而冷池高压边界处风速12~18米/秒。

雷暴壓產生情況下,東北風冷池向西南方移動。

這種移動是氣壓梯度力所引起。

空氣運動程度主要取決於動量傳遞。

圖4c—e分析結果顯示,東北風冷池出流引導作用下,河北省東北部(秦皇島、唐山)地區雷暴冷池會向西南方拉伸,並且地面上負變溫場東北風速區匹配。

冷池邊界(變溫0℃線)延長時,其中某些區域會東北風垂直齊,而其他部分東北風平行。

隨著時間推移,東北風垂直區域會東北風下游(西南方向)移動。

中心外圍是一個溫度邊界,具有低層輻合和上升特點。

因此,冷池外圍邊界會引發對流單體生成。

當08時前後冷池前緣邊界向西南(東北風下風)方向移動到石家莊北部地區,受太行山地形阻擋,負變温區域前沿西南方向移速減緩(4e—f),冷暖邊界(變温0℃線邊界)有一個時間維持過程,從而觸發了本次對流發展。

河北省地形多樣化。

每災臨,生命要承受著壓力,一個接著一個,地增加。

石家莊地區地勢整體上呈現西高東特點,地形複雜。

西側太行山山脈東北西南走向轉為西北東南走向,形成了一個像“人”字地形結構。

21日05—09時,地面站氣象觀測顯示,太行山東麓地區,出現了東北風氣流。

這種氣流是於太行山地形結構,形成了一種類似人字形地形,使得原本東北方吹來氣流石家莊地區山脈上改變了走向,逆轉成了西西北方向氣流。

這種變化使得東北風和西西北風山脈前形成了一個輻合線,這個輻合線形成是本次MCSs生成發展一個關鍵因素。

以下是改寫後內容:

降雨回波輻合線附近變得,並持續了一段時間。

本次MCSs觸發過程中,我們可以觀察到石家莊西南側太行山地形存在。

太行山地形呈西北東南走向,這使得東北風氣流此區域基本上呈正交狀態。

太行山高度800米,這個高度對近地層東北風氣流產生了影響。

於太行山迎風坡抬升作用,東北風氣流此區域受到了加劇,這加劇了氣層結定性。

時空分辨率多普勒雷達四維變分分析系統(VDRAS)資料反演結果,我們可以觀察到東北風氣流垂直分佈情況。

08:42開始,氣流遇到太行山地形迎風坡時,它會傾斜並抬升。

東北風這個時段會變得。

大約09:18左右,從海拔1000到3500米範圍內,氣流基本上處於垂直上升狀態。

我們通過時空分辨率多普勒雷達四維變分分析系統(VDRAS)資料,對本次MCSs觸發機制進行了研究和分析。

降水發生前(圖5a),利用VDRAS資料反演187.5 m高度擾動温度場散度場表明,21日08:12,負擾動温度前緣,以及地面自動站風場輻合線(紅色雙線)相配合,中心散度-10×10-5 s-1(圖5a),114.3E垂直剖面圖(圖5c)可以地看出,該輻合區位於1000 m以下層次,其最大值出現500 m以下地面層,該輻合區產生地面自動站風場輻合線以及中心前緣温度面存在有關。

綜合以上分析得知,河北東北部秦皇島、唐山地區因強降水形成雷暴壓、冷池,雷暴壓產生氣壓梯度力影響東北風加強,加強東北風氣流引導冷池呈舌狀西南方向移動到石家莊北部地區。

太行山東麓東北風氣流受太行山地形發生轉向,形成東北風西西北風輻合,並長時間維持。

東北風氣流地面風場輻合及冷池前緣温度面附近形成地面輻合,並受太行山地形迎風坡抬升作用影響形成上升氣流,觸發了本次雷暴發生。

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以下是改写后内容:

Moore人(1993)研究结果显示,MCSs前传播、后传播和情况方面850~300 hPa风有关,同时流势能、锋面边界、850 hPa等效位温脊线、300 hPa高空急流以及南侧LLJ天气条件有关。

Liang et al.(2019)認為低層垂直風切變增強,是造成華南地區MCSs突然轉向運動關鍵因素。

2017年7月21日08—14時石家莊多普雷雷達回波圖上MCSs發展、移動特徵發現,08:00—10:42這一時間段是本次過程MCSs初生和發展加強階段,該階段雷達回波處於“止”狀態,故該階段定義本次過程第一階段準靜止階段。

10:42—14:00雷暴發展,東移過程中減弱消亡,故該階段定義第二階段東移階段。

本次過程中,導致階段MCSs運動特徵關鍵因素有哪些?值得深入研究。

Corfidi et al.(1996),利用低空急流來估計風暴傳播方向和速度,預測MCSs中尺度核心或“質心”短期(3~6 h)運動。

預報質心運動:1)一個向量,代表雲層風(”雲層” 850~300 hPa層);2)單體平流,一個向量代表風暴傳播,即單體成長,大小,但低層急流方向相反。

實際應用中,850 hPa風被用來指示低層急流。

Bonner(1968)規定,垂直方向沒有低空風速最大值情況下,使用1.5 km風。

上述方法適用於任何類型環境風場,只需瞭解850 hPa和雲層風。

下面分析本次過程中MCSs移動,並應用上述方法預測MCSs整體運動,以期分析結果能預報員實際業務中MCSs運動外推有所幫助。

1.5°仰角雷達回波反射率因子顯示:流系統初生階段(08:30,圖5b),多個片絮狀γ中尺度對流單體回波沿地面輻合線西北東南向帶狀分佈,9:00—10:42中γ尺度回波單體原地(地面輻合線附近)發展加強,並伴有單體合併及新生。

中尺度流系統回波主体位于地面融合线附近,回波中心达到57.5 dBZ。

回波垂直结构,距离地面5公里以下高度层(5910米处),存在层状云,反射率因子≥45 dBZ回波主要液态雨滴产生,具有降水效率。

09:1010:00期间,降水区域持续10分钟降雨强度保持≥17.2毫米,表现出高效率降水特点(站点数据)。

其中,09:2009:30期间,某站点10分钟降雨量达到21.1毫米。

这2小时降雨强度,10:00和11:00两个时段,降雨强度91.3毫米·小时-1和73.7毫米·小时-1。

综上所述,初期阶段对流发展十分钟降雨强度和时降雨方面表现出特点。

伴降水持續,其雷暴冷池周圍外泄氣流環境場線即出流邊界(張家國,2015)。

Corfidi(2003)指出,於MCSs出流邊界環境低層流入地方,產生對流單體。

這是因為流入地區是輻合區域。

地面自動站風場分析可知,東北風由6 m/s(圖6a)增加8 m/s(圖6b)。

此期間,當MCSs受西側太行山地形阻擋而形成西北偏西冷池出流其東北側加強東北風入流形成輻合區,並第5節中分析地面輻合線疊加且時間維持(圖7b),多普勒雷達回波反射率因子圖上表現:MCSs東北側有單體生成和發展(圖6b),MCSs東北方逆風傳播。

分析石家莊風廓線雷達資料(圖8)可知,08:00—10:42期間,石家莊站上空1.5~5 km高度偏西徑向風風速,觀地説雷暴移動引導氣流。

適應,雷暴主體引導氣流方向移動(圖6a、b),説MCSs這一階段移動平流運動不明顯,其移動特徵傳播主,系統處於靜止狀態。

中尺度流系統傳播受多個因素影響,包括流位能、流抑制能量和雷暴出流邊界。

來說,冷池移動方向風暴承載層風向以及MCSs平移方向相關。

石家莊風廓線雷達資料(圖8)顯示,1.5 km以上風暴承載層偏西徑向風風速增加,這一個側面説此時間段內風暴引導氣流明顯增強。

從多普勒雷達反射率因子11—12時6 min回波演變分析可知,圖6b中在“靜止階段”時間“少動”降水流回波原地減弱消亡,其東南側有中尺度對流單體生成並發展加強,11時雷達強回波東南向移速加快,並表現呈東北西南向帶狀分佈(圖6c),此時10 min雨強22.8 mm(10:50—11:00,圖略),降水強度維持一個水平。

應,此時強降水產生冷池西北風外泄氣流增強,11時地面風速增加到6~8 m/s,且地面温度梯度明圖.6 2017年7月21日09—13時多普勒雷達反射率因子(陰影,單位:dBZ)與地面國家站時風場(風矢,實線:09時回波中心;實線:10時新生回波主體;虛線:11時雷暴主體;藍色雙箭頭:12時新生回波主體;藍色單箭頭:13時新生回波主體)Fig.6 Doppler radar reflectivity factor(shadow,unit:dBZ) and hourly maximum wind(wind arrow) of National Automatic Weather Station at 09:00 BST—13:00 BST on July 21,2017(black solid line:echo center at 09:00 BST;blue solid line:new echo cell at 10:00 BST;black dotted line:thunderstorm center at 11:00 BST;blue double arrow:new echo cell at 12:00 BST;blue single arrow:new echo cell at 13:00 BST)顯增加(圖7c)。

受其影響,強回波中心東南方移速加快。

12:24(圖略)開始,帶狀回波北段減弱,其南段(圖6e)受冷池西北風出流影響,東南方“拉長”,呈西北東南向拉伸片絮狀回波。

冷池出流边界温度梯度,形成了流回波并发展。

对流发展,回波顶部高达14~18公里,回波质心位于高度。

反射率因子等于45 dBZ回波分布6公里以下,并保持典型短时强降水回波特征。

13时,地面站降雨量72.9毫米。

上述分析可知,10:42—13:00時間段,MCSs東南方移動。

中尺度流系統发展持续进行,地面自动站风场和温度场(图7c、d),可以观察到中尺度流系统扰动所引起动力和热力中尺度特征,例如雷暴出流边界和降温区演变过程。

这个阶段,地面上雷暴冷池形成了西北风冷池出流。

西北风冷池出流东南风环境融合一起,导致石家庄东南部出现了气流。

西北風速度增加,地面上西北風冷池出流風速增加了10~12 m/s。

MCSs冷池前緣東南移動速度加快(圖6e),這導致石家莊地區降水回波東南移動。

到了14時,雷暴移出石家莊地區,這次降水過程結束了。

以上分析可知,本階段MCSs移動方向風暴承載層風方向,應雷暴出流邊界轉向東南方移動,MCSs冷池出流邊界新生傳播。

且本階段MCSs移動平流傳播同方向(東南方)疊加,這是本階段系統東移速度加快原因之一。

利用多普勒雷達觀測資料、地面加密站、雷達風廓線、多普勒雷達四維變分分析系統(VDRAS),對石家莊地區2017年7月21日一次局地強降水過程進行了分析,主要結論如下:1)本次強降水發生“副高”588 dagpm副高線控制區,降水區具備了水汽條件、熱力條件和對流條件。

降水前期,河北东北部秦皇岛和唐山地区经历了强降水,导致雷暴压和冷池形成。

雷暴压产生气压梯度力影响了东北风加强,加强东北风气流引导冷池呈舌状向西南方移动到石家庄北部地区。

太行山东麓,东北气流受到太行山地形影响而改变方向,形成东北风和西北风汇合线。

當地面冷池前緣溫度面疊加時,會形成低層輻合和中層輻散垂直結構。

這種輻合現象配合著太行山地形上東北方氣流上升作用,觸發流能量釋放。

3)MCSs生成和發展加強過程中,東北方“後傳播”,其平流運動不明顯,系統少動,表現“靜止狀態”。

本階段MCSs運動雷暴冷池出流邊界和東北風入流之間形成邊界層中尺度輻合密切相關,新生單體此中尺度輻合區生成和發展,雷暴運動本階段傳播主,移速。

4)“東移階段”,冷池移動方向風暴承載層風即MCSs平移方向密切相關。

風暴承載層風西北風,MCSs東南方平流運動,應雷暴出流邊界轉向東南方移動,地面冷池前緣西北風向東南方拉伸,MCSs垂直於地面站西北風冷池前緣部分新生,從而使得MCSs前(東南方)傳播。

这个阶段,MCSs移动平流传播叠加,导致系统向东移动。

本研究觀測角度詳細分析了華北地區2017年7月21日發生副熱帶高壓內,天氣下暖區局地暴雨觸發抬升機制,研究結果表明本次過程中近地層空氣侵入、邊界層中尺度輻合系統及太行山地形為雷暴觸發關鍵因素;雷暴觸發後,其發展、傳播自身冷池出流邊界活動規律密切相關。

這次過程中,雷暴冷池出流邊界移動發生了變化。

華北暖區暴雨中尺度流系統發生和發展過程,以及其三維動力和熱力結構特徵,需要後續工作中進一步深入研究。

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大量科學研究顯示,流性天氣形成是於輻合抬升作用影響下多邊界層暖濕空氣。

然而,還存在著少數層空氣控制下高架流,這種高架流是大氣邊界層以上觸發。

有关高架对流研究国外多,认为典型高架雷暴发生地面冷锋后或暖锋前空气中。

高架雷暴发生时,地面受冷空气控制,位于逆温层以上层结是造成高架雷暴发生主要原因。

近年來,高架對流開始引起國內氣象學者多關注。

俞小鼎(2012, 2016)指出中国高架发生早春和深秋,低空存在逆温层,流出现在锋面空气一侧;农孟松(2013)、吴乃庚(2013)、陈军(2017)、崔慧慧(2017)早春伴有冰雹流现象典型冷区“高架流”发生机理进行研究,认为高架对流发展时地面空气控制,空气逆温层以上开始抬升,边界层之上槽或切变线对流发生提供了触发条件;石燕(2017)湘西地区近10年高架流类冰雹统计分析,指出春季冷锋后高架流类冰雹预报点主要层空气、500 hPa西风槽以及700 hPa西南急流。

冬季高架雷暴冷墊迫使空氣抬升並觸發能量釋放情況下多發生。

上述研究得到了許多有參考意義成果,但主要集中冷季高架流天氣過程分析,而盛夏季節高架流研究見。

李瑞萍(2019)2013年7月華北地區一次地面冷鋒後發生暴雨過程進行分析,指出暴雨高架流造成,暴雨區位於地面冷鋒北側低層冷區中,距離地面鋒面120 km以上。

2017年7月21日,華北地區自北向南出現範圍雷陣雨天氣。

21日17∶00地面冷锋南压山东北部,导致了降水现象。

尽管冷锋后气团控制下,降水是多定性。

然而,21日18∶00到22日01∶00,距离廊坊天津交界处300公里地方,出现了多个测站记录时雨,降水强度达到了每小时20毫米,而且还有雷暴现象。

本文研究了2017年7月21日18:0022日01:00期间地面冷锋后发生流性局地大暴雨过程成因,利用常规观测数据、NCEP FNL (1°×1°)全球分析数据、风廓线雷达和变分多普勒天气雷达分析系统(VDRAS)反演数据进行了研究。

研究重点关注了大气环流形势、垂直结构特征和对流发生发展机制。

这些研究,未来季冷区流暴雨天气事件预报提供了参考。

多普勒天氣雷達資料是位於天津塘沽站(117.72°E,39.04°N)CINRAD/SA雷達獲取。

這個雷達系統位於海拔高度69.8米地方。

另外,北京城市氣象研究所提供了變分多普勒天氣雷達分析系統(VDRAS)反演資料(陳明軒,2011)。

圖 1a2017年7月21日18∶00-22日01∶00(北京時,下同)累計降水量分佈。

廊坊與天津交界30 km區域內,加密站22站次降水量超過50 mm,10站次降水量超過100 mm,降水量出現在調河頭小學站(207.7 mm),雨69.6 mm·h-1,同時伴有雷電現象。

預報角度看,21日18∶00-22日01∶00廊坊與天津交界處強降水發生時地面冷鋒南壓山東境內(圖 1b),強降水發生於鋒後空氣一側,前期鋒面降水蒸發和空氣入侵降温作用,使得廊坊與天津交界處邊界層沒有高温、能量積聚。

鋒後空氣控制且午後地面22~24 ℃氣温條件下,預報員預報有流性天氣發生,數值模式和業務預報未能提前預測。

雖然廊坊與天津交界處強降水造成災害,但突發性局地大暴雨造成社會反響氣象部門預報預警服務工作帶來了壓力。

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2017年7月21日08∶00 (圖 2a、c),500 hPa歐亞中高緯地區緯向型環流主,副熱帶高壓呈東西帶狀分佈控制華北中南部及其以南地區,山西、河北兩省交界處存在閉合反氣旋性環流中心,高層環流形勢總體上於出現降水。

副北側盛行緯向氣流於空氣南下形勢下,850 hPa空氣東北平原南下並西進,偏東風迴流形勢侵入華北北部,並南側氣流交匯形成低渦切變線。

21日20∶00 (圖 2b、d),850 hPa温度場中心東移至我國東北地區,形成東北-西南方向侵入華北地區舌,而河套地區中心配合低壓發展導致其東南側南風分量加大,同時500 hPa副熱帶高壓加強,588 dagpm線北抬至41.5°N附近。

層舌南侵、西側低壓發展副熱帶高壓北抬作用下,850 hPa低空切變線維持於華北中部,廊坊與天津交界處強降雨帶低空切變線位置有應關係。

地面圖上,我們可以看到2017年7月21日08:00情況。

壓中心位於內蒙古中東部,空氣東部向西偏南方向流動,並河北中北部形成了一個密集等温線鋒區。

受鋒後空氣影響,華北東部出現一支4~8 m·s-1東風帶。

21日20∶00 (圖 3b、3e)温度鋒區南壓至36°N附近河南山東北部,華北平原處於鋒後東北氣流控制下,空氣侵入導致午後傍晚地面氣温22~24 ℃,此時地面表現兩條降雨帶,其中山東北部雨帶位於冷鋒附近,而廊坊與天津交界處雨帶發生鋒後空氣控制下,雨帶距離冷鋒300 km。

21日23∶00 (圖 3c、3f)温度鋒區繼續南壓,但温度梯度有所減小,山東北部鋒區相伴隨雨帶減弱消失,而位於鋒後冷區一側廊坊與天津交界處強降水維持。

21日18∶00-22日01∶00期間,廊坊與天津交界處發生了局部大暴雨。

這是於邊界層暖濕空氣受到輻合抬升而觸發流所引起。

這段期間,華北地區受到了層空氣偏東風迴流影響。

強降雨帶發生地面鋒面後方一側,距離鋒面300公里地方。

這種情況下,地面空氣開始上升。

要求,我来您改写以下文章:

此外,由于南方层空气向北侵入,结合西侧低气压发展和副热带高气压北抬作用,华北中部850 hPa低空切变线成为主要天气影响系统。

请注意,我删除了文章其他相关信息,并其进行了改写。

圖 4出了2017年7月21日20:00樂亭站和北京站温度數壓力(T-logp)圖,兩者位於暴雨區東北側180 km和北側50 km處。

图中数据显示,樂亭站和北京站500 hPa以下温度和露点之间存在差异,这表明中层对流层中大气环境处于状态。

垂直結構上,樂亭探空站850 hPa以下偏東風形成“冷墊”,東風風速達8~13 m·s-1,且存在逆温層,氣層結絕;而逆温層之上700-500 hPa温差達15 ℃,且γs < γ < γd(其中,γ環境温度減率,γs濕絕熱遞減率,γd幹絕熱遞減率),大氣處於條件層結狀態。

與此同時,北京探空站850 hPa以下受東風控制,但風速樂亭站相比,且僅850 hPa附近存在逆温層。

夏季高架雷暴過程和冷季高架流相比,邊界層逆温特徵γ < γs層結方面並不明顯,李瑞萍(2019)研究結果。

分析,我們發現北京探空站850 hPa以下溫度和露點溫度21日08:00時有所下降,相比之前降低了2~5℃。

同時,低層空氣有程度侵入,而850 hPa以下區域處於γ < γs層結狀態。

另外,700-500 hPa區域,溫差12℃增加到了15℃,層結強度有所增強。

可見,這次夏季冷鋒後暴雨過程中,逆溫特徵並不明顯,並且不及冷季高架流鋒面上逆溫現象那樣。

然而,這次暴雨過程中大氣層處於γ < γs狀態,並且位於700-500 hPa高度層之上。

與以往冷季高架流研究中(金米娜,2013;張一,2014;鮑媛媛,2015;曹舒婭,2019)存在700 hPa西南急流,本次過程700 hPa西南氣流且強度,北京站和樂亭站風速8 m·s-1,於低空急流標準。

但處於盛夏時節,北京站和樂亭站700 hPa温度露點1 ℃,達到12 g·kg-1,中層大氣具有特性。

改寫後內容: 分析探空資料空間分辨率時,我們進一步研究了層結穩定度垂直結構特徵。

圖5顯示了2017年7月21日08:00和20:00,廊坊與天津交界處大暴雨中心(116.7°E)假相位溫度(θse)垂直剖面。

21日08∶00,850 hPa以下層空氣進入廊坊與天津交界處,其南、北兩側θse低值中心362 K和336 K,這兩個低值中心之間形成了能量鋒區。

空氣流入使得廊坊和天津交界處850 hPa以下θse高度升高并增加,層氣層结构趋于稳定。

21日晚上8点,鋒區繼續向南壓進,廊坊和天津交界處近地層附近出現了θse低值中心,θse值下降了15~17 K,這意味著層氣墊形成並加強,形成了氣層結構。

這種結構使得地面氣塊能夠穿過氣墊並獲得浮力。

同時,位於墊之上850-500 hPa θse值隨高度升高而減小,氣層結處於狀態。

21日08∶00-20∶00廊坊與天津交界處高度θse變化發現,層空氣侵入使得950 hPaθse值前降低16 K,同時副熱帶高壓北抬作用下850、700、500 hPaθse增大了2.5、7.6、1.7 K。

上述變化使得上暖濕、下乾層氣層結,而Δθse(500-700)診斷中層定度變化,08時Δθse(500-700) = 2.5 K,20時Δθse(500-700) =-3.4 K,700-500 hPa層結轉層結狀態。

可見,廊坊與天津交界處局地大暴雨主要低層空氣上空氣流造成,是一次季高架流暴雨過程。

圖 6出了2017年7月21日17∶42-20∶30塘沽多普勒雷達0.5°仰角反射率因子演變。

圖中可以看出,17: 42保定-廊坊-天津一線東西向帶狀區域內多個中γ尺度對流單體新生,其中流回波A、B孤立地分佈保定境內,而廊坊-天津一線(藍色框內)新生單體呈零星離散分佈狀態。

18∶18廊坊-天津一線對流單體有組織地合併發展,形成多個強度於40 dBz單體組成帶狀中β尺度流系統C。

19∶18流回波A減弱消散、B少動,而帶狀中β尺度流系統C東移,其西側有單體新生並主回波帶合併發展,回波中心強度達45~50 dBz,水平尺度伸展長約100~150 km,20~30 km。

20∶30帶狀中β尺度流系統C流回波B合併加,其西側出現新生對流單體D、E。

於流層700-500 hPa偏西氣流,帶狀回波承載層氣流東移,且移速,多個回波中心產生列車效應,導致降水持續數時。

與此同時,主回波帶西側新生對流單體發生發展,中尺度對流系統後傳播特徵進一步加劇了列車效應。

帶狀中尺度流系統後傳播和列車效應是導致降水持續時間並引發局部強降雨主要因素。

過去研究中發現,華北地區低層偏東風迴流形勢下發生暴雨,這種情況主要出現春季和秋季。

這種暴雨伴隨著成片、幕狀或層狀雲和降水回波。

雖然這些回波中有中尺度系統存在,但其強度3035 dBz之間(張守保,2008)。

然而,本次局部地區大暴雨過程受到了層迴流空氣控制,這導致了回波範圍和強度以及降水流動特徵變化。

局部大暴雨期间,地面上气象站显示风向偏向东风,而且风速增大。

这种气象状况可能会引发中尺度对流融合系统。

改寫後內容如下:圖7顯示了2017年7月21日16∶00-19∶30期間,北京站和西青站垂直風廓線演變情況。

這兩個站點位於帶狀回波北側50公里和南側15公里處。

圖中可以看出,兩站低層持續受迴流東風控制,偏東氣流厚度達1.7 km和1.0 km。

值得注意的是,位於帶狀回波南側西青站1.0-1.7 km受偏南濕氣流控制,而北側北京站受東風控制,兩者之間存在中尺度輻合系統。

此外,對流單體觸發前17c00-17∶30,西青站1.0-2.0 km偏南氣流增加了2 m·s-1,2.5-3.0 km西北氣流轉為西南氣流,風速增大、風向突變使得偏南氣流加強,有利於冷墊之上中層大氣層結建立,前文中700-500 hPa氣層結由定性轉為定性。

透過北京城市氣象研究所變分多普勒天氣雷達分析系統(VDRAS)動力反演風場資料,我們可以深入地瞭解帶狀中尺度流系統觸發機制。

我們透過分析中尺度流場水平和垂直結構特徵,來進一步探討這一機制。

廊坊與天津交界處流暴雨發生前,受冷空氣影響華北地區1.0 km以下高度偏東風(圖略)。

7月21日17∶42(圖 8a),1.4 km高度上華北北部和南部分受東風和東南風控制,兩支氣流39.2°N附近交匯形成一條東西向中尺度輻合線,沿中尺度輻合線有對流單體新生;19∶18(圖 8b),輻合線暖區一側東南風轉變偏南風,且偏南氣流之前加強,前文分析中指出河套地區低壓發展導致南風分量增大。

強化南風氣流作用下,中等尺度輻合系統進一步增強,形成有組織帶狀回波。

因此,冷空氣墊上,中尺度輻合系統於引發流起到了作用。

  2021年7月18日凌晨上午,降水主要集中於北京西部海淀區、昌平區、石景山區、門頭溝區地,部分地區出現積水、山體塌方、落石次生災害,因積水,石景山區地鐵金安橋站封閉。

受暴雨天氣影響,河北省保定市易縣普降大暴雨,引發洪災。

截至18日,已有12座橋樑及部份山體坍塌,3500多米道路受損。

()  7月12日,北京暴雨“逼停”市郊鐵路懷密線S503列車。

受降雨影響,7月12日鐵路部門京通線、懷聯線採取臨時封閉措施。

下午4,北京市郊鐵路懷密線S503列車中途停車,滯留時間接近9時。

直至7月13日凌晨1時左右,該趟列車返回北京北站方向。

()  “如果車主車停路邊、車庫裏被淹,買了車損險能得到賠付。

”車輛涉水有關保險主要有兩種,車損險和涉水險。

其中,車損險作為“全險”一部分,其賠付範圍包括汽車行駛過程中及一切災害造成損失。

2016年上半年投保涉水五个省份包括广东、北京、福建、海南和河北。

2016年7月,北京遭遇了一场名为“7·21”大暴雨。

具体情况如下:

2016年7月19日凌晨,北京降下了此次入汛以来大雨,导致城区多处道路积水,部分道路出现塌陷现象,交通瘫痪。

7月20日,北京一日內暴雨預警級連升兩級。

截至發稿,北京市全市雨量監測站184.8毫米,降雨量地區超419.4毫米,雨強56.8毫米每時。

此次降雨持續時間及總降水量超過“7•21”大暴雨。

【詳細】  近50多年來,北京發生7.21暴雨級別或端的降水事件共5次,發生太平洋年代際濤動(Pacific decadal oscillation,簡稱PDO)負位。

相關學者分析,過去使用「50年、100年一遇」來形容極端天氣方式,可能適用。

是PDO負位期間,類似於7.21暴雨極端天氣事件發生頻率迴歸期可能縮短8年,可能只有5年。

換句話說,華北地區發生類似7.21暴雨事件概率可能達到每5年一次;而PDO正位時,這種端天氣事件發生概率會降低每40年一次。

所以,我們需要評估和調整我們極端天氣描述方式,地反映其發生頻率。

【詳細】  2015年4月初,湖南長沙受陣雨影響,城區多地出現內澇,道路積水。

  5月,暴雨肆虐南方,貴州、廣西、廣東、江西省份受災,多地遭受暴雨洪澇災害,其中廣西桂林市市區及附近縣區普降暴雨,導致桂林多地道路塌方、市區道路內澇及農田被淹。

  6月,上海遭遇暴雨天氣,城市內澇導致部分地區、道路積水,城市成“汪洋”。

7月,貴州地區強降雨,銅仁市松桃縣4鄉鎮出現特大暴雨,致使縣城內澇。

  城市內澇情況普遍並且,折射中國城市排水能力。

住建部2014年11月3日发布了一份名为《海绵城市建设技术指南——影响开发雨水系统构建指南》文件,提出了建设城市雨水吸收和释放系统建议,避免大量雨水短时间内积聚造成内涝问题。

其後,海綿城市深圳、北京、上海、烏魯木齊地有多處試點。

2015年4月2日,再有鎮江、南寧16個城市入選2015年海綿城市試點城市。

【詳細】  預案,防汛實行責任制,各相關防汛指揮部汛期24時值班,確保通信。

汛情預警包括暴雨預警、地質災害氣象風險預警、洪水預警,低到高劃分為、、、四個級別,並採用藍色、黃色、橙色、紅色加以表示。

保護特殊人群,如老年人、病患、殘障人士和孕婦,以及學校和警報盲區,需要採取公告方式提供預警信息。

(改寫後內容)北京建工三建負責建設房山區山區人口遷移定向安置房工程,這成為佛子莊鄉村民未來居住地。

該工程完成了所有分戶驗收程序,孔祥安村民代表應項目部邀請提前入住。

  於房山區多面環山、地勢,有眾多河道穿過,考慮到這種情況,房山區山區人口遷移集中定向安置房項目選擇地勢、排水位置進行建設。

同時,施工過程中,項目部佈下了層層防線,確保工程“滴水不漏”。

一個現代化國際大都市,卻如此不堪:主要二環路成為了私家車主致命陷阱;外來人口居住地下室,這裡成了埋葬生命地方;昔日京郊旅遊勝地一夜之間變得一片廢墟。

  記住那一個個活生生死難者,記住這場災害,義不僅於緬懷,關鍵是,我們需要災難記憶中獲取前進方向,而不是下一次災難來臨時候手足失措、茫然。

  災鑑,後勇,我們需要從死亡中鼓起生活勇氣,而不是烏雲凌空感到大水臨驚悸。

  若干年後,人們再回顧這次災害,會只看到冷冰冰數字。

每災臨,生命要承受著壓力,一個接著一個,地增加。

延伸閱讀…

弱天氣強迫下一次暖區MCSs發生發展研究

盛夏一次地面冷鋒過境引發局地大暴雨的成因分析

每一個生命只有一次機會去面這些挑戰。

2012年7月22日下午,北京市舉行了一場新聞發佈會,介紹了7·21降雨事件帶來災情。

  (一)基礎設施造成影響。

全市有63处主要道路出现积水,其中有30处积水超过30公分;有31处道路出现塌方;3处正在建设地铁基坑水淹;7号线明挖基坑受到雨水流入问题;有5条地铁线路12个站口因为漏雨或者进水而临时封闭,其中东直门T3航站楼段停运;还有一条110千伏站因水淹而停运,25条10千伏架空线路发生了永久性故障。

  (二)對居民生活造成影響。

全市轉移羣眾56933人,其中房山區轉移20990人。

發生2起泥石流災害:房山區霞雲嶺鄉莊户魚骨寺泥石流災害,造成1人失蹤,1人受傷;房山區河北鎮鳥語林景區泥石流,造成人員傷亡。

統計數據,平房漏水次數1105次,樓房漏水次數191次。

共有736間屋子受到雨水浸泡,積水問題出現496處。

地下室遭受倒灌現象有70處。

加固房屋,補苫修補了649間。

另外,進行了141處排水工作。

有關水利、農業和林業其他災害統計數據另行統計和彙總。

任何一座城市可能遭遇暴雨。

當暴雨來襲時,城市排水系統是基本防禦線。

然而,北京排水系統7月21日晚上失守了。

國際慣例要求城市管理者透過災害預警、應急處理和救援措施,努力減少人員傷亡。

是,上述環節上,北京此次表現並出色。

  氣象部門認為暴雨,北京絕大多數公眾沒有這種認知。

事實是,沒有幾個普通公眾知道黃色、橙色預警意味着什麼,此其一;其二是氣象部門沒有這些預警信息傳達多數公眾。

  羸弱北京排水系統,失陷於特大暴雨。

北京市城區暴雨應急,自此陷入動。

  傍晚6點半後,眾多預料到積水點出現。

例如,廣渠門立交橋下2011年暴雨未積水,此次積水了;位於豐台區和房山區交界京港澳事故點過去未有積水事故,此次發生了。

預料地方出現。

  種種跡象顯示,“7•21”暴雨災害可能達紅色汛情預警標準,或達到氣象部門暴雨紅色預警標準。

當日,相關部門預警止於橙色。

  新版預案,橙色汛情預警紅色汛情警響應級大不相同。

紅色汛情預警發佈,表示情形“”,需要接近級應急響應,類似“全體總動員”模式。

【詳細】  北京市氣象台台喬林表示,於大氣狀況十分複雜,天氣預報無法做到百分百精準。

  北京市氣象局副局長曲曉波表示,該局19日發出暴雨預報,這個預報“是一個‘’判斷”,“依靠是監測手段和歷史記錄”。

“但是至於下怎樣暴雨,是一個‘複雜’判斷。

‘複雜’判斷需要專家組會商。

”曲曉波強調,現有技術和經驗不能大暴雨做預測。

【詳細】  北京市氣象台台喬林表示,如果通過短信發送預警信息,“可能要幾個時、十幾個時才能全部發送完畢。

”我國地處東亞季風區,每年“七下八上”(7月下旬和8月上旬)華北雨季。

華南地區和長江流域,華北多突發性和局地性降水,強降水往往集中於2~3次(或幾次)過程,預報。

已有研究指出,華北地區降水受到以下幾種主要影響:天氣槽、氣旋、冷鋒、切變線、旋渦、颱風以及它們之間相互作用。

這些研究包括遊景炎(1965年)、郭肖容(1977年)、陶詩言(1980年)、丁一匯(1980年)、陶詩言(2003年)、孫建華(2005年)和趙思雄(2004年)。

一般而言,於水汽供應所限,系統維持時間不長,達到暴雨程度(颱風及其倒槽除外),不用説大暴雨了。

孫繼松(2015)近10年北京地區端暴雨事件進行了統計,指出類型極端暴雨過程,尺度水汽輸送條件。

並且端暴雨數值預報(王淑莉,2015;莊瀟然,2017)。

2016年7月19—21日華北出現了降水過程,影響地區包括京津冀和北方多個省份,造成了災害。

該次暴雨持續時間,強度大,損失。

總結經驗,一些科學問題需要反思:(1)是什麼天氣系統引發了這場特大暴雨?(2)其水汽來自何方?(3)2012年“7·21”大暴雨有何?此,本文這場特大暴雨作了分析研究。

改寫後內容如下:華北地區2016年7月1921歷了範圍暴雨,影響範圍包括北京、天津、河北、河南、山東、山西、內蒙古,以及遼寧、吉林、黑龍江10個省份。

此次降雨過程是2016年汛期京津冀及遼寧西南部地區一次,河北井陘(379.7 mm)、武安(374.3 mm)及北京大興(242.0 mm)日降雨量突破歷史極值。

機場取消航班195次,北京水文站第一次發佈洪水黃色警報。

圖 1出了7月20日08時21日08時(北京時,下同)降水量分佈。

該次過程影響北京時間,超過了55 h。

7月19日01時21日08時,全市降水量212.6 mm,城區274.0 mm,有125個雨量站超過250 mm,但此次降水過程雨勢,小時雨強為56.8 mm·h-1,於2012年“7·21”100.3 mm·h-1。

單站降水量門頭溝東山村453.7 mm,於“7·21”541 mm(諶芸,2012;孫繼松,2012;孫建華,2013)。

每時降水可以看到降水系統隨時間演變特徵(圖 2)。

趨勢,降水區正南向北推進,並北京和華北地區停留。

本文分析和診斷所用資料包括:中國氣象局提供全國探空、時加密降水資料、24 h降雨量和每3 h地面觀測,以及美國國家環境預報中心(NCEP)氣候預報系統全球1°×1°分析資料,其時間分辨率6 h(Saha et al, 2010)。

使用這些資料,我們環流和天氣系統進行了分析,並計算了這次暴雨動力熱力特徵和相關物理量,例如水汽通量和水汽通量散度。

同時,我們使用探空和地面資料氣層結構、地面系統和北京對流能量進行了分析。

每時降水量分佈徵本文中得到了探討。

了解這次降水期間天氣系統,作者2016年7月19日08時20時地面和各層環流形勢進行了分析。

討論環流時多注意中層500 hPa,而此次一系統,得看層次。

7月20日早上8點,我們可以100 hPa高空層中觀察到一個西風帶,位於北緯40°以北,和一個東風帶,位於南緯25°以南。

這兩個風帶之間,有一個東部延伸帶狀高壓系統,稱為青藏壓。

青藏高壓系統東北方,即華北地區上空,呈現著輻散狀態。

高空輻散,有利於上升運動加強。

150 hPa(圖略)上此特徵,有一槽,其槽線位於山西上空,河北和北京處於槽前屬有利於暴雨發生環境。

200 hPa(圖 3b)上槽進一步加深。

這表明,於空氣東移,並貝加爾湖以南向南入侵。

華北正處於槽後高空急流核出口區左側,為上升區。

500 hPa上,7月上旬副熱帶高壓呈帶狀伸展中國大陸上。

中旬末期開始東撤退,後趨於(圖 3c),呈“東高西”型。

這種定形勢形成,雖然達到典型經向型(深槽)程度,但它停滯少動,有利於降水系統維持,致使華北地區降水量增強。

中緯度地區,有一個橫槽延伸貝加爾湖到巴爾喀什湖,這導致空氣東移動,華北地區形成了阻塞,進一步產生了低壓切斷現象。

20日08時,500 hPa上出現一個閉合渦旋,中心值達5760 gpm,位於河北和山西交界處太行山南脈一線。

700 hPa和850 hPa上出現了閉合低壓。

從地面圖上(圖 3f),可以地看到一個氣旋形成,其暖鋒和冷鋒。

壓流層中上層系統。

它出現並低層要有壓應,而此次過程低層到高層一渦旋,這是北京“7·20”華北特大暴雨突出特點。

過去發生過一種氣象現象,即渦旋系統向北移動並引發了華北地區大暴雨。

有兩種情況可以引起這種現象。

一種是由於颱風和颱風倒槽影響,例如孫建華2006年研究中指出。

另一種情況是西南部渦旋向東移動並繼續向北移動,像陶詩言1980年研究中提到1963年8月大暴雨案例一樣。

這些生成華北氣旋能夠引發特大暴雨。

探討該氣旋生成和移動,分析了流層中層每6 h一次壓(氣旋)及高空壓系統路徑圖(圖 4),、低空壓系統生成和移動,未能追蹤到帶地區擾動和西南地區低渦。

目前数据分析,可以看出尽管该阶段低层大气中存在西南涡旋,但无法得出直接其西南涡旋相关联结论。

,这可能是由于长江中下游地区产生高层短波槽低层大气中性倒槽“相遇”而形成低气压(气旋)系统。

因而可能存在、低空系統相互作用。

該類氣旋發生地華北,且發展,預見期,是需要注意。

這次降水尺度系統存在及移速有關係。

19日20時地面氣旋(壓)系統形成,但中心於江淮流域之間(圖略)。

20日08時氣北移,其東側和北側壓線密集程度加大,河北北部和北京附近,有東風和東南風(圖 3f)。

一般而言,某地降水量P是降水率和降水維持時間兩者決定(Lin, 2007)。

本例降水持續55 h,是2012年“7·21”暴雨20 h2.75倍。

儘管降水,但總降水量可能。

前所述,華北大暴雨中緯度系統相互作用有關(陶詩言,2003)。

來説,單一系統(颱風和颱風倒槽外)引發特大暴雨。

1963年8月大暴雨(陶詩言,1980),1973年7月2日北京大暴雨(王繼志,1974),2012年7月21日大暴雨(孫建華,2013)有此。

2015年北京秋季閲兵活動後接着發生“9·4”強降水(Zhao et al, 2016)屬此列。

因此,只看温帶系統或注意氣旋系統是,出現誤導。

注意到,2012年“7·21”大暴雨期間,它相伴有一條緯度伸向到華北(濕)輸送帶(warm conveyor belt)。

其實,很多情況下低空急流(LLJ)可起到輸送帶作用。

這裏講輸送帶多是調了濕空氣輸送及其影響。

國外多是強調温帶一支氣旋發展有關濕氣流為輸送帶(Harrold, 1973;Carlson, 1998; Field and Wood, 2007)。

東亞水汽輸送過程複雜,涉及到颱風、熱帶擾動、赤道輻合帶以及季風因素。

需要指出是,這種現象不能歸於低空急流作用,因為這只是其中一個重點而已。

討論這個問題時,我們計算了地面300 hPa水汽通量和水汽通量散度。

7月19日21日期間,我們觀察到一個水汽通量高值區域,該區域南海延伸到我們國家北方,形成了一條供應水汽通道,將南方水汽輸送到華北地區。

但“輸送”所表徵是水汽通過能力(即水汽通量),而降水是該地區水汽集中能力(即水汽通量散度)有關。

19—21日,水汽通量大值區是輸送帶向北移動,19日08時(圖 5a)大值區位於江淮流域,而前鋒抵達河北南部,故引發了上述區域降水。

20日08時(圖 5b)大值區抵達包括京津冀內華北廣大地區,且偏南風和偏東氣流水汽輸送十分,這東西走向燕山山脈和南北走向太行山脈呈正交分佈,有利於地形抬升增強垂直運動。

北京處於輸送帶(低空急流)左前方,高空急流出口區左側(圖 3b),低空急流上升區耦合,有利於渦旋發展(圖 3e),華北可降水量分佈值區達到60 mm以上。

21日08時,水汽通量大值區東北移動,這個時候開始,華北地區降水量減少,直到結束。

20日沿117°E垂直剖面(圖 6)上,20日08時一支偏南氣流南至北通過冀中平原向北輸送水汽,受地形及空氣影響,北京以南39°N處抬升。

這時,北京暴雨加強時。

空氣作用外,空氣貢獻存在,有冷暖平流分佈(圖 3e)。

20日08時,北京附近流層中上層有輻散區,而低層有輻合區。

這表明,高層輻散和低層輻合推動了氣旋發生發展和維持。

這是上下層耦合,而不是單一上層向下“貫通”。

20日20時,整個輸送帶有所減弱,且上升區偏北,高層輻散和低層輻合有所減弱。

討論這一問題,追蹤了氣移動(圖 4)。

氣旋移動路徑,時刻通過氣旋中心所在緯度做了垂直剖面,分析其上渦度分佈、温度離差。

可以看到,19日高空有一個渦度大值區東移,20日東追趕並接近低層渦度大值區(圖 7)。

19日14時113°E附近層有一渦度大值區,這裏是未來低渦發生地區(圖 7a)。

這,流層中層400 hPa,107°E處有另一渦度大值區。

19日20時層大值區移至114°E,而高層大值區移至110°E(圖 7b)。

20日02時,而低層中心大體114°E,高層大值區移至111°E,兩者距離進一步縮小(圖 7c)。

20日08時,低空兩個大值區聯結,從表面上看成一個系統(圖 7d)。

此後,20日20時“渦度柱”北京附近(115°~116°E)(圖 7e, 7f)。

這是渦旋系統加強並得以維持使暴雨增強原因。

21日凌晨2点,层级渦旋开始减弱,高层气流保持稳定(图7g)。

到了21日早上8点,高中低层气流减弱(图7h)。

,降雨区域东北方向移动,华北地区雨势停歇。

我们温度差异进行了分析。

所謂温度離差,定義每點(i)上Ti值平均值${\bar T}$偏差,即$\Delta {T_i} = {T_i} – \bar T$,而$\bar T = \frac{1}{5}\sum\limits_{i = 1}^5 {{T_i}} $。

因為,中緯度氣旋熱帶氣旋相比,T值變化,因而採用求離作法。

分析表明,一開始氣旋生成階段,其特徵並不明顯。

但氣旋北上和降水增強,20日02時21日02時(圖 7c~7g),流層中上層300~400 hPa附近出現了2 K增温區,增温可能原因有待作診斷。

流層中上層增溫有助於層氣壓下降,進而增強低層輻合,這有利於氣旋維持。

這種情況類似於第二類條件(CISK),這是來解釋颱風發展理論。

颱風增時,其中心溫度可以增加10 K以上,而這次過程中增加了2 K。

然而,温带气旋具有”冷心”结构,使得这次过程中气旋状况变得复杂起来。

雖有暖心出現,於其,它可能具有二重性特點,一方面使輻合增強低層減壓,暴雨持續,出現某種正反饋;另一方面,於上層增温,環境變暖,CAPE及浮力減小,流可能有影響。

這些方面是今後需要繼續探討問題。

討論氣旋系統三維特徵,計算了氣旋中心點周邊5°×5°區域內一些物理量垂直廓線分佈(圖 8)。

19日14時,高層200 hPa出現了輻散強度達到2×10-5 s-1情況,同時低層950 hPa出現了輻合強度-2×10-5 s-1,這種氣候環境有助於系統進一步發展。

但另一方面,中層400 hPa以下維持正渦度,而高層有上升運動,350~400 hPa13 cm·s-1,表明系統有進一步發展可能。

19日20時(圖 8b),渦度區伸展達100 hPa,低層垂直運動加大。

20日08時(圖 8c),低層輻合加強達-5×10-5 s-1。

維持上升運動區達到100 hPa,20日08時(圖 8d)低層渦度加強,700~750 hPa達12×10-5 s-1。

接下来时间段内,第20天14时到20时(参考图8e和8f),暴雨持续下去。

这个时间段中,渦度层次保持不变,只是低层区域会出现垂直运动。

21日02時(圖 8g)和08時(圖 8h)垂直運動和輻散場減弱,雖整層維持正渦度,但大值區於高層250~300 hPa,低層變弱,大暴雨處於減弱和消散階段。

可以看出,氣旋演變暴雨過程有應關係。

前述,這次過程涉及到層氣旋和高空槽配合。

低層氣旋和高空槽開始朝著同一個方向移動並接近彼此,並且它們之間相互作用表明存在著高低空之間聯繫。

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