“21·7”河南特大暴雨专栏
发布时间:2022-06-14    点击数量:358次

2021年7月17日至23日,河南省遭遇历史罕见特大暴雨,发生严重洪涝灾害。本次降雨持续时间长、累积雨量大、强降雨时段集中且范围广,多个国家级气象观测站突破建站以来日雨量历史极值。本刊第5期推出“21·7” 河南特大暴雨专栏,该专栏受到科研人员和读者关注,拥有较高的点击和下载量。

   

 

“21·7”河南特大暴雨水汽和急流特征诊断分析

汪小康,崔春光,王婧羽,杨浩,周文

DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2021.122902

摘要:2021年7月中下旬在河南省发生了一场极端强降水过程,暴雨持续时间长,累计降水量大,落区集中,造成了严重的人员伤亡。基于自动站雨量数据和ERA5再分析数据探讨了多尺度系统、急流和地形对水汽的输送和辐合及降水形成的重要作用和影响机制。结果发现:暴雨发生在远距离台风影响的有利环流背景之下,大量来自西太平洋的水汽从边界层和对流层低层进入河南东侧,来自南海的水汽从南侧对流层中低层进入降水区,在低涡、切变线和辐合线的共同作用下,引发强降水。低空急流与边界层急流的耦合形成低层水汽辐合上升中心,地形起到了动力阻挡抬升和热力抬升作用,并与急流综合作用,使强降水呈带状出现在山前,且20日位于豫中,21日在豫北。

关键词:河南特大暴雨,水汽输送和辐合,低空急流耦合,地形作用

 

 对流层高层冷涡对“21·7”河南持续性极端暴雨影响分析

蔡芗宁,陈涛,谌芸,符娇兰,胡宁

DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2022.021802

摘要:2021年7月17—22日河南出现历史罕见持续性特大暴雨,期间我国东部海区上空的对流层高层冷涡(upper tropospheric cold low,UTCL)与河南降水几乎同步增强,对降水天气形势发展存在影响。强降水过程期间河套高空短波槽、黄淮高压脊、UTCL以及日本海阻塞高压形成准静止波列,环流系统异常稳定,由于UTCL在我国东部海区上空停滞,导致西风急流在河南及其以东地区形成大尺度持续性辐散分流。河南暴雨高空辐散区的建立和增强与UTCL西侧的西北风急流增强直接相关;UTCL东侧急流增强了台风烟花的高层流出,有利于台风加强进而影响河南暴雨区水汽输送;UTCL引起的高空下沉运动增强了副热带高压的稳定性,间接增强了从东部海区向河南的偏东风水汽输送。UTCL数值预报不确定性较大,随着预报时效临近,UTCL环流中心不断向偏北方向调整、强度增强,对应河南暴雨落区有向东调整的趋势。集合预报成员中强、弱UTCL环流分组对比表明,较强的UTCL环流有利于增强河南上空的反气旋性辐散流出,对降水增强较为有利,基于集合预报敏感性的诊断进一步证实了上述结论。 

关键词:对流层高层冷涡(UTCL),极端暴雨,集合预报

 

 豫北"21·7"极端暴雨过程特征及成因初探 

苏爱芳,席乐,吕晓娜,崔丽曼,张宁

DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2022.032501

摘要:利用探空、地面自动站、多普勒雷达等观测资料及ERA5再分析产品,对2021年7月17—22日豫北地区的极端暴雨过程进行分析。结果表明,极端暴雨过程具有强降水持续时间长、降水强度极端及地形影响明显等特征。极端暴雨过程发生于稳定的大尺度天气形势下,在日本海高压西伸及台风烟花(2106号)、查帕卡(2107号)西北行背景下,黄淮低涡外围加强北上的东南急流/偏南急流为强降水的发生提供了异常充足的水汽、能量条件,对流层中低层暖湿平流强迫、叠加地形影响的强动力辐合抬升作用及低空弱冷空气扩散南下是形成强降水的重要条件,而大气“强-弱-强-弱”的对流不稳定层结特征转化说明强降水过程中存在着两种互补的物理机制。不同阶段极端短时强降水(小时降水量≥50 mm)对流系统的形态结构和发展演变特征不同,但从雷达回波的垂直分布来看,系统均具有“低质心”特征,质心强度≥55 dBz且≥50 dBz强回波垂直伸展至5~8 km、持续时间1 h以上。强降水对流系统在太行山前30 km左右范围内的后向发展特征明显,一方面与地面西行偏东风/东北风在太行山绕流作用下形成的地形辐合线不断南伸有关,另一方面也与强降水冷池效应促使山前偏北风进一步发展南下有关。 

关键词:极端暴雨,极端短时强降水,对流系统,低空急流,地形,冷池,豫北

 

 “21·7”河南特大暴雨降水特征及极端性分析

杨浩,周文,汪小康,李山山,王婧羽,王晓芳,胡泊

DOI:10.7519/j.issn.1000-0526.2021.111201

摘要:利用国家气象信息中心提供的2373个国家气象观测站(以下简称国家站)和区域气象观测站(以下简称区域站)小时降水量资料,从累计降水量、降水强度和时间演变等角度,分析了“21·7”(2021年7月17—22日)河南特大暴雨的极端性特征。结果表明:此次暴雨过程具有持续时间长、累计降水量大、突发性强、暴雨落区集中等特点。6天累计降水量平均达到219.05 mm·站-1,有155个站超过600 mm。全省5.43万 km2累计过程降水量大于250 mm,超过“75·8”过程(1975年8月)的3.45万 km2。强降水主要出现在3个时段(18日15时至19日04时、19日09时至21日08时、21日09时至22日14时),最大降水时段发生在19—21日,落区集中在太行山东南侧、伏牛山东北侧的豫中北地区。有1514个站出现至少1个时次的短时强降水(≥20 mm·h-1),大值中心分别位于郑州、新乡和鹤壁等地,部分区域短时强降水贡献率超过70%。强降水中心在20日中午至21日夜间由河南中部向河南北部移动,强度由强变弱再加强。此次持续性暴雨过程的极端性表现出明显的局地性特征,郑州国家站7月20日17时1 h降水量达201.9 mm,超过“75·8”过程的小时降水强度,并打破全国国家站历史纪录。3 h和6 h最大降水量均发生在郑州尖岗水库附近。郑州站7月总降水量高达902.0 mm,约是近70年历史平均值的6倍。

关键词: “21·7”特大暴雨,短时强降水,极端性,河南

 

2022年第12期继续推出“21·7” 河南特大暴雨专栏:

 

 河南“21·7”特大暴雨水汽输送、收支和转化特征对局地强降水的影响机制研究

李超,崔春光,徐慧燕,王晓芳,李艳,汪小康,许发雷,高媛

DOI10.7519/j.issn.1000-0526.2022.072701

摘要:针对河南“21·7”特大暴雨的极端降水天气过程,利用FNL大气再分析资料、国家基准站降水观测数据和高分辨率的数值模拟结果,开展了暴雨多尺度系统协同作用下水汽输送、收支及转化特征对极端降水的影响机制研究。结果表明:通过强盛稳定的台风烟花与中高纬稳定的大气环流形势共同影响下建立的远距离水汽输送通道,使海上的水汽源源不断地被输送到内陆极端降水区。在局地中尺度低值系统产生的动力辐合和迎风坡地形的阻挡作用的共同影响下,远距离输送到极端降水区附近的水汽被有效地汇聚在极端降水区附近,并且依靠低层水汽动力辐合机制,使局地汇聚的水汽被进一步输送至对流层中高层,以此促进对流的发展。在对流上升运动和迎风坡地形抬升作用的共同影响下,通过增强气流的垂直上升运动,使更多的水汽被输送到对流层中高层,促使水汽向云冰粒子和雹粒子的凝华转换过程增强,最终导致降水效率得到显著提升,降水效率在地形迎风坡处显著增强表征的水汽向雨水的高效转化,对极端降水的演变起到了极好的指示作用。上述研究不仅系统性揭示了暴雨多尺度系统影响下极端降水区内局地水汽的主要来源与消耗过程,而且从水汽诊断的角度加深了对极端降水发生机理的认识。

关键词:河南特大暴雨,多尺度系统,水汽输送,区域水汽收支,降水效率

 

 河南“21·7”特大暴雨过程中尺度低空急流和低涡的演变特征及成因分析

孔期,符娇兰,谌芸,张芳,胡宁

DOI10.7519/j.issn.1000-0526.2022.101001

摘要:利用地面常规气象资料、区域气象站逐小时观测数据、ERA5再分析资料,分析了202171920日河南省特大暴雨过程中尺度低空急流以及中尺度低涡的发展演变特征及其形成机理。研究表明:此次特大暴雨天气过程发生在弱天气尺度系统强迫的背景下,中尺度低空急流以及中尺度低涡是其直接影响系统。低空急流的建立和发展与降水的发生和增强同步,而中尺度低涡出现在低空急流建立后约10 h,随着低涡发展增强,低空急流强烈发展;西太平洋副热带高压的增强西伸与河套弱低压东移造成的地转风加大是低空急流形成的重要原因;偏北变压风的贡献主要是对风向的改变,使得低空急流以偏东急流为主;低空急流引起的对流层低层水平辐合及扭转是对流层中低层低涡发展的主要原因,对流层中层垂直上升运动造成的涡度垂直平流是对流层中层涡度增强的主要原因。降雨引起的对流层中层凝结潜热加热是低涡发展增强的又一重要原因。

关键词:低空急流,中尺度低涡,地转风,变压风,低层辐合,凝结潜热加热

 

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