作者：孙欣,陈力强主编
出版社：辽宁科技出版社
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辽宁省高影响天气预报技术试读：
※版权信息※书名：辽宁省高影响天气预报技术作者：孙欣，陈力强主编排版：吱吱出版社：辽宁科技出版社出版时间：2016-01-01ISBN：9787538194692本书由辽宁无限穿越新媒体有限公司授权北京当当科文电子商务有限公司制作与发行。— · 版权所有 侵权必究 · —孙欣，1961年生，1983年毕业于南京气象学院天气动力专业。辽宁省气象台正研级高级工程师，中国气象局百名首席预报员之一，辽宁省暴雨专家型预报员团队带头人。主要负责辽宁省和东北地区天气预报把关和灾害性天气预报方法研究工作。研究成果在业务工作中广泛应用，取得了良好的业绩。主持或参加省部级以上科研项目10余项，其中4项科研成果获省部级科技进步奖。在国内外核心期刊发表论文10余篇，编著了全国基层台站气象业务系列培训教材《天气预报技术方法和教材》和《辽宁天气预报手册》。
陈力强，1969年生，1991年毕业于南京气象学院天气动力专业，2003年获北京大学气象学硕士学位。辽宁省气象台正研级高级工程师，东北区域气象中心数值预报方向学科带头人。主要从事东北区域中尺度数值预报和典型灾害性天气机理研究工作。主持或参加省部级以上科研项目30余项，其中“ 东北冷涡强风暴预报” 等7项科研成果获省部级科技进步二等奖。在国内外核心期刊发表论文10余篇。近些年主持国家自然科学基金项目“ 冬季温带气旋高空暖锋区结构及其与暴风雪的关系研究” ，主持完成中国气象局“ 黄海.渤海海上大风预报关键技术集成与应用” ，完成“ 辽宁省区域性暴雨预报业务系统研究” 等项目。1 辽宁省春季第一场透雨特征及预报技术指标研究1.1 辽宁地区透雨预报的重要性
在辽宁农业生产中，在透雨出现的前提下，能够保证春播的顺利进行。从而确保出全苗，继而为农业丰收打基础。在日常业务工作中，有关春季播种的气象要素预报——透雨预报，沈阳中心气象台专家型预报团队对辽宁透雨预报做进一步研究。1.2 透雨的气候概况和服务重点1.2.1 定义（1）春播期（4—5月）出现的，第一场超过10mm的降水。（2）全省透雨：全省70%以上地区出现超过10mm的降水。（3）辽西透雨：朝阳、阜新、锦州和葫芦岛地区均出现超过10mm的降水。1.2.2 春季透雨的时空分布
从辽宁省春季第一场透雨的时间分布（图1.1）来看，春季第一场透雨平均日期为4月24日。辽宁省的第一场透雨时间大部分出现在4月中旬到5月上旬（占透雨总数的89%）。辽宁省东部地区春季透雨出现日期最早为4月中旬，中部为4月下旬，西部为5月上旬。图1.1 辽宁省春季第一场透雨平均出现日期1.2.3 春耕条件及关注重点（1）5cm地温稳定通过5℃，气温稳定通过8℃。（2）土壤湿度60%。（3）5d内2次5mm降水，或1次10mm降水。
从平均透雨量的空间分布（图1.2b）可以看出，透雨量从南至北呈阶梯状递减。辽宁省按照上述条件对春季大气演变情况分析，提出辽西重点关注透雨，辽东重点关注温度。图1.2 1961—2007年辽宁省透雨平均出现日期（a）和平均透雨量（b）的空间分布
表1.1为透雨日期分布。表1.1 透雨日期分布1.3 春季透雨天气学概念模型1.3.1 透雨主要影响系统
从以往的透雨个例来分析观察，通常透雨天气高空多有高空槽或低涡影响，低层存在西南急流，输送暖湿水汽，相对湿度达到70%以上（图1-3）。图1.3 主要影响系统1.3.2 透雨天气学分型及天气形势特点
按照全省70%以上地区出现超过10mm的降水划分标准，辽宁省1956—2012年共筛选出56次透雨个例。以地面系统为主分型可分为3类：江淮气旋（倒槽）型、蒙古气旋型、华北气旋（倒槽）。见图1.4。图1.4 我国气旋分布图1.3.2.1 江淮气旋型
由于江淮气旋通常携带大量南来暖湿气流，因此江淮气旋引起的降雨强度大、发展迅速，容易造成严重的洪涝灾害，是造成辽宁区域透雨的重要天气系统之一。（1）500hPa。见图1.5。
①西风槽东移或其南段与南支槽同位相合并。
②强盛南支槽东移（南支槽主导）。图1.5 江淮气旋型透雨500hPa天气形势图（2）850hPa。见图1.6。
①西南涡发展东北上急流强、建立早，且一直向北延伸。
②西北路、东北路冷空气与强低空急流携带的暖湿空气交汇。图1.6 江淮气旋型透雨850hPa天气形势图（3）地面。见图1.7。
①江淮气旋形成发展北上。
②入海高压强大。图1.7 江淮气旋型透雨地面图1.3.2.2 蒙古气旋型（1）500hPa。见图1.8。
①西风槽强烈发展东移（西风槽主导）。
②南支槽东移建立水汽通道。图1.8 蒙古气旋型透雨500hPa天气形势图（2）850hPa。见图1.9。
①蒙古低涡东移。
②急流强且一直向北延伸。
③北路冷空气与强低空急流携带的暖湿空气交汇。图1.9 蒙古气旋型透雨850hPa天气形势图（3）地面。见图1.10。
①蒙古气旋发展强盛，或蒙古气旋冷锋与倒槽结合。
②气旋后部冷高压东南下，锋面发展。图1.10 蒙古气旋型透雨地面图1.3.2.3 华北气旋（河套倒槽型）型（1）500hPa。见图1.11。
①西风槽强烈发展东移或丁字槽（西风槽主导）。
②南支槽偏南、偏西，西风槽以南一致的西南气流。图1.11 华北气旋型透雨500hPa天气形势图（2）850hPa。见图1.12。
①西北（华北）低涡发展东移。
②偏北、偏南急流辐合明显。
③冷暖湿空气对峙。图1.12 华北气旋型透雨850hPa天气形势图（3）地面。见图1.13。
①华北气旋发展强盛，或蒙古气旋冷锋与倒槽结合。
②气旋后部冷高压东南下，冷锋发展。图1.13 华北气旋型透雨地面图1.3.3 透雨概念模型1.3.3.1 江淮气旋型
图1.14为江淮气旋型透雨概念模型。（1）亚欧中高纬度高空呈两槽一脊形势，贝加尔湖（以下简称“贝湖”）高压脊前为宽广的东亚大槽，冷空气沿西北气流南下，同时中纬度地区形成南支槽，南支槽东移北抬并加深，与东移南压的东亚大槽同位相合并同时加强。西南低空急流逐渐形成，引导我国西南低值系统（在28～32°N、103～107°E区域内）东移北上加强且一直向北延伸。西北路（40°N以北）冷空气与南上的低空急流携带的暖湿空气在辽宁省地区交汇，形成明显的低空切变。在25～35°N、100～120°E有地面倒槽、气旋波、气旋生成，在低空西南急流作用下迅速发展北上。在东南海上和我国内蒙古地区有稳定高压存在，大兴安岭地区存在低压中心，使得南上气旋顶部持续影响辽宁地区，产生较强降水过程。图1.14 江淮气旋型透雨概念模型（2）亚欧中高纬度高空呈两脊一槽形势，贝湖东侧不断有短波槽引导冷空气沿新疆北部高压脊前西北气流南下，在我国江淮地区上游形成南支槽，与南下短波槽同位相合并加强。东亚低空呈鞍形场控制，海上为稳定的高压阻挡，我国东部为浅低压带，西南低空急流偏东携带暖湿气流与西北路、东北路冷空气在辽宁地区交汇。地面江淮气旋强盛，东移南上，辽宁地区位受气旋的暖湿切变影响，产生降水。1.3.3.2 蒙古气旋型
图1.15为蒙古气旋型透雨概念模型。图1.15 蒙古气旋型透雨概念模型（1）中高纬度高空贝湖附近西风槽建立，东移过程中不断加强，引导冷空气南下影响辽宁地区，华北地区浅槽发展形成东移，江南短波槽形成。低空低值系统发展为蒙古低涡，东移影响辽宁，辽宁地区处于低涡底部控制，有明显的风切变提供动力条件。高空槽前有强盛低空急流形成，且急流轴一直向北伸展，为辽宁地区降水提供了有利的水汽条件。北路冷空气南下，与低空急流携带的暖湿空气在辽宁地区交汇。地面上，辽宁上游地区低值系统发展形成蒙古气旋东移暖锋影响辽宁地区，形成降水。（2）高空乌拉尔山（以下简称“乌山”）高压脊加深东伸，鄂霍次克海（以下简称“鄂海”）高压脊维持，乌拉尔山高压脊前不断有短波槽引导贝湖冷空气东移南下，中纬度呈较为平直的西风气流。低空蒙古高压和海上高压对峙，我国东北部受一个浅低压带控制，东北路冷空气南下与南上西南急流在辽宁地区交汇。地面大兴安岭低值中心沿蒙古气旋前部东移，地面冷锋与南来倒槽结合，气旋后部冷高压东南下，北部冷锋与倒槽暖锋交替影响辽宁地区。1.3.3.3 华北气旋型
图1.16为华北气旋型透雨概念模型。图1.16 华北气旋型透雨概念模型
东亚高层呈明显的西高东低形势，乌山地区为高压脊，整个东亚地区处于宽广的槽区控制，贝湖地区为北槽（涡），不断有横槽南下引导极地冷空气南下，西风槽以南为一直的西南气流。低空西北（华北）低涡发展东移，我国西南部有一深厚的高压系统，低涡系统前部偏南急流将南方暖湿水汽输送北上，与南下的冷空气交汇，南北两股急流在辽宁上游地区辐合明显，冷暖湿空气对峙。地面华北气旋发展强盛，辽宁受其顶部影响，带来大面积降水过程。1.4 物理量定量指标
对不同类型的透雨天气在不同天气系统类型影响下，物理量特征及其演变规律等方面的物理机理和特征的不同，进行了进一步诊断分析，建立了能够反映不同类型透雨天气的物理成因和特征的预报技术物理量指标体系。1.4.1 物理量的选取、统计
表1.2为3种气旋透雨物理量指标统计。表1.23 种气旋透雨物理量指标统计（1）江淮气旋：200hPa_DIV，850hPa_DIV，850hPa_Q，850hPa_Qdiv，850hPa_the⁃tase强。（2）华北气旋：Tdiff（850-500）强；200hPa_DIV，850hPa_Q，850hPa_thetase弱；上层的辐散弱于低层辐合。（3）蒙古气旋：500hPa_VOR强；上层的辐散强于低层辐合。1.4.1.1 动力条件
200hPa散度＞336（S*10-7）；850hPa散度＜-546（S*10-7）；500hPa涡度＞87 （S*10-6）；700hPa垂直速度＜-114（S*10-6）。见图1.17。图1.17 动力条件示意图1.4.1.2 热力、不稳定条件
温度（850hPa-500hPa）＞25℃；850hPa假相当位温＞31℃。见图1.18。图1.18 热力、不稳定条件示意图1.4.1.3 急流和水汽
200hPa急流＞48m/s；850hPa比湿＞5g/kg；850hPa急流＞15m/s；850hPa水汽通量散度＜-31（10-6KG/M**2/hPa/S）。见图1.19。图1.19 急流和水汽示意图1.4.2 透雨预报物理量阈值
透雨预报物理量阈值见表1.3。表1.3 透雨预报物理量阈值1.5 中尺度分析判断暴雨落区
根据国家级、省级中尺度分析技术规范，对典型暴雨天气过程高、中、低层系统配置和低、中、高纬系统配置特征分析，研究了利用中尺度天气分析方法确定透雨天气落区预报的技术方法（图1.20）。图1.20 透雨预报落区中尺度示意图
底层低涡的不同位置的初步判断后，落区位于锋区（3条等温线）上，并位于西南急流顶端。1.6 透雨客观预报产品展示1.6.1 定量降水集成及多模式降水概率预报1.6.1.1 集合平均
集合平均见图1.21。1.6.1.2 概率预报图
降水概率预报见图1.22。1.6.1.3 大于75%和大于95%概率的降水量
大于75%和大于95%概率的降水量见图1.23。图1.21 定量降水预报集成分布图图1.22 降水概率预报图图1.23 大于75%和大于95%概率的降水量分布1.6.2 配料法透雨概率预报
配料法透雨概率预报见图1.24、图1.25。图1.2 42012年4月25日降水实况（右上字，mm）和中雨概率（左图）及暴雨概率（右图）（左上字，%）
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