摘要
许多研究表明京津冀及周边区域(34°-43°N,113°-123°E)(简称BTH-N区域)为我国北方强降水的多发区域;且该地区降水有下午时段减少但夜间多发特点,因此,本研究基于1966-2021年87站与1980-2021年298站国家级测站逐小时降水数据,统计分析了该区域5-9月不同类型降水量、频率和强度的地理分布、年际变化、日变化等特征,其中重点研究凌晨时段的降水规律。进一步,筛选出京津及河北平原大部(37°-41°N,115°-119.5°E)(简称BTH-P区域)6-8月的凌晨时段的强降水个例并按照天气形势分类,分析了凌晨强降水发生的环境物理量场,并基于雷达资料对不同天气形势的强降水个例分析了组织形式特征。 研究发现,BTH-N区域暖季降水占年总降水的大部分;其中,在BTH-P区域中存在一个短时强降水平均强度最大的区域,相比于BTH-P_EX区域(即BTH-N中不包括BTH-P的区域)中邻近区域降水具有更明显的对流性特征。BTH-P_EX区域一般性和短时强降水量、频率暖季整体年际变化都为增长趋势,但短时强降水的增幅更大,而BTH-P区域趋势则均不明显;两个子区域凌晨时段降水量、频率均呈现增长趋势,其中7-8月BTH-P区域的凌晨降水对流性特征相比于BTH-P_EX区域更显著。 BTH-P_EX和BTH-P区域整体暖季午夜后对流活动较傍晚时段减弱、降水强度显著减弱,其中BTH-P区域降水更具夜发性;两个子区域不同的日内时段一般性降水量和频率具有不同的年际变化特征,其中在2005年后两个子区域短时强降水量、频率均具有下午时段较其他年份减少、午夜后至清晨有明显增多的特点。 利用逐小时降水数据资料筛选出BTH-P区域124个凌晨强降水个例。同时,对2010年后的42个强降水个例进行天气形势类型划分,其中切变型降水个例的数目最多。利用CFSR再分析资料统计分析凌晨降水发生的环境条件发现,在水汽条件方面,热带气旋类降水相比于其他类更好,但热带气旋类降水的热力、能量条件最差;在动力抬升条件方面,热带气旋类降水相比于其他类降水凌晨辐合更明显、低层垂直涡度更大,低涡切变类和低槽冷锋类凌晨降水发生时对流层中低层斜压性更强。 最后,基于雷达组合反射率和降水资料等对各个天气背景下的典型降水个例造成主要强降水的对流组织形式进行了统计分析发现,造成BTH-P区域强降水是以线状对流为主,占总体的约2/3。热带气旋类凌晨强降水的对流组织基本均以上游移入后不断发展为主,其对流组织发展平均影响时间相比其他类更长;低涡切变类降水上游移来和局地新生发展的情况相对更多,其中以TS型出现次数最多,LS型最少;低槽冷锋类和副高边缘弱天气尺度强迫类降水对流组织发展是局地新生发展最多,其对流活动平均影响时间在3-4h,对流组织形式也以TS型对流组织形式最多。造成强降水的不同的对流组织形式之间也会有相应的转化。 针对京津及河北平原大部凌晨强降水特征及其组织形式开展了统计研究工作,本文的新意主要是得到了京津及河北平原大部降水分布及其年际和日变化特征,发现2005年以后BTH-P_EX区域和BTH-P区域都有短时强降水量和频率下午时段有明显减弱、午夜后至清晨有较明显增加;分析了该地区不同天气形势下凌晨强降水的环境物理量场,发现以低涡切变类和低槽冷锋类为主,且具有对流层中低层斜压性更强等特点;此外对强降水事件的对流组织进行统计研究发现造成该地区强降水系统主要是由上游移入和局地新生,且以线状对流为主,其中TS型最多。