近30年我国南方区域持续性暴雨过程的分类研究

利用中国站点日降水资料对1981~2011年我国南方地区区域持续性暴雨(PHREs)进行了分类研究。按照区域内至少连续5 d或5 d以上有不小于10个格点[分辨率0.25o(纬度)×0.25o(经度)]出现大于等于50 mm降水且相邻两日雨带重合率不小于20%的标准,采用客观分析的方法分别挑选出我国江淮区域和华南区域PHREs。江淮区域非台风影响的PHREs 31例,集中发生在6月中旬到7月中旬,平均持续8.29 d,华南非台风影响的PHREs 34例,集中发生在6~7月,平均持续6.24 d,这两类事件的发生频次和强度均呈年代际增长。江淮区域受台风影响的PHREs 4例,集中发生在7月中下旬到8月初。华南受台风系统影响的PHREs 31例,集中发生在7~9月,此类事件的发生频次和系统强度在2000年以后均明显上升。采用场相关的客观分类方法对非台风影响的PHREs进行较为细致的分类,将江淮区域持续性暴雨事件分为A型(主雨带在长江以南)、B型(主雨带在长江以北)和C型(主雨带在长江沿江地区),将华南区域持续性暴雨事件分为E型(主雨带在云贵高原以东)和F型(主雨带位于云贵高原和广西),该分类将为下一步的机制研究提供帮助。     

华南暖区暴雨事件的筛选与分类研究

利用逐小时降水资料,采用客观方法对1982~2015年华南地区暖区暴雨进行了筛选和分类研究。主要结果如下:华南区域暖区暴雨事件共计177例,暖区暴雨占筛选的暴雨事件的16.86%,表明暖区暴雨是华南非常重要的降水过程。暖区暴雨主要出现在4~7月,6月份最多,平均持续11.58 h。暖区暴雨事件发生位置主要集中在广东、广西的沿海地区和粤北山区,有四个降雨中心。产生华南暖区暴雨的天气形势主要有四类,切变线型、低涡型、南风型和回流型,不同类型的暖区暴雨对华南地区的内陆和沿海的作用不同,且南风影响下的暖区暴雨发生频率较高,影响较大,是一类较为重要的暖区暴雨。     

江淮区域持续性暴雨过程的水汽源地和输送特征

采用HYSPLIT模式和NCEP/NCAR再分析资料,对中国江淮流域持续性暴雨过程（PHREs）的江南型和江北型过程的水汽源地、输送路径以及干空气路径进行分析。主要结果如下:江南型PHREs的干空气主要通过2条路径进入江淮地区,即源自地中海-欧洲平原的西北路径和来自蒙古高原的东北路径,而江北型PHREs干空气主要有1条路径,即西北路径。干空气是通过对流层中高层的槽脊活动和急流输送至江淮区域。江南型水汽主要由源自印度半岛以南的热带印度洋的西南路径和来自印度尼西亚与中国南海的偏南路径这2条路径输送到江淮流域。江北型的水汽路径有3条,前2条路径与江南型类似,且为主要水汽来源,还有来自西太平洋的东南路径水汽输送。江淮流域的持续性降雨过程中,来自南方的水汽输送主要受索马里越赤道急流、孟加拉湾南部和印度尼西亚群岛附近越赤道气流,以及受西太平洋副热带高压这些系统的影响。      

Comparison of two types of persistent heavy rainfall events during sixteen warm seasons in the Sichuan Basin

本文筛选出四川盆地西部(盆西型)和盆地东部(盆东型)持续性暴雨个例,深入对比两类持续性暴雨的大气环流特征和直接造成持续性暴雨的西南低涡维持的机理.四川盆地的短波槽和西太平洋副热带高压的配置有利于持续性暴雨的维持,盆东型的降水强度较盆西型个例强,高空急流位置偏南,南亚高压的强度更强,高层辐散更强,对流层中层副热带高压偏东偏南.盆西型的水汽输送主要来自南海,而盆东型的水汽输送主要来自南海和孟加拉湾.合成涡度收支的结果表明散度项是两类持续暴雨中西南涡维持的主要原因,但盆西型中,垂直平流的作用更强.     

中国春季典型降水异常及相联系的大气水汽输送

利用经验正交函数分解方法, 揭示了中国春季典型降水异常型的分布特征, 讨论了对应的水汽输送场和大尺度环流形势。结果表明, 降水异常的前三个模态对应的异常水汽输送源地都与气候平均源地存在差异。第一模态中, 降水大值区位于华南沿海, 伴随西太平洋副高的加强以及东亚西风急流的西南向移动, 水汽主要来源于菲律宾和中国南海地区; 第二模态中, 降水大值区位于长江中下游地区, 西太平洋副高及东亚西风急流均较气候平均位置偏北, 水汽主要来源于赤道西太平洋, 同时赤道印度洋的西风水汽输送也为降水提供了部分水汽; 第三模态中, 降水中心位于黄淮流域, 500 hPa高压异常中心北移至日本海附近, 同时东亚西风急流大大减弱, 水汽源地位于中纬度西北太平洋。在气候平均态下, 来自青藏高原南缘的西风水汽输送是中国春季降水的重要水汽源地之一, 但与此输送带对应的异常输送, 在与前三个降水异常典型模态所对应的水汽输送异常场中均没有体现。     

2013年5月华南强降水与中国南海夏季风爆发

利用2013年"华南季风强降水外场试验与研究"的外场试验数据、美国NCEP FNL资料和卫星云顶黑体辐射温度资料,对2013年5月7—17日华南地区出现的两次强降水过程(7—12日和14—17日)中的高低空环流以及相关气象要素场的变化进行了对比分析。中国南海夏季风于5月第3候建立,两次过程分处于夏季风爆发前后。通过对比影响两次强降水过程的主要环流系统如南亚高压、高空副热带西风急流、500 hPa环流型、水汽来源等,指出影响两次强降水过程大尺度环流场之间的显著区别,说明南海季风爆发前后大尺度环流场对暴雨影响的典型差异。7—12日过程主要受北方锋面影响和南方暖湿气流辐合作用,导致华南地区出现南北两条雨带。14—17日过程则由于季风爆发后强的暖湿空气活动致使华南地区对流活跃,从而形成一条位于广东北部的雨带,此次过程强降水比第1次过程集中且对流性更强。两次降水过程的内在物理机制是一个准平衡态的热力适应过程,由于第2次过程降水更强,导致热源作用明显增强,动力向热力的适应过程也更显著。利用探空资料揭示出两次过程暖区暴雨大气热力和动力条件存在显著区别,7—12日南海季风爆发前的暖区暴雨主要受低层强垂直风切变导致的大气斜压不稳定影响;14—17日南海季风爆发后的暖区暴雨主要受高低空急流的强耦合作用影响。     

THE STRONG DRAGON BOAT RACE PRECIPITATION OF GUANGDONG IN 2008 AND QUASI-10-DAY OSCILLATION

Guangdong suffered from the most serious precipitation of its corresponding time during the dragon-boat race of 2008 since 1951.The relationship between the strong dragon-boat precipitation in 2008 and atmospheric low-frequency oscillation was analyzed with the methods of wavelet analysis,correlation and Lanczos filter.Results showed that the daily rainfall exhibits a significant 7 to 12-day quasi-periodic oscillation(namely quasi-10-day oscillation) during the precipitation,the daily 500 hPa height over Guangdong exhibits a significant 8 to 13-day quasi-periodic oscillation,and the daily 850 hPa zonal wind averaged over the north of the South China Sea presents a significant quasi-12-day periodic oscillation.The Guangdong rainfall during the annually first rainy season is most closely correlated with monsoon over the north of South China Sea,and less closely with an upper-level trough at 500 hPa affecting Guangdong.Strong monsoon surges induced two heavy rainfall processes in 2008.The monsoon surges joined with a westward-propagating quasi-10-day oscillation that originated from the central Pacific and was enhanced in a strong convective region east of the Philippines and a northward-propagating monsoon that originated from the southern South China Sea was enhanced.With composite analysis of typical phases,the common evolution characteristics of atmospheric circulation of the two heavy rainfall processes were analyzed for different phases.These features can be used as reference for medium prediction of heavy rainfall processes in Guangdong.     

2003年淮河暴雨期大气水汽输送特征及成因分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2003年淮河流域发生持续性暴雨期间的水汽输送情况,发现暴雨区的异常水汽并不是来自通常输送量最大的水汽输送通道2(来自印度洋孟加拉湾的西南气流经中南半岛到我国东部地区)和水汽通道3(来自孟加拉湾的水汽经中南半岛到达南海与南海的偏南气流汇合再向北输送),而主要来自位置异常西移的水汽输送通道4(来自副高南侧的偏东气流沿着副高边缘转向向东输送到我国东部雨区)。暴雨区内有大量的异常纬向水汽通量距平,但并没有对异常降水辐合产生贡献,而相对小量的经向水汽通量距平在暴雨区产生强烈的辐合,为持续性暴雨提供绝大部分水源。输送至暴雨区的大量经向异常水汽通量距平主要来源于暴雨区南侧紧邻的中国南部沿海地区,而不是主要的水汽源区——南海。造成大气中水汽输送及辐合异常状况的最主要原因是西北太平洋副热带高压的异常西伸,强度偏强,且长期稳定少动。此外,欧亚两槽一脊的环流形势和副高北侧异常加强的低层西风急流及其稳定性也是形成此次淮河流域持续性暴雨必不可少的条件。     

华南前汛期持续暴雨环流分型初步研究

采用1961—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料和台站观测降水量资料,按一定标准选取了华南前汛期24个持续暴雨过程;并且按基本判据确定逐年华南夏季风降水开始日期。然后依据南亚高压环流型和相对于该年夏季风降水开始的早晚,将这些暴雨过程划分为夏季风降水前、后南亚高压东部型,夏季风降水后南亚高压带状、西部型共4个类型;其中,夏季风后南亚高压西部型次数最多、平均持续时间最长。所有类型持续暴雨的相同点是:广东东北部附近均为暴雨频率和雨量高值区;暴雨期间华南150 h Pa位势高度增加、500 h Pa位势高度减少;华南处在150 h Pa偏西风急流南侧辐散区中;850 h Pa华南沿海有明显的西南气流,低层辐合在华南东北部最明显;两广沿海为可降水量大值区;华南的整层水汽输送主要呈现西南向。不同点是:夏季风后南亚高压西部型平均雨量较小,夏季风后南亚高压带状型与西部型在印度洋上存在明显的偏东风高空急流;夏季风后南亚高压类型在两广沿海的可降水量数值较大。     

SPATIO-TEMPORAL VARIATION CHARACTERISTICS OF EXTREMELY HEAVY PRECIPITATION FREQUENCY OVER SOUTH CHINA IN THE LAST 50 YEARS

This paper comprehensively studies the spatio-temporal characteristics of the frequency of extremely heavy precipitation events over South China by using the daily precipitation data of 110 stations during 1961 to 2008 and the extremely heavy precipitation thresholds determined for different stations by REOF, trend coefficients, linear trend, Mann-Kendall test and variance analysis. The results are shown as follows. The frequency distribution of extremely heavy precipitation is high in the middle of South China and low in the Guangdong coast and western Guangxi. There are three spatial distribution types of extremely heavy precipitation in South China. The consistent anomaly distribution is the main type. Distribution reversed between the east and the west and between the south and the north is also an important type. Extremely heavy precipitation events in South China mainly occurred in the summer-half of the year. Their frequency during this time accounts for 83.7% of the total frequency. In the 1960s and 1980s, extremely heavy precipitation events were less frequent while having an increasing trend from the late 1980s. Their climatological tendency rates decrease in the central and rise in the other areas of South China, and on average the mean series also shows an upward but insignificant trend at all of the stations. South China＇s frequency of extremely heavy precipitation events can be divided into six major areas and each of them shows a different inter-annual trend and three of the representative stations experience abrupt changes by showing remarkable increases in terms of Mann-Kendall tests.     

南半球环流异常与我国夏季旱涝分布关系及其影响机制

利用1951—2000年NCEP/NCAR风场和高度场再分析资料及全国160站降水量资料, 采用奇异值分解、相关和合成分析方法, 研究6—8月南半球500 hPa高度、高低层纬向风距平差异常 (Δu₈₅₀-Δu₂₀₀) 与我国夏季旱涝分布的关系及其影响机制。结果表明:当500 hPa澳大利亚高压脊偏强及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为负值时, 来自南半球冷空气活动偏弱, 有利于西北太平洋副热带高压位置偏南, 热带季风偏弱, 我国夏季雨带偏南。反之, 当澳大利亚高压脊偏弱及西南太平洋热带地区高低层纬向风距平差为正值时, 我国北方降水偏多。同时, 定义了澳大利亚冬季风指数, 指出澳大利亚冬季风强年和弱年影响我国夏季旱涝分布异常的水汽输送型式不同。     

中国南方冬雨与El Niño事件相关关系的年代际差异及其成因

利用1961—2016年中国160站逐月降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用统计学方法分析了中国南方冬雨与El Niño事件相关关系的年代际差异及其成因。结果表明：1）1961—2016年南方冬雨年际变化显著,且降水量呈现阶段性变化,1961—1988年为少雨期,1989—2016年为多雨期。2）El Niño事件与南方冬雨之间的相关关系存在年代际差异。1961—1988年El Niño事件冬季,500 hPa上中国东部地区位势高度距平的经向差异很小,不利于冷空气向南推进,850 hPa上中国南方南风距平偏小,来自孟加拉湾和南海的水汽较难向中国南方地区输送,且中国南方地区受下沉运动异常影响,对流发展受抑制,故南方冬雨偏少;1989—2016年El Niño事件冬季,500 hPa上中国东部地区位势高度距平的经向梯度较大,有利于冷空气向南推进,850 hPa上南海北部到中国东部出现异常的西南风,有利于孟加拉湾和南海的暖湿气流向中国南方地区输送,且中国南方地区受上升运动异常控制,有利于对流发展,故南方冬雨偏多。     

海洋性大陆区域加热异常与长江流域1998年夏季降水重大异常事件的联系

1998年夏季长江流域降水异常增多,发生了严重的洪涝灾害。本文利用1979-2011年的NCEP再分析月平均资料、Hadley中心的月平均海表温度资料和中国160站降水资料,分析了1998年夏季长江流域强降水的成因。结果表明：1998年夏季,印度尼西亚地区为非绝热加热正异常区,而其东北侧海域的非绝热加热为负异常或较小的正异常,由此形成了西南-东北向的异常加热梯度,使得印度尼西亚地区大气受到异常加热,低层辐合,高层辐散,而在热带西太平洋地区则为低层辐散,高层辐合,形成了西南-东北向垂直环流圈。热带西太平洋地区的低层异常辐散气流可作为异常涡度源,强迫出位于南海中国地区的反气旋性环流。同时,来自印度尼西亚北侧的扰动能量在南海地区辐合,有利于南海地区这一异常反气旋环流的维持。南海地区异常反气旋环流西北侧的西南气流,携带大量热带西太平洋及南海地区的水汽,输送到我国南方地区,并与控制中国东北地区的气旋性环流西南侧的西北气流交汇辐合于长江流域,有利于降水异常事件的产生。     

Typical Circulation Patterns and Associated Mechanisms for Persistent Heavy Rainfall Events over Yangtze–Huaihe River Valley during 1981–2020※

Persistent heavy rainfall events (PHREs) over the Yangtze–Huaihe River Valley (YHRV) during 1981–2020 are classified into three types (type-A, type-B and type-C) according to pattern correlation. The characteristics of the synoptic systems for the PHREs and their possible development mechanisms are investigated. The anomalous cyclonic disturbance over the southern part of the YHRV during type-A events is primarily maintained and intensified by the propagation of Rossby wave energy originating from the northeast Atlantic in the mid–upper troposphere and the northward propagation of Rossby wave packets from the western Pacific in the mid–lower troposphere. The zonal propagation of Rossby wave packets and the northward propagation of Rossby wave packets during type-B events are more coherent than those for type-A events, which induces eastward propagation of stronger anomaly centers of geopotential height from the northeast Atlantic Ocean to the YHRV and a meridional anomaly in geopotential height over the Asian continent. Type-C events have "two ridges and one trough" in the high latitudes of the Eurasian continent, but the anomalous intensity of the western Pacific subtropical high (WPSH) and the trough of the YHRV region are weaker than those for type-A and type-B events. The composite synoptic circulation of four PHREs in 2020 is basically consistent with that of the corresponding PHRE type. The location of the South Asian high (SAH) in three of the PHREs in 2020 moves eastward as in the composite of the three types, but the position of the WPSH of the four PHREs is clearly westward and northward. Two water vapor conveyor belts and two cold air conveyor belts are tracked during the four PHREs in 2020, but the water vapor path from the western Pacific is not seen, which may be caused by the westward extension of the WPSH.     

山东夏季空中水汽分布和水汽输送特征

利用山东省气象站的降水量资料和JRA-55、NCEP/NCAR再分析资料,分析了1962-2016年山东夏季整层大气可降水量、降水转化率、水汽通量及输送路径的分布特征和变化规律,探讨了夏季降水与水汽通量及其散度的相关性和多雨年的水汽来源。结果表明:从常年值来看,山东平均夏季降水量为401.2 mm,大气可降水量为3478.8 mm,降水转化率为11.5%。降水转化率和降水量的时空演变特征更加一致,经向水汽输送和局地水汽通量散度与地面有效降水的关系更加密切,当大气可降水量充沛、外部水汽输送充足并出现局地水汽辐合时,更加有利于山东南部地区降水的发生发展,从而形成夏季降水量和降水转化率气候特征表现出东南地区大于西北地区的空间分布型态。西北太平洋、南海、孟加拉湾和鄂霍茨克海至日本海是造成山东夏季降水异常偏多的重要水汽源地,巴尔喀什湖至贝加尔湖地区是重要的冷空气输送区域;当山东上游盛行偏西风时,自新疆和青藏高原至内蒙古的狭长带出现异常水汽扰动并发展,是由水汽异常引起的水汽通量异常对山东局地降水异常贡献的主要条件。     

华南地区6月份降水异常的统计分析

利用1951-2005年NCEP/NCAR再分析资料及华南地区6月份降水资料,统计分析了与华南降水异常相关的西太平洋副热带高压变异、垂直运动及水汽输送等特征。结果表明:华南地区6月份降水异常与南海区域西太平洋副热带高压脊线位置、中心强度等存在非常紧密的联系。     

孟加拉湾对流对广西秋季暴雨影响分析

利用综合观测数据1 °×1 °FNL和2.5 °×2.5 °NCEP再分析资料、以及卫星云顶黑体辐射温度资料（TBB）,对2015年11月广西出现的三次暴雨过程（8日、11—12日和20日）的850 hPa水汽通量散度及水汽输送特征进行了对比分析。8日和20日暴雨的低层水汽主要来自南海,11—12日连续暴雨的水汽来自南海和孟加拉湾。暴雨前后TBB的分析表明,在暴雨发生前2~3 d,孟加拉湾对流发展到最强,孟加拉湾对流对广西秋季暴雨具有前兆信号特征。暴雨前后TBB时空剖面表明,暴雨发生前孟加拉湾对流有向广西波动传播的特征。模式敏感性实验显示,当关闭孟加拉湾对流2~3 d后,广西48 h累计雨量减小。      

一次广西暴雨过程的数值模拟及低涡系统分析

应用WRF中尺度数值模式对2008年6月12日广西地区的一次大暴雨过程进行了模拟,利用模式输出资料,对引发这次大暴雨的西南低涡的演变情况及其物理场特征进行了分析。结果表明,低涡暴雨的发生具有明显的不均匀性,暴雨主要出现在低涡东侧暖区切变线附近;暴雨过程中充沛的水汽主要来源于孟加拉湾和中国南海,水汽的辐合不仅是涡旋区降水的必要条件,还是低涡发展加强的一个有利因素;强降水与强上升运动及正涡度区有很好的对应关系,低涡低层有强不稳定能量积聚也是造成此次大暴雨的重要原因之一。     

北京两次特大暴雨过程观测对比

本文针对2012年("7·21")和2016年("7·20")北京两次特大暴雨过程,利用多源观测和再分析数据,结合多种分析方法,从多个角度,较为系统地对比揭示了两次特大暴雨过程的差异,结果指出:两次过程降水总量相近,但降水历时和小时雨强不同,"7·21"历时更短、雨势更强;两次过程主导天气系统和演变、对流系统演变以及局...     

近50a东北冷涡暴雨水汽源地分布及其水汽贡献率分析

用HYSPLIT v4.9轨迹追踪模式,以分辨率为2.5°×2.5°的再分析资料驱动模式,对东北地区308例冷涡暴雨过程中的目标气块,进行后向轨迹追踪模拟。结果显示东北冷涡暴雨主要有4个水汽源地,(Ⅰ)西太平洋及相邻海域(包括鄂霍次克海、日本海、黄海、渤海和东海)水汽贡献率最大,平均水汽贡献率达39.8%;依次是(Ⅱ)孟加拉湾—南海海域为32.1%;(Ⅲ)欧亚大陆,尤其是贝加尔湖附近为20.9%;(Ⅳ)东北地区的水汽贡献率最小,仅为7.2%。欧亚大陆主要输送700 hPa高度附近的干冷气团,而各海域则输送800 hPa高度以下的暖湿气团。