江淮梅雨期降水异常分布型及其与东亚副热带高空西风急流的关系

利用1980—2010年的NCEP/NCAR再分析资料与江淮地区44个站逐日降水资料,分析了江淮地区1980—2010年梅雨期(6月16日—7月15日)降水的基本空间分布型及其与东亚副热带西风急流的关系。结果表明,江淮梅雨降水的第一分布型为"南正(负)北负(正)",该型受副热带高空西风急流位置的影响,急流位置偏南(北),则雨带位于江淮南(北)部地区;第二分布型为"中间负(正),两边正(负)",该型受副热带高空西风急流强度的影响,急流强度异常偏弱(强),则雨带位于江淮地区西北、东南部(中部)。合成分析表明,高空急流位置异常偏南时,500 h Pa副高偏弱、偏南,850 h Pa江淮南部地区为水汽、风场辐合区,高低空配置有利于降水呈"南正北负"的分布型。高空急流强度异常偏弱时,从我国江淮中东部地区至日本南部,500 h Pa上无明显垂直运动,850 h Pa上有水汽和风场的辐散区,高低空配置有利于降水呈"中间负,两边正"的分布型。     

2008年梅雨异常大尺度环流成因分析

利用NCEP再分析资料对2008年江淮梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析研究。结果表明： （1）2008年入（出）梅显著偏早、 梅雨期长度略偏短, 梅雨分布呈南涝北旱、 东多西少, 梅雨量偏少、 强度偏弱。（2）该年入梅显著偏早是东亚大气环流由冬季型向夏季型转换提前所致, 副热带高空西风急流北跳、 500 hPa西风带环流调整、 西太平洋副热带高压季节性北跳、 夏季风北涌至江淮流域的时间均早于常年。（3）该年出梅显著偏早的主导因素是冷空气活动。（4）南涝北旱梅雨型是受南亚高压东段脊线位置接近常年、 副热带高压脊线处于适宜梅雨发生纬度带的南段、 低空西南急流和水汽输送带北缘位置以及高空强辐散和中低空强辐合区位置偏南的影响。（5）东多西少梅雨型是冷空气路径偏西所致。（6）梅雨期夏季风北涌至江淮流域活动次数偏少是梅雨量偏少的重要因素。     

2014年3月28—31日肇庆强降水和强对流天气的分析

利用常规观测、MICAPS、NCEP再分析和自动气象站资料,对2014年3月29—31日肇庆强降水和强对流天气的天气形势、物理量诊断、单站气象要素演变特征、环境条件及能量场进行了分析。结果表明:强对流天气发生在200 h Pa高空急流轴南侧辐散分流区、500 h Pa高空槽前强西南气流、850 h Pa低空急流和地面显著流线汇合的重叠区域;气压最低值出现在强降水峰值出现前1~2 h,强降水发生前2~3 h,气压突降;温度和露点温度的差值在0.5℃以内的时段与强降水集中的3个时段基本吻合;暴雨临近至暴雨发生期间总温度在肇庆附近维持强梯度,暴雨区向正变温平流的下风方向移动;总温度高中心配合地面中尺度辐合线,导致肇庆大暴雨。     

夏季逐月东亚高空急流异常对我国降水的影响

根据1981～2010年NCEP/DOE再分析资料与中国160站降水资料,利用统计学、物理量诊断等方法,探讨夏季东亚季风环流系统重要成员——东亚高空西风急流位置、强度逐月变化与我国降水的关系。分析表明:6～8月东亚高空西风急流比各自气候态位置偏南(北)时,易造成6月华南、江南地区降水、7月江淮流域降水以及8月长江中上游地区降水偏多(少)。本文重点分析2010年6月、2007年7月及2006年8月东亚高空西风急流位置异常时东亚高、低纬度环流特征及其对我国降水影响的物理成因。研究发现:2010年6月东亚高空西风急流稳定在35°N以南。急流轴南侧(北侧)为强辐散(辐合)距平,相应低层辐合(辐散),造成江南、华南地区从低层至高层的强上升运动,配合整层偏西水汽通量距平,为该地区持续性降水提供了有利的动力和水汽条件;2007年7月东亚高空急流位置偏南、强度偏弱,急流月内尺度扰动偏强,使得东亚中高纬度冷空气活动频繁,造成淮河流域出现持续性暴雨;2006年8月东亚高空西风急流位置持续偏北、强度偏强,有利西太平洋副高西伸、北抬,我国四川—重庆地区受副高控制,出现了极端高温干旱天气。     

春季影响江淮地区的天气尺度气旋活动与同期降水的联系

本文基于1979~2013年ERA-Interim逐日4次的850 hPa位势高度场资料,利用基于最外围闭合等值线的气旋区客观识别方法得到春季影响江淮地区的二维气旋集,依据水平尺度划分了天气尺度气旋并分析该区域气旋强度的时空分布特征以及气旋活动与站点降水异常的关系,结果表明:天气尺度气旋活动与江淮地区降水异常、强降水事件发生频次均存在显著的正相关关系。气旋活动指数高-低年份差值分析发现,随着气旋活动指数增强,东北亚地区对流层中上层增温并伴随异常高压中心出现,促使其南部南北经向温度梯度以及高空西风急流偏弱。这有利于江淮区域北部异常正涡度平流输入,同时江淮地区对流层低层形成横槽型环流,江淮区域南部及其上游地区对流层中下层出现异常西南气流,有利于江淮区域涡度增大,相应的低空辐合、高空辐散垂直结构,为天气尺度气旋发展与维持提供了有利的动力抬升条件。横槽型异常环流配置有利于江淮区域南部的西南暖湿气流和北部的异常西向/西北向水汽输入和堆积,导致区域云量以及降水异常的增多。     

2008年初持续性低温雨雪冰冻事件的东亚高空急流特征

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和MICAPS系统提供的高空客观分析资料,对2008年初发生在中国南方地区的4次持续性低温雨雪冰冻过程期间,东亚高空副热带急流和温带急流的时空变化特征进行分析,发现副热带急流总体强度偏强、位置偏北。副热带急流的北界越北即南北跨度越大,雨雪冰冻过程持续时间越长;副热带急流中心强度越强,雨雪冰冻天气强度越大、范围越广。副热带急流的经向风分量异常偏强区域与雨雪冰冻强度较大区域一致。同时,温带急流的纬向西风和经向北风明显偏强,其强度的强、弱变化与强降雪过程的开始、增强、结束时间密切相关。其经向分量异常区域以北风为主,即当温带急流的经向北风分量和副热带急流的经向南风分量都较强时,对应的雨雪冰冻天气过程较强。对低温雨雪过程的前期环流分析表明,副热带急流和温带急流的全风速及纬向分量在该事件发生前半个月就开始有明显的前兆,两支急流的经向分量在该事件发生前20天开始有前兆信号,且副热带急流的经向分量、温带急流纬向分量的迅速减弱对该事件的结束有明显的指示意义。      

西北东部夏季极端干旱事件机理分析

利用国家气候中心提供的1951—2012年逐日降水、温度、综合气象干旱指数、逐月NCEP/NCAR再分析资料等,采用REOF分析、动力诊断、相关分析以及合成分析等方法,从大气环流异常特征、高空急流与季风异常等方面揭示西北东部夏季极端干旱事件的可能机理。研究发现西北东部夏季发生极端干旱时,副热带急流轴"倾斜",且急流与东亚夏季风强度均处于相对偏弱阶段。极端干旱的成因研究表明:急流轴"倾斜"及其强度减弱导致西北东部地区高层大范围的异常辐合;该地区为水汽源区,对流层整层水汽收支显著亏损;此外,该地区低层盛行来自内陆干旱区的异常西南风,东亚夏季风强度偏弱,高低层配置及大尺度环流形势不利于降水产生。     

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。      

东亚高空急流异常与江淮入梅的关系

使用NCEP/NCAR再分析资料分析了东亚高空急流异常与江淮入梅的关系,得出:东亚高空急流对江淮入梅早、晚有一定的短期预测指示意义。当东亚高空急流偏北时,江淮入梅偏早;反之,当东亚高空急流偏南时,江淮入梅偏晚。东亚高空急流偏北年,西北太平洋海区异常冷,亚欧大陆异常暖,东亚大陆和西太平洋的纬向海陆热力差异由冬到夏的季节转变异常偏早,导致东亚地区大气环流发生季节性转变也偏早;同时,中东太平洋地区ITCZ异常活跃,夏季风系统的推进和副热带高压以及南亚高压的北跳都异常偏早,这种环流有利于江淮梅雨季节开始偏早;高空急流偏南年情况正好相反。     

1991年5-7月江淮洪涝:水汽和冷空气的作用比较

对1991年5-7月江淮流域持续性暴雨的环流异常进行分析,比较造成此次洪涝的水汽输送和冷空气活动重要性。结果表明：（1）东亚大槽维持在中国东北上空发展明显,同时鄂霍次克海上空没有建立强大阻高,这种形势有利于冷空气持续向南侵袭,盛行经向环流。此外,低纬度地区,西太平洋副热带高压主体位置于常年同期相比,明显偏西、偏强,有利于暖湿气流沿副热带高压北上到达江淮流域,与北方冷空气辐合形成强降水。（2）通过定义I_T和I_q分别表征温度与水汽对降水的贡献,发现此次江淮流域地区强降水是由对流层低层水汽异常增多和气温异常偏低共同造成的,作用基本相当。     

亚洲副热带高空西风急流活动的气候特征及其与我国部分地区夏季降水的关系

利用1948-2008年NCEP/NCAR再分析风速资料,分析了亚洲副热带200hPa西风带急流(下称西风急流)时空变化的气候特征及其与我国江淮流域梅雨期降水和新疆夏季降水的关系。结果表明:(1)由冬入夏时,西风急流轴由30°N左右北进到45°N左右,中间有两次明显的快速北进,分别发生在4月和6～7月;由夏入冬时,急流轴再由45°N左右南撤至30°N附近。急流轴在北进过程中以90°E处出现最早,也最明显。(2)一年之中,西风急流中心主要位于西太平洋上空140°E处,只有两个月左右的时间停留在亚洲大陆上空。急流中心在6月中旬开始迅速西移,6月下旬移至江淮流域上空,7月底到达新疆天山地区上空,8～9月东退至冬季平均位置140°E左右。(3)江淮流域梅雨期的降水量与西风急流的位置有一定相关关系。若某年1月急流中心异常偏西,4～5月急流轴又异常偏南,则该年可能为丰梅年,江淮地区易出现暴雨洪涝灾害;否则相反。(4)盛夏季节新疆上空急流的强度及纬度位置与新疆降水也有一定关系。若某年4月中旬～5月下旬新疆和中亚地区西风急流轴明显偏北,该年夏季急流轴又偏南,且急流偏强,则新疆多雨;否则相反。     

梅州汛期暴雨频次异常与大气环流的关系

采用1961—2014年梅县气象站降水及NCEP再分析资料,应用统计学方法,探析梅州汛期暴雨频次异常与大气环流关系。结果表明:近54年来梅州汛期可分为2个多暴雨期和2个少暴雨期,2007年出现了汛期暴雨频次的突变。前汛期暴雨异常偏多年,200 h Pa南亚高压异常偏弱,500h Pa高纬地区高压脊偏强,南支槽活跃;850 h Pa西南风偏强,水汽充沛;南海及菲律宾以东洋面海温偏高,黑潮区海温偏低。后汛期暴雨异常偏多年,200 h Pa南亚高压偏强;500 h Pa华南处在偏强副高的南侧;850 h Pa南海上空为两股异常气流的切变区域,有利于南海季风槽的发展和维持;海温场与La Ni1a年的海温分布型相似,有利于影响梅州的热带气旋偏多。而前后汛期暴雨异常偏少年的各层形势均不利于强降水的发生。     

近10年江门前汛期大暴雨的特征及合成分析

利用地面常规气象站、区域自动气象站及NCEP/NCAR逐6 h 1°×1°再分析资料,对近10年江门前汛期的大暴雨进行分类和合成对比分析。结果表明:江门前汛期大暴雨可分为3类,暖区型是最主要的类型,降水强度最大;锋面型最少,降水强度小但伴有雷雨大风;热带型以强降水为主。锋面型200 h Pa上空存在一条急流轴位于长江中下游的急流带。暖区型500 h Pa上深厚的南支槽对大暴雨的发生和维持有重要作用,热带型与江门附近的低涡活动密切相关。江门上空的水汽通量暖区型和热带型是锋面型的近2倍;锋面型的高空强辐散,是发生雷雨大风的有利天气形势。     

山东省极端降雪天气事件特征分析

应用常规地面和高空观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料以及山东省122个国家自动站日降水量和小时降水量资料,从日积雪深度和过程总降水量两个角度分别定义第一和第二类极端降雪事件,并进一步对其基本特征进行分析总结。结论如下:(1)山东省极端降雪事件发生在江淮气旋和回流天气形势下,出现在11月(初冬)和2月(早春)的可能性最大,江淮气旋类多出现在2月,回流类多出现在11月。(2)极端降雪事件中鲁东南、鲁西北西部和鲁中北部地区降雪量大且出现极端降雪次数多。江淮气旋类极端降雪过程降水量大值中心出现在鲁东南、鲁中北部和半岛地区,而回流类过程降水量呈现出"南多北少"的分布特征。(3)相比较于江淮气旋类降雪过程,回流类极端降雪过程出现的单站最大降水量更大,且大雨以上量级降水范围更广。通常极端降雪过程中,降水量最大为50.0~59.9 mm,多数站点过程降水量为10.0~29.9 mm。(4)不同天气系统影响下的两类极端降雪过程地面气旋初生时中心气压值、冷高压中心强度和位置、低空急流的厚度和强度等特征有所不同。(5)回流类极端降雪过程,水汽辐合层次深厚,700 h Pa与850 h Pa均有明显的水汽辐合,江淮气旋类极端降雪过程中水汽辐合层次较低,主要位于850 h Pa附近。对于过程降水量超过50.0 mm的极端降雪事件,700 h Pa和850 h Pa比湿均达到并超过5 g·kg~(-1)。(6)回流类极端降雪过程伴有不同范围寒潮。     

2010年我国南方两次持续性强降水的环流特征

通过对2010年夏季我国南方两次持续性强降水期间对流层高、中、低多个大尺度关键影响系统的时空演变特征及其影响机制的分析和比较,讨论了我国南方持续性强降水的大气环流特征。结果表明:这两次持续性强降水均出现了东亚西风带沿海低槽不断快速重建或加深,且中纬度锋区位置稳定维持,低空西南急流反复加强,且其轴线左侧的南风经向强梯度带位置相对稳定,副热带高空西风急流和南亚高压脊线及西太平洋副热带高压的纬度带位置相对稳定;相应地,在强降水带上空反复出现强烈的低层水汽辐合抬升、高层辐散抽吸及垂直上升运动发展,进而形成持续性强降水。西西伯利亚低槽的不断快速重建与加深 (东移)、马斯克林高压西侧高压及马斯克林高压的不断加强东移、副热带高空西风急流的建立和维持对南方持续性强降水具有超前指示意义。强降水带位于东亚低空西南急流轴左侧南风经向强梯度辐合带、高空西风急流南侧至南亚高压脊线北侧之间的强辐散区及中层垂直上升速度大值带中。     

南疆西部“5·21”极端大暴雨成因分析

利用常规观测资料、区域自动站加密观测资料、NCEP/NCAR逐6 h 1°×1°的再分析资料和FY-2卫星逐时云顶亮温资料,分析2018年5月21日南疆西部极端大暴雨过程的成因。结果表明:100 hPa南亚高压双体型、500 h Pa塔什干低涡与贝加尔湖附近低槽"东西夹攻"、低空偏东急流强,为此次大暴雨提供了有利的高低空天气系统配置。副热带西风急流与极锋急流形成的高空强辐散区,在大暴雨区上空与低空偏东风急流左前方强烈的气旋式辐合区叠加,有利于上升运动维持;大暴雨发生前4 h,2个垂直环流圈的上升气流在暴雨区中心上空汇合,使得上升运动进一步增强。极端大暴雨发生前南疆西部整层大气湿润,低层偏西气流与偏东急流在暴雨区中心附近形成强烈辐合,促进了南疆盆地水汽向暴雨区集中和汇聚,同时有利于地面中尺度系统的发展和加强。卫星云图上多个γ中尺度MCS的活动造成本次极端大暴雨,强降水发生在TBB梯度最大的区域,极端大暴雨开始前3 h TBB下降超过30℃,与我国中东部地区局地暴雨发生前TBB的变化特征相似。     

一次高原涡东移引发江淮强降水的动热力机制分析

利用ERA5(0.25°×0.25°)逐小时再分析资料,TRMM卫星降水资料和FY-2E卫星黑体亮温（TBB）资料等,探讨了2017年7月7-9日的一次移出高原涡形成发展的环流背景和移动特征,以及引发江淮流域强降水的动热力机制,并应用HYSPLIT4模式追踪江淮流域强降水的水汽源地。结果表明：此次高原涡生成于高原中部,先向东南方移动,到达四川中部后转为东北向移动,生命史为39 h。200 hPa南亚高压和高空急流强度较强,低涡位于高空急流入口区右侧的辐散区,促使低涡形成和发展。500 hPa低涡前部的负变高中心以及西太平洋副热带高压边缘的西南气流引导低涡的东移和转向。低涡移出高原后处于高空槽前正涡度平流造成的减压区,加之大地形背风坡有利于气旋性涡度增强,低涡得以发展。低涡下高原后沿江淮切变线移动,槽后的冷空气与携带孟加拉湾和南海水汽的偏南气流汇合,在锋生作用下低涡发展为江淮气旋,降雨量迅速增强达到大暴雨标准。高低空急流的耦合和低层对流不稳定的发展加强了动力抬升作用,有利于江淮强降水的形成。强降水的水汽源地主要为南海和孟加拉湾,降水最强时段对应辐合上升运动最强,对流云发展旺盛使降水得以维...     

江淮流域夏季旱涝与不同时间尺度大气扰动的关系

从不同时间尺度大气环流异常角度研究了江淮流域的汛期多雨和少雨情况,结果表明准定常行星波的异常对江淮流域旱涝有较为明显的影响;大气低频系统（准双周和季节内振荡）也有相当重要的作用,且以对流层高层（200 hPa）的准双周振荡和对流层低层（850 hPa）的季节内振荡的影响更为清楚;天气尺度扰动对汛期降水量异常的影响相对较小。低层准定常西南气流的强度与位置对旱涝的影响很大,若准定常西南气流强且偏向大陆,易造成江淮流域偏涝;若准定常西南气流弱或偏向大陆以东的洋面上,则江淮流域易旱。     

2011年梅雨期长江中下游地区两次暴雨过程数值模拟对比分析

基于WRF数值预报模式,对2011年梅雨期6月9—10日和14—15日长江中下游地区两次暴雨过程(分别简称"6·10"过程和"6·14"过程)进行数值模拟,重点对比分析了暴雨期间西南涡的活动与高低空急流耦合配置之间的关系。结果表明:1)西南涡的活动和高低空急流耦合配置与暴雨活动关系密切,是造成两次暴雨过程范围和强度差异的重要因素。2)"6·10"过程中,一个浅薄的西南涡系统受青藏高原浅槽东移北缩减弱影响,向东北方向移动,同时西南低空急流位置偏北,导致暴雨区位置偏北;"6·14"过程中,一个深厚的西南涡系统受高空浅槽东移发展加深影响,沿长江缓慢东移,伴随西南低空急流位置偏南,降水缓慢向东移动,导致暴雨区位置偏南。3)两次过程的强降水中心均位于高低空急流耦合区,"6·10"过程中,在长江中下游地区形成的高低空急流耦合区范围偏小且强度偏弱,因此辐合上升运动偏弱,不利于形成大范围的强降水;"6·14"过程中,在长江下游地区形成大范围高低空急流耦合的环流形势,强烈的辐合上升运动配合充足的水汽供应,最终形成大范围强降水。     

2011年梅雨期长江中下游地区两次暴雨过程数值模拟对比分析

基于WRF数值预报模式,对2011年梅雨期6月9—10日和14—15日长江中下游地区两次暴雨过程（分别简称“6·10”过程和“6·14”过程）进行数值模拟,重点对比分析了暴雨期间西南涡的活动与高低空急流耦合配置之间的关系。结果表明：1） 西南涡的活动和高低空急流耦合配置与暴雨活动关系密切,是造成两次暴雨过程范围和强度差异的重要因素。2）“6·10”过程中,一个浅薄的西南涡系统受青藏高原浅槽东移北缩减弱影响,向东北方向移动,同时西南低空急流位置偏北,导致暴雨区位置偏北;“6·14”过程中,一个深厚的西南涡系统受高空浅槽东移发展加深影响,沿长江缓慢东移,伴随西南低空急流位置偏南,降水缓慢向东移动,导致暴雨区位置偏南。3） 两次过程的强降水中心均位于高低空急流耦合区,“6·10”过程中,在长江中下游地区形成的高低空急流耦合区范围偏小且强度偏弱,因此辐合上升运动偏弱,不利于形成大范围的强降水;“6·14”过程中,在长江下游地区形成大范围高低空急流耦合的环流形势,强烈的辐合上升运动配合充足的水汽供应,最终形成大范围强降水。