江苏省里下河地区梅雨洪涝灾害成因与规律的探讨

本文根据里下河地区建湖、兴化、盐城、宝应和阜宁共５个代表站,对１９５４－１９９３年共４０年的梅雨期降水量和西太平洋副高脊线、５８８位势什米的西脊点等资料进行分析,发现里下河地区洪涝灾害与梅雨期开始时间早、持续时间长、暴雨频发和雨带稳定在里下河地区有关。而后者又与副热带高压活动特点以及西风带环流特征有密切的关系。分析上述５个代表站梅雨量、副高脊线的所在纬度和５８８位势什米特征线西脊点的功率谱,得出了     

1991年异常梅雨和连续暴雨的环流特征

1991年太湖及里下河地区水位均超过历史最高水位。为总结天气预报经验,从环流特征、影响系统等方面对1991年江淮地区异常梅雨进行了分析,并与1954年大水年作了对比。初步得出梅期集中降水的预报着眼点。     

2009年是空梅吗?

2009年江淮梅雨异常:(1)在正常梅雨期,江淮梅雨区的降水量明显偏少,有人认为是空梅或非典型梅雨;(2)在7月下旬到8月初,江淮流域又出现了所谓"二度梅"或"晚梅雨"的现象.为什么该年的梅雨会前弱后强?本文重点分析了2009年江淮异常梅雨的大尺度环流背景,并从季节内振荡角度探讨了异常梅雨的形成机制.结果表明:(1)亚...     

2016年我国梅雨异常特征及成因分析

利用国家气候中心梅雨监测资料和NCEP再分析资料,对2016年我国梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析。结果表明:（1）2016年我国梅雨有明显的区域特征,其中江南区入梅偏早14天,与1995年并列成为1951年以来入梅最早的年份,出梅偏晚11天,梅雨期（量）偏长（多）,但梅雨期日平均降水量偏少;长江区入梅和出梅均偏晚,梅雨期接近常年,但梅雨量偏多一倍以上,梅雨量和梅雨期日平均降水量分别为1951年以来历史同期第三和第二高值;江淮区入梅、出梅及梅雨期接近常年,但梅雨量偏多。（2）对流层高、中、低层环流系统冬夏季节性调整和转变显著提前的共同作用,导致了2016年江南区入梅显著偏早;东亚副热带西风急流、西太平洋副热带高压（副高）和东亚夏季风涌在7月中旬阶段性地南落导致了江南区和长江区出梅偏晚。（3）受到前冬超强厄尔尼诺衰减和春、夏季热带印度洋全区一致海温模态偏暖的影响,梅雨期副高异常偏强,副高西南侧转向的水汽输送异常偏强,并在长江区和江淮区与北方弱冷空气辐合,造成梅雨量异常偏多。     

中国夏季淮河和江南梅雨期降水异常年际变化的气候背景及其比较

基于中国160站57年(1951-2007年)的月降水量、NCEP/NCAR再分析资料和哈得来中心的海表温度(SST)资料,将江淮梅雨分成淮河梅雨和江南梅雨,分别对这两部分的夏季梅雨期(6-7月)降水量进行了分析,并加以比较.结果表明:淮河和江南梅雨期的降水量存在明显的年际变化,但都没有显著的长期线性趋势;然而,从20世纪90年代末开始,淮河梅雨有显著增加的趋势,而江南梅雨则显著减少.在年际变化的时间尺度上,对应于淮河梅雨的多雨年,大气环流的异常表现为中高纬度的乌拉尔山东部和鄂霍次克海东部地区明显的双阻塞高压型(双阻型)分布,而西太平洋副热带高压(副高)的变化并不显著;副热带东亚地区高空的西风急流轴略有南移,在淮河流域上空形成了显著的西风异常,这使得急流入口区次级环流的异常上升支恰好位于淮河附近,同时北方的冷空气南下与副高西侧的西南气流交汇于淮河流域,这些都有利于降水集中在淮河区域.对应江南梅雨的多雨年,大气环流异常也表现出中高纬度的双阻型分布,但该双阻型的位置较淮河梅雨双阻型的位置明显偏西,特别是鄂霍次克海附近的阻塞高压;同时,西太平洋副高显著加强西伸,加之副热带东亚西风急流轴显著加强南移,从而在黄海到长江以南的大范围地区形成了显著的西风异常,由此引发的急流入口区次级环流的异常上升支主要位于长江以南地区,并且菲律宾附近的反气旋异常增强,使得北方的冷空气与副高西侧的西南气流交汇于江南流域,因此有利于降水集中在江南地区.进一步针对海温的分析表明,北太平洋白令海附近的海温是影响淮河梅雨的关键区,从前冬开始这一区域的正海温异常往往导致中国夏季淮河梅雨的增加;而对应江南梅雨的正异常,菲律宾附近的海温在同期夏季有显著的正异常,研究还发现该海温异常可能与前冬到前春赤道东印度洋附近的正海温异常有关.     

长江中下游梅雨与北太平洋OLR关系的诊断分析

利用长江中下游流域25站1954年-2001年共48年逐日梅雨量资料和美国NCEP／NCAR同期逐月降水量资料和射出长波辐射（outgoing longwave radiation,简称OLR）资料,采用EOF分解、Z指数、合成分析和点相关分析等多种现代诊断分析方法,详细讨论了长江中下游梅雨与北太平洋OLR的关系。结果表明：长江中下游梅雨量与西太平洋暖池区及东太平洋漂流区OLR呈显著正相关,说明西太平洋暖池区及东太平洋漂流区OLR异常增强（减弱）,长江中下游梅雨异常偏多（偏少）。长江中下游梅雨量与西太平洋至东海、黄海一带OLR呈显著负相关,说明当西太平洋至东海、黄海一带OLR异常增强（减弱）时,长江中下游梅雨量异常偏少（偏多）。合成分析和点相关分析的结果完全一致,并且通过信度0．05的显著性水平检验。     

冬季欧亚大陆雪盖与江苏梅雨量关系的初探

本文着重讨论了冬季欧亚大陆雪盖与江苏梅雨量的年际变化关系。分析发现：冬季欧亚大陆雪盖与江苏梅雨量之间呈显著的负相关，而与沿江地区夏季降水量之间的关系不密切。异常的雪盖对江苏丰、枯梅雨有很好的指示意义。     

东亚副热带西风急流活动与长江中下游梅雨异常关系的研究

本文利用1960～2009年NCEP/NCAR再分析日平均资料和中国714站20时(北京时)日降水量资料,分析了梅雨季节东亚副热带西风急流逐日演变特征与长江中下游异常丰梅和空梅的关系,研究了东亚副热带西风急流活动影响梅雨异常的机理,讨论了监测和分析东亚副热带西风急流对梅雨中期预报的意义。梅雨期合成分析显示,异常丰梅年较空梅年急流强度偏强,急流带狭窄,质量与动量集中。逐日演变特征表现为,丰(空)梅年急流围绕气候态位置经向平稳摆动(振荡幅度大),关键区(30oN～37.5oN,110oE～130oE)纬向风强度偏强(弱),东亚至西太平洋(80oE～160oE)上空急流最大中心主频次在125oE(145oE)附近,靠近(远离)我国东部地区并位于下风方。影响梅雨异常机理研究表明,异常丰梅年,200hPa我国东部地区上空急流轴线、散度零线和散度距平零线在37.5oN附近"重合",急流轴以北为辐合,以南为强辐散,辐散中心区与辐散距平中心区"重合"在长江中下游地区上空,高空强辐散流出,对应低层强辐合流入,配合从底层到高层深厚的强垂直上升运动,为梅雨提供了良好动力环境场;高低空急流耦合作用,有利于低空西南风加强,长江中下游以南地区为西南水汽通量距平,为持续性降水提供了良好的水汽输送条件;强高空副热带锋区配合典型陡直梅雨锋区,有利于高空急流质量和动量维持,也利于深对流发展。空梅年的情形则相反。从强度、位置及其变化等多方面综合监测和分析东亚副热带西风急流中期变化特征,可以更好地把握和认识急流对梅雨异常的影响及其机理,对于梅雨中期预报问题是有帮助的。     

2020年江苏省梅雨异常及暴雨日气候特征分析

利用ERA5再分析资料和江苏省自动站降水数据等,结合江苏地区入、出梅标准,分析了2020年江苏省梅雨的时空分布异常特征,从梅雨特征量和大尺度环流因子等特征,揭示了梅雨异常的关键因子,并对暴雨日的大尺度环流特征进行合成分析,得到影响梅汛期暴雨的关键环流因子。结果表明:(1)2020年江苏省梅雨时空分布显著异常,入梅早、出梅晚,梅期达51 d,比常年平均多出一倍;沿江以南和沿淮东部地区梅雨总量为常年平均的2.5倍;梅汛期共15个暴雨日,强降水持续时间长,区域范围大,整体雨强大。(2)梅雨特征量较好的反映了江苏省梅雨的入出梅时间,当特征量显著增强北抬对梅雨期的开始有较好指示意义,当特征量再次北抬,则梅雨季结束,各特征量均呈现一致的时间变化特征。特征量在梅雨期间的异常波动均与暴雨过程相对应,2020年梅雨特征量的多个异常高值中心反映了梅雨期暴雨过程频繁、降水极端性强的特征。(3)梅雨期间大尺度环流形势异常,西太平洋副热带高压呈显著正异常,强度偏强,脊点偏西,引导其西北侧的西南暖湿气流向江淮地区输送,同时北方位势高度偏低,东北冷涡强度略偏强,浅槽活动频繁,携弱冷空气南下与暖湿气流交汇,形成稳定维持的梅雨锋,是超强梅雨形成的主要环流因子(4)印度洋和孟加拉湾、西北太平洋是江苏省梅汛期暴雨的重要水汽源地,通过强烈的西南风,将暖湿气流向长江下游地区输送,配合上空的强烈辐合抬升运动,导致该地区水汽积聚并稳定维持,有利于出现梅汛期暴雨天气。     

形成2015年浙江省梅汛期暴雨的控制环流及梅雨锋结构

本文利用NCEP/NCAR全球再分析逐日资料、地面观测资料和自动站降水资料,在分析了2015年浙江省梅汛期强降水特征、水汽输送和局地环流的基础上,从西南季风进退、副热带高压、南亚高压及西风带波动等方面对2015年形成梅汛期暴雨的控制环流进行了分析。结果表明：2015年整个浙江省梅汛期降水量较常年显著偏多,浙江中部地区降水量比历史同期偏多接近一倍。丰沛的水汽从孟加拉湾经中南半岛向东输送,与西太平洋副热带高压西侧的西南气流相合并,在梅雨锋南侧形成异常辐合,为强降水提供了水汽条件。这次持续强降水由三次强降水过程构成并由西风辐合型锋生引起。第二次强降水过程中大气强对流性不稳定利于梅雨锋上中尺度对流系统发展,导致强降水呈现明显的局地性。而第一次和第三次过程中梅雨带附近大气基本处于对流稳定或中性,以斜压性降水为主。在对流层低层,副高较常年偏东偏南,其西北侧西南暖湿气流与北侧冷空气交汇于浙江省,利于梅汛期强降水集中期的出现。在对流层上层的南亚高压较常年位置偏东,其北侧的西风急流强度偏强,东亚急流核入口区右侧的强辐散利于造成强烈的上升运动。在对流层中层,贝加尔湖阻高的东侧有明显的波动能量向东向南传播并在长江中下游积聚,利于浙江地区扰动的维持,形成持续稳定的梅雨锋和中低空切变线,造成梅雨强降水过程的持续。2015年春夏季热带中东太平洋海温正异常分布有利于梅汛期降水偏多的异常环流的形成。     

梅雨前后亚洲季风区平均散度风环流和水汽输送的研究

分析了１９８３年江淮流域梅雨期及其前后亚洲季风区平均散度风环流和垂直积分水汽输送的辐散分量。在入梅前强水汽辐合中心位于华南，出梅后则位于印度季风区，梅雨期这两地区都存在着强水汽辐合中心，并且强水汽辐合区和中国东部雨带的位置变化及热源分布有着密切关系。同时指出，江谁流域梅雨与大尺度辐散环流的变化、热源的配置及水汽辐合的位置有着较好的对应关系。     

长江流域梅雨期大范围持续性强降水事件的自维持机制:2020年一次暴雨过程的个例分析

长江流域梅雨期降水强度大、范围广、持续时间长,经常导致大范围严重洪涝灾害。该类强降水事件的内动力学过程值得深入讨论。本文以2020年7月5～9日长江流域一次大范围持续性降水为例,通过WRF数值试验分析了降水过程中的凝结潜热与环流系统的相互作用过程。结果表明:在此次大范围持续性强降水事件中,由于凝结潜热的释放,在高层形成高压异常,有利于南亚高压（SAH）加强东伸,SAH东伸的同时与西太平洋副热带高压（WPSH）相互作用,加强WPSH西伸。在潜热释放中心的中低层形成低压异常,有助于阻挡WPSH北上,从而形成稳定的WPSH,有利于降雨系统在长江流域的维持。东亚夏季风演变表现为明显的停滞与北跳特征,其中WPSH的活动是季风雨带演变的核心。本文研究表明,大尺度凝结潜热释放可以通过调节天气系统形成稳定的环流系统,从而有利于雨带加强和维持。这种大尺度雨带凝结潜热释放与环流的相互作用机制可能是夏季风雨带停滞的重要过程。     

1983 年梅雨期前后亚洲季风区水汽输送的分析

分析了1983年江淮流域入梅前、梅雨期以及出梅后垂直积分的水汽输送和水汽通量散度分布,计算了南海和中国东部地区的水汽收支。结果指出:江淮流域入梅前,华南地区降水的水汽主要来自印度西南季风和东南季风气流;梅雨期降水的水汽主要来自印度西南季风气流;出梅后华北雨季则主要受中低纬水汽输送气流汇合的影响。分析表明,江淮流域梅雨期是印度西南季风气流加强并东进北上,西太平洋高压东撤所造成的;而梅雨结束则是由于西南季风气流减弱西退和西太平洋高压西进北上所造成的;此外,还讨论了水汽输送、水汽通量辐合与云量及我国东部降水的关系。     

论东亚梅雨锋的大尺度环流及其次天气尺度扰动

本文论述东亚梅雨锋的大尺度环流及其次天气尺度扰动,提出了以下的论点;东亚梅雨是印度季风体系与北太平洋哈得来(或信凤)体系之间的过渡带中产生的现象;梅雨锋是半热带、半温带性质的天气系统;梅雨锋暴雨的发展与梅雨锋上次天气尺度扰动有关。文中给出了东亚梅雨锋的大尺度环流及其扰动的概念模式。     

“91.7”梅雨锋暴雨的螺旋度分析

螺旋度（Ｈｅｌｉｃｉｔｙ）是近年来引入天气分析预报中的一个非常重要的物理量，其严格的定义式为风速和涡度点积的体积分［１，２］：其中是相对涡度（以下简称涡度）。可以看出，螺旋度的大小反映了旋转与沿旋转轴方向运动的强弱程度。虽然有关该量应用的研究目前在国内外刚刚起步，但是已展现了广阔的前景。伍荣生［１］曾经给出了螺旋度的平衡方程式，并指出：在准地转运动中大气的螺旋度是守恒的，许多研究还表明［２－４］，螺旋度对雷暴、龙卷等天气现象的预报具有一定的指示意义。１９９１年７月（集中在６月３０日至７月１２日）的梅雨锋暴雨给长江中下游地区带来了严重的洪涝灾害，图卫给出该时段的平均２４ｈ降水量。本文对这一时段暴雨的螺旋度进行了分析，得出了一些有意义的结果，发现螺旋度作为一个新的诊断量，在暴雨研究中是有一定应用价值的。     

MRI-CGCM模式对东亚夏季风的模拟评估及订正

本文利用CMAP月降水资料、NCEP再分析资料、NOAA的ERSST资料和日本气象厅海气耦合模式（MRI-CGCM）的输出结果,从东亚夏季风气候态、主模态和年际变率等方面分析了MRI-CGCM模式对东亚夏季风的预测性能,并且利用观测的东亚夏季风指数（EASMI）与模拟PC（principal component）的关系建立多元线性回归方程来订正EASMI（简称PC订正法）。结果表明:MRI-CGCM模式能够较好再现东亚夏季风降水和低层风场的气候态,但模拟的西北太平洋反气旋偏弱、偏东,使得模拟的副热带地区降水量偏小。模式较好地模拟出东亚夏季风降水第一模态（EOF1）及相应的低层风场,能够较好再现出EOF1对应El Ni?o衰减位相;模拟降水的EOF1与观测之间的空间相关系数（ACC）为0.72,且能较好地再现其对应的年际变率,其时间系数PC1与观测之间的相关系数为0.41,能模拟出观测EOF1的2 a和5 a主导周期;但模拟的我国以东梅雨锋区雨带位置偏南,这与模拟的西北太平洋反气旋位置偏南有关。模式对降水第二模态EOF2的模拟能力比EOF1明显下降,模拟EOF2与观测之间的ACC降到0.36;虽然模式能较好地再现出EOF2对应El Ni?o发展位相,但模拟的西太平洋反气旋位置偏南,使得雨带位置偏南,模拟的我国梅雨锋区雨带位于江南,与观测场上江南少雨相反。模式较好地模拟出我国东部夏季降水和气温空间异常分布和年际变化,模拟与观测夏季降水和气温的多年平均ACC分别为0.74和0.68。模式模拟我国东部、江淮流域和华南地区夏季降水多年平均PS评分分别为69、70和68分,略高于我国夏季降水业务预测多年平均评分（65分）。模拟的我国东部夏季气温与观测多年平均PS评分为74分。PC订正后EASMI与实况的相关系数由0.51提高到0.65、符号一致率由84%升到91%、标准差由0.75增大到1.4、大于1个标准差年数由6年变为12年,订正后在模拟变幅偏小和梅雨锋区雨带偏南等方面均有一定的改善,对应西太平洋反气旋位置和梅雨锋区雨带位置与实况较为吻合。     

Synoptic-scale physical mechanisms associated with the Mei-yu front: A numerical case study in 1999

The Mei-yu front system occurring from 23 to 27 June 1999 consists of the Mei-yu front and the dewpoint front, which confine a warm core extending from the eastern flank of the Tibetan Plateau to the west of 145°E. To further understand the synopticscale physical mechanisms associated with the Mei-yu front system, the present study proposes another insight into the physical significance of the x-component relative vorticity (XRV) whose vertical circulation is expected to tilt isentropic surfaces. The XRV equation diagnoses exhibit that the twisting effect of the planetary vorticity (TEPV) is positive along the Mei-yu front and negative in the dewpoint front region, and tilts isentropic surfaces from south to north in the Mei-yu frontal zone. Conversely, the meridional gradient of the atmospheric buoyancy (MGAB) tilts isentropic surfaces in the opposite direction and maintains negative in the regions where the TEPV is positive and vice versa. Thus, the TEPV plays the role of the Mei-yu frontogenesis, whereas the MGAB demonstrates the Meiyu frontolysis factor. Both terms control the evolution of the cross-front circulation. The other terms show much minor contributions in this case study. The present simulations also indicate that the weakening of the upper-level jet evidently induces the weakening of the Mei-yu front and reduces the amplitude of the East Asia cold trough. Furthermore, the impact can also penetrate into the lower troposphere in terms of mesoscale disturbances and precipitation, proving that the upper-level jet imposes a noticeable top-down influence on the Mei-yu front system.     

On the relationship between 100-hPa South Asia High and Mei-yu in Jiangsu province

By analyzing the change of an index for the characteristics of South Asia High and variations of upper-air troughs in 2002–2005,we studied the impact of South Asia high on the beginning and ending of the Mei-yu(i.e.sustained rain corresponding to the ripening season of plum)in Jiangsu province.Statistic verification is conducted on the relationships between the index and the Mei-yu season in 1991–2005 to examine the impacts of the SAH characteristics index on a rain intensity index of Mei-yu and regional distribution of a characteristics index for different annual patterns of Mei-yu.Historical composite is performed of the 100-hPa circulation field for these patterns using the 100-hPa geopotential height of Northern Hemisphere from 2002 to 2005 and 45-year NCEP reanalysis to study the difference in the circulation for different patterns of Mei-yu.Diagnostic and statistic conclusions,which share much in common,have been obtained as follows.(1)The characteristics preceding to and the advancement/retreat of SAH and the movement of westerly troughs are the factors that influence the onset time of the Mei-yu season;after the Mei-yu onset,the progression/withdrawal of SAH and how farther east it extends are determining how long the Mei-yu lasts and when it ends.(2)During the Mei-yu,the general 100-hPa circulation situation and average characteristics of the SAH are well corresponding to the characteristics of the season and annual patterns of Mei-yu.In addition,the averages of the SAH ridgeline and east-extending index for June,July and the Mei-yu season have some implications to the forecast of the index of Mei-yu intensity.These conclusions can be served as powerful means in determining the starting/ending dates, duration and annual pattern of the Mei-yu season.     

一次典型梅雨锋暴雨过程的多尺度结构特征

利用多种类型资料,对2009年6月29—30日引发鄂皖境内梅雨锋特大暴雨过程的天气形势和中尺度对流系统（MCSs）进行了初步分析,揭示了梅雨锋暴雨系统的多尺度结构特征,并用中尺度模式WRF对梅雨锋暴雨系统进行了9km三重双向嵌套大区域精细模拟,再采用Morlet小波变换对模式输出进行空间带通滤波,分离出α、β和γ中尺度系统,对不同中尺度系统的热力动力三维空间结构特征进行了研究。结果表明：梅雨锋特大暴雨由梅雨锋上多个不同尺度的MCSs活动造成,这些不同尺度的MCSs在卫星云图和雷达回波上呈现出不同的特点。在α、β和γ中尺度上,梅雨锋暴雨中尺度系统在水平和垂直方向上的动力、热力结构特征存在着明显的差异,α、β中尺度系统具有明显的垂直环流,而γ中尺度系统则具有惯性重力波特征,往往嵌套在α、β中尺度系统内发生发展。最后,提出了典型梅雨锋暴雨系统的物理概念模型。     

长江中下游持续性多雨与南北半球大气环流的季节变化

根据10年实测风资料，在分析南、北半球纬向风场和经向风场演变的基础上，发现长江中下游6—7月持续性多雨年的大气环流的季节变化上有异常现象；即在南半球比常年提前1—2个月结束夏季，在北半球比常年推迟1—2个月进入盛夏。这种异常现象表明长江中下游持续性多雨是全球尺度大气环流异常的反映，为持续性多雨的长期预报提供了新的依据。