2007年7月新疆三次暴雨过程的水汽特征分析

利用新疆99个气象站日降水量资料和NECP/NCAR一天4次1°×1°再分析资料,分析了2007年7月8-11日、15-17日和27-29日新疆3次暴雨过程的水汽输送和收支特征。雨型I(8-11日)的雨带位于天山山区及其北麓,雨型II(15-17日)的雨带位于新疆东部地区,雨型III(27-29日)的雨带位于天山以北的北疆地区。结果表明,这3种典型雨型的水汽输送路径有明显的差异,雨型I存在西风气流、河西走廊至新疆的低空偏东急流和青藏高原向北气流3支水汽输送路径,西方路径水汽输送量最大,这3支水汽输送气流在天山山区及其北麓强辐合并引发暴雨。这是由700hPa贝加尔湖脊发展、对流层中亚低涡强烈发展、快速东移和500hPa新疆脊逐渐东移所造成的。雨型II的水汽输送为西方、东方、南方和北方路径,4支水汽在东—西向和南—北向强辐合并引发暴雨。这种异常的水汽输送是由700hPa柴达木低压发展、500hPa乌拉尔脊东北向发展、中亚低涡东南移动和新疆脊配置所致。雨型III主要为西风气流和贝加尔湖至新疆低空偏东急流输送水汽,东、西方水汽在天山以北区域发生强辐合并造成暴雨,偏东水汽输送来自于贝加尔湖、孟加拉湾、南海和热带西太平洋,其水汽输送量大于西方路径。这种异常水汽输送是由中亚低涡东移、西太平洋副热带高压北伸与贝加尔湖脊叠加且贝加尔湖脊西伸配置所造成的。     

江淮梅雨暴雨的水汽源地及其输送通道

根据Ｔ４２客观分格网格点资料计算了１９９１年７月１０日０８时￣１１日０８时江淮地区梅雨暴雨过程中水汽输送等物理量，以此分析水汽来源及其输送通道。结果表明，江淮地区梅雨暴雨水汽主要来自孟加拉湾和南海及其以东地区。江淮梅雨区在８５０￣５００ｈＰａ层有两个重要水汽源地，而地面到８５０ｈＰａ更重要的水汽源地是南海。南海的水汽主要靠西南及东南季风输送至暴雨区；而孟加拉湾水汽除通过印度季风低压向上输送至８５０     

淮河流域2003年梅雨时期降水与水汽输送的关系

本文利用2003年6～7月逐日NCEP／NCAR再分析资料分别计算了淮河流域梅雨期的水汽输送和该区域的水汽收支，分析了大尺度水汽输送和梅雨期降水之间的关系。结果表明：2003年梅雨期间(6月20日～7月23日)淮河流域水汽输送的来源主要有2个，一是孟加拉湾的西南气流经中南半岛北部进入华南再向淮河流域输送，二是来自西太平洋副热带高压南侧的偏东气流在南海转向形成的偏南气流进入华南再向北输送，以上两条输送带以定常方式向淮河流域输送水汽。通过计算梅雨期的整层涡动水汽输送，发现经向水汽输送非常稳定，纬向水汽输送具有较大幅度变化。研究还表明：2003年梅雨期间淮河流域的水汽收支主要来自经向水汽输送，特别是南部边界的水汽流入，而纬向水汽输送多表现为水汽的流出。梅雨期间淮河流域经向水汽收支的突然增强和维持稳定往往对应一次强降水过程的开始。梅雨期间淮河流域净水汽收入主要来源于经向从地面到600hPa高度的深厚水汽输送，另外在纬向近地面层还有一支弱的净水汽流入，而中低层为明显的纬向净水汽流出。在经向水汽净输入相当情况下，纬向水汽净输出的减弱有利于增强强降水过程的强度。淮河流域2003年夏季经向水汽收支的爆发性增长和突然减弱和该区域的入、出梅日期对应，它的演变反映了东亚夏季风由南向北推进的进程。     

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。      

三江源地区水汽输送的时空变化特征及其机理研究

利用ERA5小时再分析资料分析了1981~2019年三江源地区水汽总量和水汽通量的时空演变规律及其可能成因。结果表明:三江源地区平均水汽总量和水汽通量的空间分布总体呈东南向西北递减的态势；其中，7月水汽表现出明显的异质性，对应平均水汽总量在可可西里和黄河源区的两个高值中心，平均水汽通量则恰好是两个低值区，该月水汽输送在曲麻莱、清水河一带和久治形成两个辐合区；近39年，平均水汽总量与平均水汽通量的经向输送呈增多趋势，但夏季平均水汽通量纬向输送的显著减少导致了其年值的减少；而平均水汽总量与平均水汽通量的年内分配分别呈“单峰”型、“双峰”型分布；西风环流减弱、高原夏季风以及南海夏季风增强，有利于水汽总量的增加和经向输送，而夏季高原热力作用则对水汽经向输送起到一定的扰动作用。      

夏季水汽输送特征及其与中国降水异常的关系

利用1958－1999年NCEP／NCAR再分析资料研究了水汽输送特征，表明：全球纬向水汽输送在南北半球中高纬度由西向东，在低纬由东向西，分别与中纬度西风带和热带东风带一致，经向输送在夏季由南半球向北半球输送，冬季则刚好相反，就全年来说水汽也是从南半球向北半球输送。南北半球副热带地区是大气水汽源，热带和中高纬是大气水汽汇，夏季中国大部分地区也是水汽汇。讨论了中国夏季3类雨型与异常水汽输送的关系，结果表明中间型雨带对应中国东部有一支东北异常水汽输送和另一支西南异常输送在长江流域辐合；南方型雨带对应一支东北异常输送和另一支来自西太平洋副高西北侧的西南异常输送在华南辐合，北方型雨带对应中纬度西风异常输送与副高西北侧的西南异常常输送在华北辐合。     

“96.7”新疆特大暴雨的水汽条件研究

讨论了“９６．７”新疆特大暴雨过程中，水汽的源地，水汽输送机制以及水汽的辐合机制。提出了新疆大暴雨过程中的“水汽次源地”的概念。     

2017年湖南一次特大致洪暴雨过程的水汽特征

利用湖南省区域自动站和常规观测站降水资料、NCEP/NCAR和JRA-55再分析资料及湖南省气象台大气河预报业务产品,分析了2017年6月22日至7月2日湖南一次特大致洪暴雨过程的雨洪和水汽输送异常特征,以及大气河水汽输送对强降雨的影响,在此基础上定量分析了强降雨区各边界的水汽收支状况及各水汽轨迹的贡献。结果表明:此次强降水过程分为三个阶段,第一、第三阶段降雨的范围、强度均明显大于第二阶段。欧亚中高纬稳定的"1槽1脊"环流形势、低纬较稳定的西太副高及其外围强劲的水汽输送是此次暴雨发生的环流背景。水汽通量、水汽通量散度、比湿等物理量的水平及垂直分布对降水的阶段性特征和位置、强度变化有很好的指示作用。三个强降雨时段,来自孟加拉湾、南海和西太副高西南侧的水汽输送表现出不同的强度和位置,造成到达湖南境内的偏南水汽输送空间异常程度不同。大气河的强弱及其水汽输送通道、辐合区位置以及强降雨区各边界水汽净收入对强降水发生、发展起关键作用。水汽后向轨迹分析表明,低层偏南的水汽输送是此次极端强降雨较长时间维持的重要因素,而来自北方的干冷空气侵入利于大气斜压性增强和对流不稳定维持,是第二阶段降水强度弱于第一、第三阶段的另一原因。     

西藏高原汛期水汽输送特征与降水异常

利用1979—2006年NCEP/NCAR再分析资料计算垂直积分的整层水汽输送通量及水汽通量散度,分析西藏高原汛期5—9月水汽输送特征。结果表明：两藏高原汛期主要有两条水汽输送带,印度季风输送带和中纬度西风输送带;印度季风对汛期水汽输送起着决定性的作用,决定高原汛期开始时间和雨带的推进,水汽通量向北输送达到30 kg·m~（-1）·s~（-1）时,该经度上的测站将从南到北逐渐进入汛期;在水汽的空间分布上,高原南部边缘的3个水汽输送散度场中心恰好对应着高原的水汽输送通道,其形成与西藏高原的地形直接相关;西藏高原汛期降水主要可以分为3种雨型：全区型、东西型和南北型,并分别对应着不同的水汽输送异常：全区型时索马里越赤道急流水汽输送异常较强,高原区为水汽辐合区;东西型时西藏东南部为东北向输送异常,东南部水汽供应较常年偏弱;南北型时东南部水汽输送充足而错那以西地区水汽输送不足。     

甘肃省空中水汽含量、水汽输送的时空分布特征

利用甘肃省各探空站历年的高空资料，通过计算空中水汽含量和水汽通量，对其气候特征、水汽的来源或输送进行分析。结果表明，空中水汽含量和水汽输送夏季较多，冬季较少，南部较多，北部较少；2～7月是水汽含量的增长期，8月至次年1月是递减期；输送水汽的源地主要有孟加拉湾及周边海域、南海和东海海域、青藏高原、四川盆地及周边地区；输送水汽的路径主要有中层西南路径、中低层偏南路径以及东南路径。     

印度季风对云南2002年6月6次大到暴雨过程影响分析

利用逐日Micaps 1°× 1°客观分析资料 ,合成分析了 2 0 0 2年 6月 6次大到暴雨过程的大尺度背景场 ,诊断分析了形成大到暴雨的水汽和动力条件。结果表明 :2 0 0 2年 6月的强降水主要由印度季风活动的影响产生 ,孟加拉湾是云南强降水的主要水汽源地 ,为其提供充沛的水汽条件 ,其水汽输送路径与云南降水落区关系密切 ,水汽通量辐合是云南产生强降水的必要条件 ,而川滇间的低涡切变是云南强降水的重要天气系统 ,提供了有利的背景条件及动力条件。     

汛期强降水面雨量分析和预报

本文介绍了几种面雨量分析方法，重点研究水气收支平衡方法在面雨量分析中的应用，结合数值预报资料和动力、势力物理因子分析，研制一套中短期面雨量预报系统，并在2001年汛期进行了试应用。     

临近绿洲的沙漠上空近地面层内水汽输送特征

1991年7月在HEIFE实验区沙漠站进行了一次水汽输送观测实验。观测发现近地面层内比湿廓线常常出现极小值，该极小值高度为零水汽通量面的高度。这个高度以上水汽向下输送，廓线呈逆湿特征，这个高度以下水汽向上输送，廓线呈蒸发特征。沙漠上空近地面层内水汽不是常通量，在一个固定高度上观测到的水汽通量和“潜热通量”不能代表地面的蒸发量和潜热通量。     

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。     

GPS water vapour tomography: preliminary results from the ESCOMPTE field experiment

Water vapour plays a major role in atmospheric processes but remains difficult to quantify due to its high variability in time and space and the sparse set of available measurements. The GPS has proved its capacity to measure the integrated water vapour at zenith with the same accuracy as other methods. Recent studies show that it is possible to quantify the integrated water vapour in the line of sight of the GPS satellite. These observations can be used to study the 3D heterogeneity of the troposphere using tomographic techniques. We develop three-dimensional tomographic software to model the three-dimensional distribution of the tropospheric water vapour from GPS data. First, the tomographic software is validated by simulations based on the realistic ESCOMPTE GPS network configuration. Without a priori information, the absolute value of water vapour is less resolved as opposed to relative horizontal variations. During the ESCOMPTE field experiment, a dense network of 17 dual frequency GPS receivers was operated for 2 weeks within a 20×20-km area around Marseille (southern France). The network extends from sea level to the top of the Etoile chain (700 m high). Optimal results have been obtained with time windows of 30-min intervals and input data evaluation every 15 min. The optimal grid for the ESCOMTE geometrical configuration has a horizontal step size of 0.05°×0.05° and 500 m vertical step size. Second, we have compared the results of real data inversions with independent observations. Three inversions have been compared to three successive radiosonde launches and shown to be consistent. A good resolution compared to the a priori information is obtained up to heights of 3000 m. A humidity spike at 4000-m altitude remains unresolved. The reason is probably that the signal is spread homogeneously over the whole network and that such a feature is not resolvable by tomographic techniques. The results of our pure GPS inversion show a correlation with meteorological phenomena. Our measurements could be related to the land–sea breeze. Undoubtedly, tomography has some interesting potential for the water vapour cycle studies at small temporal and spatial scales.     

华北强天气的水汽图象特征研究

利用1991～1993年共37个时次的NOAA TOVS反演的红外水汽亮度温度图、卫星云图及常规气象资料，分析华北地区夏季强天气过程，归纳出降水和强对流天气的水汽图象4种基本类型，为分析和预报此类天气提供了新的依据。     

GPS遥感大气可降水量在暴雨天气过程分析中的应用

利用北京市气象局地基GPS监测试验网遥感大气可降水量（PWV）数据，分析2004年汛期暴雨天气过程PWV的变化特征及其与降雨量、降雨强度的关系；通过分析地面、高空的位势高度场、风场，以及比湿外水汽通量Q及水汽通量散度AQ等物理量诊断场分布，研究天气系统与大尺度水汽输送、辐合的关系，大尺度水汽输送、辐合与PWV变化的关系；探讨GPS遥感大气水汽资料在预报强降雨天气过程中的应用。得出：PWV的增长方式受当地天气系统的支配和制约，对于明显降雨过程，当地面、高空天气系统有利于暖湿空气的输送时，在北京附近形成等湿度线密集区，PWV逐渐增长（降雨开始前的13-24h）的趋势；当地面、高空有辐合系统东移或生成，或有中小尺度天气系统影响时，PWV显著增长（降雨开始前的3～4h）；当PWV大于某阈值后出现较强降雨，PWV值及增量的大小与降雨量的大小没有明显的关系。     

梅雨期武汉两类暴雨“配料”特征的对比分析

选取1998-2005年6-7月武汉市的17次暴雨过程,根据暴雨发生的机理,将武汉暴雨划分为两种主要类型,即由对流有效位能释放产生的浮力抬升引发的暴雨以及由大尺度动力强迫抬升引发的暴雨。分析表明：梅雨期武汉市65％的暴雨过程是由浮力抬升引起的;对流有效位能、K指数、可降水量、中高层平均相对湿度等物理量对武汉市梅雨期暴雨预报有很好的指示意义。通过两类暴雨发生前配料特征的对比分析,揭示了两类暴雨的温湿度条件、大气层结状况以及不稳定能量积聚等方面存在的异同点。     

Water and Heat Transport in the Desert Soil and Atmospheric Boundary Layer in Western China

In order to understand the exchange and transferprocesses of water and energy in the desert soil andthe atmospheric boundary layer (ABL), we have developeda coupled model, in which a desert soil modelincluding water movement of both liquid and vapourphase, and an ABL model based on a non-local transilientturbulence closure scheme, are coupled together. Withthis model, the evolution of potential temperature andspecific humidity, the distribution of net radiationamong sensible, latent and soil heat fluxes, and thewater and heat flux profiles both in the soil and ABLhave been simulated. The HEIFE (HEIhe River Basin FieldExperiment) observational data are used to calibrate calculation of the water and heat flux both in thesoil and the ABL. The sensible and latent heatfluxes warm and moisten the bottom grid box (100m) of theABL. In this way the ABL model and the desert soil model are coupled together.The simulated results show that when the flux of watervapour in the soil is neglected, the evaporation rateand the flux profiles of specific humidity in the ABLshow great changes, hence the importance of watervapour movement in the desert soil for the calculationof specific humidity in the ABL. In the upper 5cm of thesoil, which is called an active layer, water andheat transport are more effective than in the substrate(soil below 5 cm).     

1997、1998年长江上游地区水汽输送及其与径流量之间关系的对比分析

该文利用1997、1998年7~8月的探空资料, 计算了围绕长江上游地区四周925~200 hPa之间的水汽通量及每日的水汽输送净量.通过水汽输送净量的候、旬资料, 讨论了长江上游地区水汽输送净量与径流量之间的关系, 发现这两者之间有显著的相关性, 其平均相关系数为0.871.另外, 对比分析了这一地区1997与1998年水汽输送与大气环流形势的关系.其结果表明:由于特殊的大气环流背景, 导致了长江上游地区这两年水汽输送的主要方向差异很大.