西北干旱区夏季强干、湿事件降水环流及水汽输送的再分析

为深入分析西北内陆干旱区夏季降水的主要水汽源地及其输送通道,首先,梳理和评述了过去50年西北干旱区水汽输送的研究进展和问题;接着,利用国家气象局信息中心近50年的实测降水及NCEP/NCAR再分析资料等,挑选更多有代表性的强干、湿日(月)事件,再进行环流和水汽输送的对比分析。主要结论如下:(1)过去西北干旱区各地的干、湿环流研究共识多,进展快;而水汽输送分析依旧众说纷纭。(2)过去的水汽输送分析联系降水环流不够;针对西北干旱区降水特点不够;还应加进数值模拟等分析手段。(3)在本文诊断分析和先前数值模拟基础上,指出西北内陆旱区夏季降水的主要水汽源地在东南沿海一带,它借助西行台风、西伸了的西太平洋副热带高压及柴达木低压等多个天气系统和西太平洋副热带高压西南侧东南风急流、西侧南风低空急流及河西偏东风等三支气流的次第密切配合,首先,水汽被输送到四川盆地;接着,被北输到西北区东部;继而,再被接力西输到河西走廊及南疆盆地东部。谓之"三支气流+两个中转站的三棒接力"式水汽输送模型。它是夏季输向西北内陆旱区的主要水汽输送通道。     

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。     

塔克拉玛干沙漠南缘两次极端暴雨的气流模型与水汽输送特征

采用区域自动站逐小时降水观测数据、GPS/MET大气可降水量观测数据和NCEP/NCAR提供的FNL0.25°×0.25°分析数据，通过对比塔克拉玛干沙漠南缘和田地区2次落区接近、强度不同暴雨过程的环流和水汽特征，分析了影响极端暴雨产生的急流和水汽因子特征，结果表明：沙漠南缘暴雨时环流配置符合“三支气流”模型，高空急流、中层偏南风、低层辐合切变的强度与降水量正相关，当高层有极涡直接南伸至中亚发展而成的副热带大槽、中层有气旋前部的强偏南或西南气流、低层有偏东风急流明显西伸与西风急流形成强辐合时有利于出现极端暴雨。沙漠南缘暴雨的水汽源地、输送路径、水汽含量、饱和层厚度与降水量相关，暴雨的水汽源地一般为欧洲和北冰洋，降水区水汽输入以中低层为主，低层比湿大于6 g?kg-1，饱和层位于700 hPa以上；当中高层有来自阿拉伯海、孟加拉湾的由偏南风输送水汽的加入，低层比湿达8 g?kg-1以上、饱和层扩展至750 hPa以下时，可出现极端暴雨。     

哈密市三次暴雨过程水汽特征对比分析

利用常规观测、区域自动站逐小时降水、NCEP/NCAR和GDAS再分析等资料,对比分析了2018－2019年哈密市三次暴雨过程的环流背景、水汽输送、辐合（辐散）和水汽收支等特征。结果表明：三次暴雨过程均发生在巴尔喀什湖地区有低涡、蒙古地区有高压脊的环流背景下,当对流层高层南亚高压中心东移且东部中心强度增强、中亚西风槽前存在强西南急流,对流层中层欧洲高压脊偏强、低涡偏南、西太副高偏西偏北时,有利于暴雨落区偏南、降水强度强,反之暴雨落区偏北、降水偏弱。三次暴雨过程水汽源地、水汽输送路径及水汽贡献有所差异,水汽源地的多源性和源地水汽贡献量的多少会对哈密市降雨的强弱有一定的影响。对流层中低层蒙古的反气旋有利于暖湿空汽沿着河西走廊的偏东急流输送至暴雨区,有利于暴雨的增幅。三次过程不同边界水汽收支量有所差异,东边界的低层和西边界的中高层为水汽的主要输入边界。强降水区各边界水汽净流入的强度、维持时间以及水汽的辐合强度对强降水的发展和维持起关键作用。     

洞庭湖地区的水汽输送来源特征分析

摘 要：利用NCEP／NCAR再分析资料、地面站点资料、引入拉格朗日方法的轨迹模式，定量分析了洞庭湖地区2014-2017夏半年水汽输送来源特征，对比了2017年“6.22”极端降水两个时段的水汽输送来源差异，得到以下结论：洞庭湖地区夏半年的主要输送源地为太平洋（32.3%，水汽输送贡献），孟湾-南海（28.3%），印度洋（26.6%），局部地区水汽输送相对较少，但不可忽视。各源地各月水汽输送具有较大差异，其中4、5月份以太平洋和孟湾-南海水汽输送为主，6、7月份以印度洋水汽输送为主，太平洋、孟湾-南海次之。“6.22”极端降水环流背景：中低纬西太平洋副热带高压稳定维持，洞庭湖地区处于副高西侧的强水汽输送带中，有利于水汽源源不断往暴雨区输送。“6.22”极端降水主要集中在两个时段，其水汽来源具有较大差异。第一个时段的水汽源地主要为印度洋，其次为孟湾-南海，其他源地水汽输送贡献较小，其中欧亚大陆为干冷空气输入。而第二时段局部地区和欧亚大陆无水汽来源，中低层无干冷空气侵入，印度洋，孟湾-南海水汽输送仍占主导地位，太平洋水汽输送明显增多。     

雅安"8·26"特大暴雨的天气分析

2003年8月25日晚8时30分至26日凌晨1时许,四川省雅安市雨城区发生2281mm的特大暴雨,给当地造成了历史罕见的灾情.本文主要从天气学角度,对该降水过程的大尺度环流及天气尺度影响系统、水汽输送及源地、中尺度系统特征和地形作用等进行了分析.结果表明:雅安"8·26"特大暴雨过程是一次典型的登陆热带气旋与"雅安天漏"中尺度地形涡旋相互作用的暴雨过程.此过程产生的大尺度环流背景及天气尺度影响系统是:对流层上层南亚高压一直稳定在青藏高原中部,雅安市上空100hPa为南亚高压的辐散场;对流层中层西太平洋副热带高压主体持续加强西伸,位于南海的 "科罗旺" 台风稳定西进,雅安市处于副高边缘湿润的东南气流和高原切变线前部的辐合上升气流中;对流层低层受对流层中层高原切变线和登陆台风东北侧强东风急流的激发,地形涡旋强烈发展."科罗旺"台风东北侧和副高西南侧,850～700hPa天气尺度的低空偏东急流及其风速脉动,从热力(水汽、感热、潜热输送)和动力两个方面激发暴雨区的中β尺度系统迅速、强烈的发展.暴雨过程的水汽输送主要是靠"科罗旺"强台风的作用,水汽源地主要来自南海.暴雨中的地形作用非常显著,青衣江河谷喇叭口地形和迎风坡对暖湿空气的强迫辐合抬升,对降水有很大的增幅作用,暴雨中心地形雨的比率高达60%以上.     

陕北一次秋季连阴雨过程的天气动力学分析

通过对2007年秋季陕北一次极端连阴雨过程的环流形势、动力结构、水汽输送等分析,结果表明：2007年陕北秋季连阴雨具有雨日长、雨强大、面积广的特点;由于西太平洋副热带高压异常偏北偏西,其外围形成的西南低空急流把充足的水汽输送到陕北;当乌山有阻高建立时,北方冷空气沿脊前下滑,在巴湖形成切断低压,在贝湖形成低涡;贝湖底部分裂小槽南下,冷暖空气在陕北长时间交汇;由于高空西风急流稳定在38°N附近．陕北位于高空急流的出口区,高空急流与副高外围的西南低空急流耦合,提供了持续的上升运动和水汽辐合．从而形成了陕北长时间的连阴雨天气;登陆台风北侧的东风气流为陕北连阴雨期间发生暴雨提供了有利的水汽和不稳定能量。当阻高减弱崩溃,巴湖到新疆有高压脊建立,副热带高压东移南退,陕北上空转为西北气流控制,连阴雨天气结束。     

雅安“8·26”特大暴雨的天气分析

2003年8月25日晚8时30分至26日凌晨1时许,四川省雅安市雨城区发生228．1mm的特大暴雨,给当地造成了历史罕见的灾情。本文主要从天气学角度,对该降水过程的大尺度环流及天气尺度影响系统、水汽输送及源地、中尺度系统特征和地形作用等进行了分析。结果表明：雅安“8·26”特大暴雨过程是一次典型的登陆热带气旋与“雅安天漏”中β尺度地形涡旋相互作用的暴雨过程。此过程产生的大尺度环流背景及天气尺度影响系统是：对流层上层南亚高压一直稳定在青藏高原中部,雅安市上空100hPa为南亚高压的辐散场;对流层中层西太平洋副热带高压主体持续加强西伸,位于南海的“科罗旺”台风稳定西进,雅安市处于副高边缘湿润的东南气流和高原切变线前部的辐合上升气流中;对流层低层受对流层中层高原切变线和登陆台风东北侧强东风急流的激发,地形涡旋强烈发展。“科罗旺”台风东北侧和副高西南侧,850～700hPa天气尺度的低空偏东急流及其风速脉动,从热力（水汽、感热、潜热输送）和动力两个方面激发暴雨区的中β尺度系统迅速、强烈的发展。暴雨过程的水汽输送主要是靠“科罗旺”强台风的作用,水汽源地主要来自南海。暴雨中的地形作用非常显著,青衣江河谷喇叭口地形和迎风坡对暖湿空气的强迫辐合抬升,对降水有很大的增幅作用,暴雨中心地形雨的比率高达60％以上。     

孟加拉湾风暴影响低纬高原的环流和云图特征分析

通过对12个造成云南19次全省性暴雨的孟加拉湾风暴(以下简称孟湾风暴)进行合成分析,得到了孟湾风暴影响低纬高原地区的降水及环流特征,要造成低纬高原地区的暴雨天气过程的风暴中心通常位于孟加拉湾中部及其以东以北地区、副高脊线位于15～20°N之间、西脊点从中国南海到中南半岛、低纬高原处于槽前和副高外围的西南气流控制。孟湾风暴前西南低空急流对强降水的形成具有重要的作用,它一方面起着输送水汽和能量的作用,另一方面又有助于维持必要的动力学条件。卫星云图特征分析表明:风暴在孟加拉湾海域形成后,其云系中不断有中尺度对流云团生成移入低纬高原造成暴雨天气。     

塔里木东风低空急流在南疆暴雨和非暴雨过程中的差异

本文利用1981～2020年南疆台站降水资料和欧洲中心ERA5再分析资料,统计分析了塔里木东风低空急流与南疆降水的关系,通过合成分析,从动热力条件、水汽输送和超地转特性等方面对比分析了塔里木东风低空急流在南疆暴雨和非暴雨过程（即“空急流”过程）中的差异。结果表明：（1）塔里木东风低空急流对南疆暴雨有重要作用,随着降水等级的增强和强降水范围的增大,塔里木东风低空急流的出现比例迅速增多,南疆一半以上的大雨和暴雨日中都伴有塔里木东风低空急流,塔里木东风低空急流在南疆大范围暴雨过程中的出现率高达85.0%。（2）塔里木东风低空急流在南疆暴雨中向西部推进的更远,东风层更厚,并在南疆西部与偏西气流形成一个持久的东西风辐合带;在“空急流”过程中,塔里木盆地中部出现一支较强的偏北气流,切断了塔里木东风低空急流的西伸,使其主要维持在南疆东部,其东风层厚度也较南疆暴雨中略低。（3）与我国季风区“空急流”不同,塔里木东风低空急流的“空急流”具有较大的不稳定性,与南疆暴雨过程中的塔里木东风低空急流一样都具有超地转特性。（4）与塔里木东风低空急流相联系的偏东水汽输送路径是南疆暴雨过程的主要水汽输送通道,而偏西路...     

9615号台风暴雨的环流形势和物理量分析

9615号台风是一个快速西行的台风，给桂东南及住南沿海带来了大风、大雨天气。本文从环流形势入手，并对其物理量进行计算，结果表明：1环流形势分析（1）在台风登陆之前副高势力强大，且稳定控制江南，东风层深厚，有利于中低层东风急流的发展，同时副高与台风之间存在一条稳定的东到东南风气流通道，588线西脊点西伸到100°E以西，加强了水汽的输送。（2）中低层急流发展提供足够的不稳定能量。这次过程，东风急流分布广，风速大，低空东风急流的发展，使得水汽和能量源源不断地由南海输送到桂南和桂西，并供应维持台风暖中心结构的强度…     

2010年7~8月东北地区暴雨过程的水汽输送特征分析

本文根据影响天气系统和雨带位置的不同将2010年7~8月东北地区出现的22个暴雨日划分成了三类暴雨,在以欧拉方法分析了各类暴雨的水汽输送和收支的基础上,利用基于拉格朗日方法的轨迹模式(HYSPLIT v4.9),模拟计算了各类暴雨的水汽输送轨迹、主要通道以及不同源地的水汽贡献。结果表明,影响暴雨的水汽输送通道有三支,一支是沿西太平洋副高边缘东南气流的水汽输送,另一支是起源于南海北部向北偏东气流的水汽输送,第三支是西风带西北气流的水汽输送。第一类暴雨中,来自于西太平洋通道和南海通道的水汽输送大体相当,均很重要,两者可以占总水汽输送的87.4%。第二类暴雨中,水汽输送路径偏东,西太平洋通道的水汽输送贡献可达近70%。第三类暴雨中,虽然西太平洋通道水汽输送仍占主导地位,但北方通道的水汽输送也变得不可忽视。西太平洋通道的水汽沿途损失较小,并主要被输送到东北地区850 hPa及以下的大气之中,而南海通道的水汽沿途损失较多,与北方通道的水汽一样,主要被输送到东北地区850 hPa以上的大气之中。     

2008年初南疆持续性降雪天气过程水汽条件分析

应用2008年NCEP/NCAR全球再分析逐日网格点资料(2.5°×2.5°)和1970-2008年1-2月南疆29个气象站的日降雪量资料,分析了2008年初南疆盆地持续性降雪天气的大气环流形势演变、水汽源地、水汽输送以及低空急流对水汽输送和集中的作用.结果表明,可降水量场与水汽通量矢量场的分布不一致,水汽源地中以北海的水汽输送贡献最大;水汽输送通过西方和东方输送路径、在中层和中低层进行,西方和东方路径均在青藏高原西侧转为西南气流的水汽输送带,700hPa上的水汽输送较500hPa上强;低空西北和西南急流的建立和维持,对水汽长距离的输送至南疆发挥了重要作用.     

持续性梅雨锋暴雨的环流特征分析

重点分析了1999年梅雨季长江中下游地区暴雨集中期大尺度环流特征和主要影响天气系统.认为该期间发生的持续性暴雨是在一种特定的大尺度环流背景下发生的.主要表现为:(1)副高活动有明显的阶段性西进、滞留、东撤,这一特征与中高纬度天气系统的活动密切相关,副高活动直接影响低空急流的水汽输送路径及降水强度;(2)华北高压坝的建立有利于切变线北侧维持偏东风气流,对锋区的稳定起重要作用;(3)高原南侧生成的低涡在沿切变线东移过程中逐渐加强,使梅雨锋中的对流活动加剧,降水加强.     

朔州市"8·12"暴雨分析

利用MICAPS系统资料对2005年8月12日发生在山西朔州市北部的暴雨天气过程的大尺度环流背景和物理量场进行分析。结果表明:这次暴雨天气过程发生在纬向环流向经向环流调整的过程中,西太平洋副热带高压有一次明显的西伸北抬,是一次典型的副高西北侧西南气流型暴雨。降水水汽主要来自南海,中低层的水汽输送十分充沛,并在朔州市北部形成辐合。低空急流的建立,为此次强降水提供了丰富的水汽和位势不稳定能量;过程期间,物理量场表现出强水汽输送辐合及上升运动;冷空气与暖湿气流及特殊地形的综合作用激发出中尺度降水云团,造成此次强降水。     

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。      

封面图说明

正一夏秋季台海区水汽,先靠前期台风■等与副高G_0互动,再借西伸后副高G_(1-2)外围华南东南风急流S_(1-2)、SE_1、E_(2-3)等三支气流(深红色箭头),接力输向西北旱区的动态输送模型。     

新疆西部一次大暴雨过程水汽输送轨迹模拟

在分析2016年7月28日—8月2日新疆西部罕见大暴雨过程环流形势和影响系统的基础上,利用基于拉格朗日方法的轨迹模式HYSPLIT,应用GDAS资料,模拟计算了大暴雨期间不同区域不同高度的水汽输送轨迹、主要通道及不同源地的水汽贡献。结果表明:(1)200 h Pa高空偏西急流、700 h Pa和850 h Pa低空偏东急流及辐合线和500 h Pa稳定"两脊一槽"环流是大暴雨产生的天气背景;(2)大暴雨过程中阿克苏地区北部、伊犁河谷地区和博州地区东部1500、3000和5000 m水汽输送轨迹、主要通道及不同源地的水汽贡献存在差异,其中,阿克苏地区北部1500、3000、5000 m水汽分别主要来自中亚地区、中亚地区、地中海北部,水汽贡献分别占该高度水汽的38%、46%、48%;伊犁河谷地区1500、3000、5000 m水汽分别主要来自哈萨克斯坦、哈萨克斯坦、黑海南部,水汽贡献分别占该高度水汽的100%、50%、68%;博州地区东部1500、3000、5000 m水汽分别主要来自西西伯利亚、中亚地区、东欧,水汽贡献分别占该高度水汽的58%、54%、82%。水汽在输送过程中高度多变,以偏东和偏南路径为主输送到大暴雨区上空;(3)欧洲大陆、西西伯利亚、中亚地区等陆地及黑海、里海等海洋是此次大暴雨水汽主要来源。南疆低层偏东风和辐合线在水汽的聚集及向上输送中发挥了重要作用,高空急流产生的次级环流的下沉气流在将高空水汽向下输送中扮演了重要角色。     

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。     

低空急流在副高西北侧连续性暴雨中的触发作用

利用NCEP1°×1°再分析资料、常规高空及地面资料,对2008年9月22-26日四川盆地西北部连续性暴雨的形成机制进行探讨.结果表明:此次暴雨产生在副高异常强盛和强台风黑格比登陆西进的环流背景下,过程期间500hPa无低值系统影响,暴雨的主要触发系统是副高和台风外围持续强劲的东南风低空急流,持续的东南风低空急流为暴雨区输送了源源不断的水汽和不稳定能量,急流最大风速出口区辐合及地形抬升为暴雨形成提供了辐合上升的动力条件,过程期间暴雨区位于一个稳定正环流的上升支中.另外,冷空气在此次过程中也起到了重要的作用.