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。     

“05．6”华南特大暴雨过程大尺度水汽输送特征

利用NCEP／NCAR再分析资料、FY-2C卫星逐时云顶亮温TBB资料（0．05°×0．05°分辨率）、自动气象站逐时降水资料、实时地面加密观测资料和实况探空资料等,对“05．6”华南持续性暴雨过程期间大尺度水汽输送特征进行了深入分析。结果表明：南海夏季风的活动与本次暴雨过程水汽输送有密切关系。南亚季风在经过中南半岛后与伸入南海的副高西侧气流汇合,使得西南气流发生“S”形转换,从而演变为副热带季风并持续向华南地区输送水汽。暴雨期间,来自南海中北部和孟加拉湾的水汽输送带一直稳定在18°-27°N,水汽通量大值输送带和水汽通量辐合大值带均随高度向北明显倾斜,显示偏南方向的水汽输送特征,来自南海中北部的水汽是最主要源地,而来自孟加拉湾的输送通道仅对本次过程起到补充作用。过程期间,由于南北向净流入明显大于东西向净流出,故华南地区水汽总收支为净流入,水汽净流入量以低层横向（南北）为主,以行星边界层的水汽输入为最大。     

南北半球季风——南北半球大气相互作用的一个重要机制

本文论述了有关南北半球间季风的形成和作用问题。我们认为东半球的南北半部之间产生的季风现象,在大气环流中有着重要的作用。在东半球的赤道区内产生的冬夏季节方向相反的跨赤道气流、季风槽季节位移和经圈环流季节变化都是最明显的。这不仅是太阳高度的季节变化所形成,海陆分布的差异也起了重要的作用。西半球南北半部间无此现象,季风也就不明显。南北半球间各种物理量的经向输送,季风区占了绝大部分,所以,南北半球季风是两个半球间大气相互作用、调整和平衡的一个重要机制。     

1002号台风对四川盆地大暴雨的影响分析

利用逐日NCEP再分析常规观测资料、逐小时自动站资料和卫星云图资料,对2010年7月14—18日发生在四川盆地的大暴雨天气过程进行诊断分析,重点探讨了台风活动对大尺度环流背景、西南低涡形成与维持、水汽及能量输送的作用。结果表明:(1) 本次暴雨是在副热带高压、台风、西南低涡等多个不同尺度系统相互作用下发生的;(2) 台风环流东侧偏南气流和副高西侧偏南气流长时间的融合贯通,一方面有利于“鞍”型场大尺度环流背景稳定和低层西南涡的发展及维持;另一方面两支气流叠加构成输送带,将低纬大量水汽和热量向暴雨区上空输送,有利于暴雨区上空水汽的积聚及形成高能不稳定区;冷暖空气交绥于暴雨区,促使不稳定能量释放,形成大暴雨天气。      

亚洲中部干旱气候研究综述与机理分析

综述了亚洲中部干旱气候若干研究进展,并对亚洲中纬度干旱区形成机理进行了深入分析。依据大尺度气候分类法将全球陆地划分为季风、地中海及西风带气候区,分别对应于年内季节循环中多雨—高温的同位相、反位相及不相关等类型水—热配置特征。亚洲中部干旱区南北部分属地中海和西风带气候区,其不同水—热位相配置又对应于不同的水汽通量及其散度等特征。研究揭示了欧亚大陆中部干旱区形成于降水不足且季节性水—热配置不当,起因于大气环流平均槽脊季节变化引起的大气动力—热力配置,其根源是海陆热力差异及大地形对大气环流强迫的结果。本文还讨论了季风区与非季风区之间平均气流水汽散度的季节性互动,以及行星尺度上不同气候区之间平均气流与瞬变涡动水汽散度之间的配置等问题。     

伊犁河谷一次极端强降水事件水汽特征分析

2016年7月31日至8月1日,新疆伊犁河谷发生了一次极端强降水事件,多站突破降水极值。利用NCEP/NCAR 1°×1°和2.5°×2.5°再分析资料、中国地面卫星雷达三源融合逐小时降水产品、新疆地区常规观测资料、基于地基GPS观测的大气可降水量资料及基于拉格朗日方法的HYSPLIT轨迹模式结果,通过对水汽输送流函数、势函数、水汽输送轨迹和暴雨区水汽收支计算,结合伊犁河谷GPS观测分析,揭示了此次强降水期间的大尺度水汽输送、辐合特征及伊犁河谷局地水汽变化特点。结果表明:（1）强降水期间大西洋及红海均对伊犁河谷的水汽供应具有贡献,河谷处于水汽通量辐合区,向西开口的地形辐合和抬升为局地暴雨的发生提供有利的动力辐合条件。低纬度印度夏季风环流和中纬度大西洋向东输送的气流共同构成伊犁河谷极端降水天气的水汽输送通道,其中印度夏季风西南水汽输送主要集中在对流层低层,对流层中层水汽的输送以大西洋向东气流和低槽自身水汽输送为主。（2）HYSPLIT模拟结果表明暴雨区3000 m中纬度偏西路径的水汽输送最为强盛,偏南路径水汽源于阿拉伯海,对流层底层偏西、偏东路径和中层偏北路径水汽通过垂直运动补充对流层低层的水汽;5000 m水汽输送轨迹以偏西路径和低槽自身携带的水汽为主。（3）降水期间水汽集中在对流层低层,通过垂直输送项向高层输送;强降水时段暴雨区对流层低层南边界水汽流入量迅速增强,中高层水汽流入主要集中在西边界。（4）降水前槽前西南气流造成伊犁河谷测站GPS-PWV明显跃升,强降水时段受印度西南季风影响,测站PWV快速增高并维持,局地GPS-PWV的增加与大尺度水汽输送辐合增强有关。     

济南机场初冬一次连续性大雾过程分析

利用地面气象观测资料、NCEP再分析资料和GDAS资料,结合天气形势、物理量场,并利用轨迹分析方法,对2019年12月7—10日发生在济南机场的持续性大雾天气做了详细分析。结果表明:本次大雾是在稳定的大尺度天气背景下发生的;连续的逆温结构是持续性大雾形成的重要原因;地面辐射冷却和低层冷暖平流有利于大雾的形成和维持;低层弱上升运动配合中层的弱下沉运动有利于大雾的维持和发展;HYSPLIT模式后向轨迹追踪表明,近低层偏南气流的水汽输送是大雾的主要水汽来源,其对大雾的水汽贡献高达61%,西北气流输送的水汽相对较少,其主要表征短波槽后的冷平流及高压前部的弱冷空气,是一支干冷的辐散下沉气流。     

夏季华南降水与水汽输送气流及大气加热场的关系

利用ＣＥＭＷＦ／ＷＭＯ逐日资料分析了１９８２年夏季大尺度水汽输送气流，大气加热场与华南降水的关系。结果表明，来自印度洋，孟加拉湾和西太平洋的两支水汽输送气流都具有３０－６０天振荡特征，并共同影响华南地区的降水；夏季风建立后，华南强降水过程与其上空的加热场有良好的对应关系；视热源与水汽汇的加强（减弱）对应华南地区多（少）雨期。     

台风Dan(9914)的水汽输送特征

利用ECMWF 2.5°×2.5°的再分析资料,用大尺度水汽通量流函数和速度势以及水汽收支对台风Dan(9914)在形成、加强和减弱过程中的水汽输送和收支进行了诊断分析。结果表明:台风Dan西行期的水汽主要从西边界和东边界流入台风,水汽主要是来自于副热带高压南侧偏东气流对水汽的输送;转向北移后则以西边界流入的水汽占主导作用,水汽主要是来自南海。台风Dan的水汽输送主要集中在对流层中低层,一般在925 hPa有最大的水汽总收支。在Dan发生发展的不同时期,由大尺度水汽通量流函数和速度势表示的水汽通量输送和辐合也有明显的变化,表明水汽输送和辐合在Dan的发生发展及消亡过程中有一定作用。     

1999年6月长江中下游梅雨暴雨的环流特征分析

利用客观分析资料和加强观测期资料,对1999年6月发生在我国长江流域的持续性梅雨期降水过程的大尺度环流特征进行了分析,结果表明:(1)1999年梅雨期,我国长江中下游强降水带状分布非常明显,强降水主要发生在长江中下游地区,强降水带呈东西向分布,并且雨带的南北边界非常清楚。(2)在对流层低层,从孟加拉湾来的西风气流和西太平洋副热带高压前缘的东南气流在长江流域维持,为此次强暴雨过程产生和发展提供了有利的大尺度条件。高空急流和低空急流的存在和维持为此次梅雨锋暴雨过程的发生提供了有利的抬升机制,而对流层中低层的中性对流不稳定特征则为持续性暴雨过程的发生提供了有利的不稳定机制。(3)梅雨锋区对流层低层的水汽辐合非常明显,水汽输送主要来自孟加拉湾和西太平洋,同时南海季风槽在向梅雨锋区输送水汽的过程中起到了非常重要的作用,它是热带海洋地区向我国内陆输送水汽的通道。(4)平均纬向风速u对流层高层出现了与高空西风急流与高空东风急流相对应的两个强风速核;径向平均风速v在400 hPa以下层次盛行南风,而在400 hPa以上的高层盛行北风;受两侧下沉气流的制约,梅雨锋降水带南北两侧存在位势不稳定层结中的不稳定能量无法释放,因此没有出现明显的降水。     

El Ni盛期印度夏季风水汽输送在我国华北地区夏季降水异常中的作用

通过对１９５１ ～１９９４ 年我国夏季１６０ 个站降水资料的分析,指出Ｅｌ Ｎｉ珘ｎｏ 盛期在我国华北地区具有显著的降水负异常。为了解释这种降水负异常产生的原因,利用ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ１９４９ ～１９９６ 年再分析资料,分析了夏季印度季风区的水汽输送在东亚季风区水汽输送中的作用。结果表明,印度季风区的水汽输送与我国华北地区的水汽输送有显著的正相关。Ｅｌ Ｎｉ珘ｎｏ期间往往对应着弱印度季风,即Ｅｌ Ｎｉ珘ｎｏ 盛期与弱印度夏季风相联系的弱水汽输送造成了我国华北地区水汽输送的减弱,使得华北地区上空大气中可降水量产生显著负异常,由此导致了负的降水异常。     

A Study of Influencing Systems and Moisture Budget in a Heavy Rainfall in Low Latitude Plateau in China during Early Summer

Analysis of a heavy rainfall in a lower latitude plateau and characteristics of water vapor transportation have been conducted by using conventional data and denser surface data. The results show： （1） the heavy rainfall was caused by a series of mesoscale systems under favorable large-scale conditions when the warm moister air and cold air interacted with each other. At the same time, the coupling between the upper- and lower-level jets was revealed. It is also found that there exists some different characteristics among the main influencing systems of heavy rainfalls in Yunnan, such as the Indian-Myanmar trough and the path of the cold air, compared with those in East and South China. （2） The interaction between mesoscale convergence lines near the ground may be a possible triggering mechanism for the occurrence of mesoscale systems, and the dynamical and thermal dynamical structure of the mesoscale systems was very obvious. The convergence lines may relate closely to the terrain of Yunnan, China. （3） The computation of the water vapor budget reveals that the primary source of water vapor supply for heavy rainfall was in the Bay of Bengal. In this case, the water vapor could be transported into Yunnan even though the amount of water vapor was less than that in the lower troposphere in East and South China. In addition, the analysis for three-dimensional air parcel trajectories better revealed and described the source location and the transportation of water vapor to Yunnan.     

北半球大气质量的平均月际变化

本文根据1930-1939年间北半球逐月海平面平均气压图,计算逐月之间南北两半球大气质量的输送,以及北半球海洋区与大陆区之间的大气质量输送。本文获得以下几点主要的认识: (1)每年自1月至7月北半球的大气质量逐渐减少,自7月至1月则逐渐增加,半年增减的总质量约为10.3×10~(18)克,但半年增加与半年减少期中增减的速度并不一致。 (2)5—6月与10—11月两半球之间的大气质量输送最为强烈。 (3)两半球之间的质量输送一般大于北半球海陆区之间的质量输送。 (4)两半球之间的质量输送主要决定于亚欧大陆区逐月间的大气质量变化。 (5)亚洲区与太平洋区月际大气质量变化异常时,对我国月平均温度距平分布及水旱区域分布有明显的影响。     

中国西北东部地区春季降水及其水汽输送特征

文中使用 1 96 2～ 2 0 0 2年逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料 ,考察了中国西北东部地区春季降水及其水汽输送的气候特征和异常变化。分析表明 ,该地区春季降水时段集中、变率较大 ,具有明显的年际和年代际变化特征 ;水汽主要来源于南部季风区 ,输送路径集中于青藏高原和偏南方向 ,偏东方向输送相对较弱 ,而且西太平洋副高和高原对输送路径具有显著影响 ;多雨年的异常水汽输送主要来源于偏东方向海洋上的异常向西输送和前期由菲律宾及其北部海区的向北输送 ;对异常水汽通量进行分解后发现 :由环流异常引起的平均水汽输送在多数年份的降水正异常过程中起主导作用 ,而平均环流对异常水汽的前期输送对于局地降水异常也有一定贡献 ;多雨年的环流异常集中表现为高度场上位于中国东北地区的正异常中心 ,这有利于偏东、偏南的异常水汽输送到西北东部。结果初步认为西北东部地区的空中水汽资源具有一定的补偿能力和利用潜力 ,该地区是维系西北内陆地区空中水资源乃至水分循环过程的水汽输送关键区     

1979年夏季我国东部各纬带水汽输送周期振荡的初步分析

本文根据1979年5—8月逐日850hPa的探空和测风资料计算了我国东部各纬度带平均的经向水汽输送,并进行了功率谱分析。结果发现与我国夏季雨带季节性北移紧密联系的水汽输送随着地理位置的变化呈现明显不同振荡特性。南海到华南地区,存在准40天和4天左右的显著周期;长江流域存在80天和8天左右的显著周期;华北地区存在5天左右的显著周期。并且综合分析表明,我国华南和东部地区的降水也呈现出40—50天的振荡特性,且与来自南海地区水汽输送的变化位相一致。      

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。     

2017年盛夏湖南持续性暴雨过程的水汽输送和收支特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,首先分析了2017年6月下旬至7月初湖南持续性暴雨天气过程的环流背景和大尺度水汽输送特征,然后引入NOAA的轨迹模式HYSPLIT,分阶段定量分析了暴雨的水汽输送特征以及区域水汽收支情况。结果表明：天气系统的有效配置和稳定维持是强降雨持续的主要原因,持续性暴雨与全球范围的水汽输送和水汽辐合相联系,低空急流的演变和进退与暴雨落区和强度的演变关系密切。影响此次强降水过程的水汽通道主要有三支,第一支由索马里越赤道急流经孟加拉湾和我国西南地区输入暴雨区,第二支由印度洋中东部越赤道气流经孟加拉湾南部和南海北部输入暴雨区,第三支由来自南半球的越赤道气流自南海南部一路北上输入暴雨区,第三阶段还有一支水汽由赤道西太平洋穿越菲律宾进入南海后再北上输入暴雨区。过程第一、二阶段的水汽输送主要来自孟加拉湾,其次是南海,第三阶段来自孟加拉湾和南海（包括西太平洋）的水汽输送各占一半。受地形影响,孟加拉湾通道的水汽主要输送至暴雨区700 hPa,其他来自低纬洋面的通道水汽主要输送到850 hPa及以下各层。暴雨区水汽输入主要来自南边界和西边界,且主要由低层输入暴雨区,以水平水汽通量辐合的形式在暴雨区上空低层大量汇聚,经由强烈的垂直上升运动输送至对流层中高层积累和凝结,从而导致降水的产生,降水的强弱与边界水汽输入和区域水汽辐合的强弱变化一致。     

西北地区春、夏季降水的水汽输送特征

运用1960—1997年内NCEP/NCAR的格点为2.5°×2.5°多个再分析气象要素资料以及西北地区95个加密测站降水资料,通过相关分析、合成分析等诊断方法对影响西北地区春、夏季降水的整层大气的水汽水平输送特征、各层水汽垂直输送特征以及西北地区春、夏季各个边界区域水汽输送特征进行了系列研究,揭示了西北地区季节性降水的水汽源以及水汽源三维输送路径特征;同时阐述了西北地区季节性降水与同期空中水汽含量显著性相关的原因。并用西北地区干、湿年份相关气象要素场对本文的一些分析结果进行了验证。     

1981—2000年四川夏季暴雨大尺度环流背景特征

利用四川盆地及周边地区1981—2000年逐日降雨量资料和ECMWF逐日4次再分析资料,合成分析近20 a发生在四川夏季的22次典型暴雨过程的大尺度环流背景特征。结果表明,四川夏季暴雨的发生具有显著的轴向分布性和区域移动性特征。西伸的西太平洋副热带高压、北上东进的伊朗高压及高原东部的弱高压、活跃的孟加拉低压和影响四川北部的中高纬长波分裂的低压槽共同作用形成了四川暴雨发生阶段的特殊的＂鞍＂型大尺度环流背景。在＂鞍＂型大尺度环流背景下,有利于西南支孟加拉湾水汽和南海水汽输送在四川盆地形成低层辐合,同时在高层形成西南—东北的轴向急流辐合带,水汽输送散度负的大值区即为暴雨发生的主要落区。此外,四川北部在两高压相夹下,有利于高纬度大尺度的两高一脊环流调整产生的弱槽携带冷空气影响四川盆地,形成高层弱冷干与低层强暖湿的强垂直对流不稳定。对比40 a四川夏季平均环流可知,导致四川夏季暴雨发生的＂鞍＂型大尺度环流背景特征极为显著,具体表现为：西太平洋副热带高压西伸到110°E附近,青藏高原西侧伊朗高压偏北、青藏高原高层南压高压偏东,而高原低层有弱高压,四川北部冷槽显著偏南。