中国东部夏季暴雨的年代际跃变及其大尺度环流背景

本文利用1960~2011年中国东部地面测站的逐日降水资料和JRA-55再分析资料探讨了夏季暴雨分布的年代际跃变及其相关联的大尺度环流异常特征。基于暴雨频数和占比(夏季暴雨占比是指5~8月暴雨降水量对总降水量的贡献百分比)的分析结果表明:中国东部夏季暴雨分布在20世纪70年代末和90年代初经历两次反相的经向"三极子"跃变。中国东部夏季暴雨的年代际演变过程可分为三个时段:1960~1979年为华南和华北暴雨偏多、江淮流域暴雨偏少的经向"三极子"分布;1980~1991年为南方和华北暴雨偏少、江淮流域暴雨偏多的经向三极子"分布;1992~2011年为南方暴雨显著偏多、华北暴雨持续偏少,逐渐形成经向"偶极子"分布,并导致近十多年我国夏季"南涝北旱"的整体格局。1970年代末(1990年代初)跃变相关联的大尺度环流异常配置:东亚夏季风的减弱(增强),西太平洋副高的增强西伸但南撤(北抬),南亚高压的减弱南缩(增强东扩),以及蒙古高原中低层的气旋式(反气旋式)环流异常。与此同时,低层局地环流也发生调整:华北和黄淮地区以及华南和江南地区均为反气旋式(气旋式)环流异常,而江淮流域和四川盆地受控于风场切变式辐合(辐散)异常;涡度场发生相应变化,南北方大部分地区的负(正)涡度异常不(有)利于低涡的发展,而江淮流域和四川盆地的正(负)涡度异常有(不)利于低涡的发展,进而引发江南和华南暴雨减少(增加)、江淮流域和四川盆地暴雨增加(减少)、黄淮和华北暴雨减少(增加)的经向"三极子"跃变。     

嘉兴市“1999．6”连续暴雨过程的成因及环流的特殊性

1999年6月24日到7月1日浙江省嘉兴市出现连续暴雨过程．500hPa环流特征与以往梅汛期不同,中低层华北高压少动,西南急流明显,稳定的中低层切变和江淮气旋发生发展,水汽通量散度及θse为这次降水提供了重要和必要条件。     

一次华北冷涡暴雨过程的诊断分析

利用常规资料、自动站资料和T213 1°×1°格点再分析场资料对2007年7月1～2日湖北省的暴雨天气过程进行了分析。结果表明这次暴雨过程是在有利的高、中、低层系统配置下,由华北冷涡带动干冷空气南下,与副热带高压外围的暖湿气流在江淮流域交汇而形成的。干冷空气南侵在暴雨区北侧形成了明显的湿度锋和能量锋,在低层辐合区造成明显的湿度锋锋生触发了中尺度系统的发生发展。     

中部东部降水偏少 东北华北气温偏高

8月,我国中部和东部的大部地区降水偏少,华北、东北地区南部和西北地区东部汛期少雨;华北、东北等地气温偏高。 天气概况 上旬,江淮等地有一次大范围强暴雨过程;中旬,仅浙江及华南等地有暴雨;下旬,全国无暴雨过程。北方全月无暴雨过程。 本月的降水量,除江淮地区西部(180—250mm)、云南的部分地区(300mm以上)     

1991 年江淮特大暴雨的平均云图特征

利用平均云图资料分析1991年汛期江淮特大暴雨的大尺度云系的空间分布特征。结果表明:暴雨时期有三条云带伸向江淮地区。水汽通道主要有两条:分别为南海和孟加拉湾，它显示了低纬度向中纬度的水汽输送作用。文中还分析了青藏高压对江淮暴雨的作用。     

2008年5—9月我国主要暴雨天气过程(续)

3 7月主要暴雨天气过程 3.1 6月30日至7月2日华北、江淮及西南暴雨 受500 hPa低槽和中低层西南低涡影响,6月30日至7月2日华北、江淮及西南地区出现暴雨天气.其中,6月30日至7月1日强降水主要集中在两片区域(图3),一是津、冀、鲁、豫区(华北暴雨区),二是云南、四川、陕南区(西南暴雨区).华北暴雨区共有19站出现暴雨,其中河南清丰、内黄及山东济宁3站下了大暴雨,清丰站雨量为178.1 mm,后两站雨量均为104.0mm;西南暴雨区共有24站出现暴雨,其中6站下了大暴雨(四川4站、云南2站),最大降水出现在云南镇雄(172.0 mm),其次为云南威信(141.8 mm).     

我国重大天气灾害的形成机理和预测理论研究进展

(1)进一步完善了长江中下游暴雨系统物理模型研究. A.分析研究了强暴雨系统对中纬度乌拉尔阻塞高压短期变动的响应关系以及副热带高压对长江中下游地区发生强暴雨和干旱的影响和作用.强调了副热带高压短期变动很大程度上受制于亚洲中高纬地区自西向东传播的罗斯贝波的作用.初步建立了青藏高原低涡对江淮流域暴雨过程产生影响的概念模型.     

全国大部气温偏高 东部地区出现连阴雨

本月全国大部地区偏暖,冷空气势力偏东、偏弱。孟加拉湾低槽稳定,南支系统活跃,副热带高压偏强。冷暖空气交绥于我国东部地区,使华北中部和南部、黄淮、江淮以及江南等地中旬出现连阴雨天气,淮河流域出现暴雨。     

1981-2015年中国95°E以东区域性暴雨过程时、空分布特征

基于1981-2015年中国逐日降水量加密观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用主、客观相结合的方法,以天气过程为单元建立了中国95°E以东地区及其6个子区的区域性暴雨过程个例谱,进一步使用小波功率谱、9点二项式平滑及离差平方和聚类等方法剖析了中国95°E以东区域性暴雨过程的时、空分布统计特征。结果表明:（1）中国95°E以东区域性暴雨过程平均年总次数接近30次;其中,江淮流域是出现区域性暴雨过程最多的子区,平均为19次/a;其次为华南和西南地区东部,平均为10.5和5.8次/a;东北地区、华北和西北地区东部平均仅为1-3次/a。（2）中国95°E以东及各子区区域性暴雨过程次数的年及年代际变化主要表现为波动特征,各子区中江淮流域与中国95°E以东地区的年及年代际波动变化最为一致;华南与西南地区、东北地区与华北的波动变化互为显著的正相关。中国95°E以东及各子区区域性暴雨过程年总次数都表现出2-4 a的周期变化,此外,江淮流域、华南和西北地区东部还表现出6-10 a的周期变化,华北表现出13-17 a的周期变化。（3）中国95°E以东区域性暴雨过程总体呈夏季最多、冬季最少、春季多于秋季的分布特征,其中以7月出现次数最多。各子区中,江淮流域和西南地区东部区域性暴雨过程以6、7月最多,华南以5、6月最多;东北地区、华北、西北地区东部集中出现在7、8月。（4）中国95°E以东地区的极端区域性暴雨过程可划分为7种分布类型。第Ⅰ-Ⅳ型强降雨区从江南南部和华南呈阶梯状逐步北抬至黄淮和四川盆地东部一带,第Ⅴ-Ⅶ型除在东南沿海均有强降雨区外,第Ⅴ型在华南东部至江淮、第Ⅵ型在黄淮北部至东北地区中南部、第Ⅶ型在黄淮西部和华北中南部还分布有强降雨区。      

春季江淮气旋及影响的统计分析

以Lu[1]改进的温带气旋识别方法为基础,结合江苏省73个人工气象观测站的降水资料,统计分析了近35年来春季江淮气旋及其与江苏春季暴雨的关系。结果表明,近35年来,春季江淮气旋发生的次数呈现趋势性递减的变化,其源地主要集中在安徽西南部的大别山东侧和西北部的淮河上游平原。江淮气旋对沿江苏南的春季暴雨有重要影响,而对淮北地区暴雨的影响最弱,给江苏春季带来区域性暴雨的江淮气旋主要是介于中尺度和天气尺度之间的次天气尺度系统。引起淮北和江淮之间两个区域暴雨的江淮气旋源于皖、豫、鲁三省交界处的比例较高。春季江淮气旋造成的暴雨区主要位于气旋中心附近和气旋的南部。其中,淮北地区雨区主要位于气旋中心附近,沿江苏南的雨区在气旋中心和南部均有分布。气旋中心涡度和风速大小、低空西南急流的位置和水汽通量辐合的位置是暴雨落区差异的主要原因。     

1960-2011年辽宁省大暴雨时空分布特征

利用1960-2011年辽宁省61个国家气象站地面20-20时降水及逐小时降水观测资料,统计分析辽宁大暴雨时空分布特征。结果表明：辽宁省年平均大暴雨日数为6.5 d,年平均影响范围为17.5站次,两个大暴雨多发区分别位于辽宁东南部和南至西南沿海地区。辽宁东南部大暴雨多发区由于受台风、江淮气旋、华北气旋和蒙古气旋等多种系统及地形影响,易出现区域性和局地性大暴雨,大暴雨发生次数较多,降水量变化较大;降水量和降雨强度极值均较大,大暴雨中心出现在凤城,降雨强度最大达212 mm/h^-1。南至西南沿海大暴雨多发区易受台风和华北气旋及地形影响,以区域性大暴雨为主,降水量和降雨强度极值也较大,但最大降水量和降雨强度极值均与大暴雨日数的中心不一致。区域性大暴雨的降水量极值对大暴雨降水量极值的贡献最大。大暴雨平均降雨强度的逐时变化呈单峰型分布,08时降雨强度达最强,20时降雨强度最弱。辽宁省大暴雨日集中出现在7月下旬至8月上旬,8月大暴雨日略多于7 月。最早和最晚区域性大暴雨均是受江淮气旋影响,并出现在辽宁省南部地区。大暴雨日数具有明显的周期变化,主要年代际变化周期为10 a。区域性和局地性大暴雨主要周期分别为36 a和10 a。预计未来6 a辽宁省仍处于大暴雨较多的阶段,并可能多以局地性大暴雨的形式出现。     

LOW FREQUENCY OSCILLATION IN EAST ASIA DURING THE 1991 EXCESSIVELY HEAVY RAIN OVER THE CHANGJIANG-HUAIHE RIVER BASIN

The activity of low frequency oscillation (LFO) widely exists in East Asia during the period of1991 excessively heavy rain over the Changjiang-Huaihe River Basin (Jianghuai).Both the rainfallamount of Jianghuai and the atmosphere from subtropical area to mid-high latitudes have thedominant period of 10—20 d,while the atmospheres in tropical area and high latitudes have thedominant period of 30—60 d.Compared with normal Meiyu season,the anomaly of the 1991 Meiyu process may be reflectedin the following two low frequency synoptic events:(a) The Meiyu process onsets extremely early(in the second dekad of May,which is nearly one month earlier than in normal Meiyu) and isimmediately followed by the first episode of heavy rain.(b) In the first dekad of July,there occursthe heaviest episode of rainfall of the whole Meiyu season,and it is even the heaviest rainfall forthe recent 30 years in China.For these two periods,corresponding to the adjustment of large-scalesituation from“double blocking high”to“bipolar blocking high”,the propagation direction of LFOin East Asia has a distinct seasonal variation,from eastward/northward propagation (passingthrough Jianghuai) during the first episode to westward/southward propagation during the thirdepisode.Oscillations of different frequency bands are superposed in phase.The LFO activity of thecold and warm/moist airs over Jianghuai can be strengthened through those LFO propagationprocesses in East Asia,although they may have different directions in three episodes.Particularly,the eastward (westward) propagation in low latitudes makes the southwest (southeast) airflowtransport intensively the low frequency warm/moist air to the south of Jianghuai from the IndianOcean (tropical West Pacific Ocean) in the first (third) episode.Such warm/moist airs meet andinteract with the cold air which vigorously invades Jianghuai persistently,and finally three episodesof heavy rain occur in mode of LFO.     

1991年江淮暴雨时期的能量和水汽循环研究

通过对 1991年 5～ 7月江淮暴雨期全球范围的水汽输送和不同降水过程中江淮暴雨区及其临近区域的水汽收支和视热源和视水汽汇的计算分析得到了以下结论 :( 1)从水汽输送的机制来看 ,一方面 ,有大量的水汽以定常涡动的方式从孟加拉湾及南海输送到中国江淮地区 ;另一方面 ,江淮地区的瞬变涡动水汽向北输出 ,这可能与江淮地区频繁活动的α和β中尺度系统有关 ,它们将江淮地区汇集的充沛的水汽除了大部分以降水形式降下外 ,剩余部分继续向水汽较少的高纬地区输出 ,以维持全球水汽的平衡。( 2 )在降水过程中 ,局地蒸发项在水汽的供应中或再循环中十分重要 ,其数值一般为降水量的 13 ～ 12 ,这与1998年的降水情况相似。( 3 )在降水过程中 ,暴雨区的水汽主要是从南边界和西边界流入的 ,东边界和北边界则流出 ,并且水汽的流入、流出主要在中低层进行。 (a)在流入边界上 ,水汽通量的垂直分布存在差异 ,暴雨区西边界和南边界的水汽流入的垂直差异可能与其所在的地理位置有密切关系。 (b)对于暴雨区 ,不同强度的降水过程水汽的主要来源有所不同。( 4)在 5次降水过程中 ,视热源和视水汽汇的较大值对应降水的大值区 ,表明了水汽凝结加热对大气加热所起的主要作用。梅雨期降水 ,以对流性降水为主 ,对流活动随季节变化     

JFSAS静止锋预报产品在中国强降水落区上的释用

利用2005～2011年5月保存的部分日本数值预报传真图资料,分析JFSAS图中静止锋的活动规律、及与之对应的12h前后08时天气图中大雨、暴雨、大暴雨区域存在的关系,辅助分析对应时段的预报降水图,得出以下主要结论:①静止锋对强降水预报有较好的指示意义;②静止锋锋区、暖区、冷区、延长线上均有强降水发生,且强降水对应静止锋的位置不是唯一的;③利用静止锋预报,既能判别降水预报图中强降水落区的可用性,又能对降水强度进行一定程度的修正;④当长时间持续预报静止锋活动时,往往与黄淮、江淮、江南、华南等地持续性暴雨过程相关联。     

大范围持续暴雪过程中多种影响系统的对比分析

持续48 h的大范围雨转暴雪天气先后影响了陕西、山西、河北、北京、天津、辽宁等地,华北地区降雪量15—30 mm。此次过程中地面影响系统复杂,有华北锢囚锋、江淮气旋、北路冷锋。利用准地转理论、凝结函数法、垂直剖面分析和常规观测资料、GFS 0.5°×0.5°再分析资料等,对比分析了华北锢囚锋和江淮气旋在降雪量和降水效率、水汽和动力条件、垂直结构等方面的特征和差异,并描述了多种地面影响系统的演变和相互作用。结果表明:（1）在降雪量和效率上,华北锢囚锋降雪量小于江淮气旋,华北锢囚锋主要影响华北西部,降雪持续24 h,江淮气旋主要影响华北中东部,降雪持续30 h;降水前半段华北锢囚锋降水效率为0.76,江淮气旋为0.58,降水后半段两者均为1.5。（2）在水汽条件上,华北锢囚锋明显弱于江淮气旋,华北锢囚锋水汽通道在700 hPa上,来自西南地区,而江淮气旋在700和850 hPa上,来自西南地区和东海;华北锢囚锋水汽含量中心和水汽辐合中心主要集中在近地面层锢囚锋附近,而江淮气旋在800—600 hPa气旋北侧偏南气流里。（3）在动力条件上,华北锢囚锋明显弱于江淮气旋,华北锢囚锋南段涡度平流垂直微差项起主要作用,北段温度平流拉普拉斯项起主要作用,江淮气旋温度平流的拉普拉斯项和涡度平流的垂直微差项均起到重要作用。（4）在垂直结构上,江淮气旋锢囚时为冷式锢囚,并有北路冷锋楔入其暖锋下面,强度明显强于华北锢囚锋。（5）在演变和相互作用上,江淮气旋的北上减弱了华北锢囚锋;北路冷锋对随江淮气旋北上的暖湿气流起到“冷垫”抬升作用。      

1880—2010年中国东部夏季降水年代际变化特征

利用1880—2010年中国东部66站夏季降水数据,开展夏季长序列降水的年代际变化特征研究。结果表明,中国东部夏季降水年代际变化特征显著,华北、江淮和华南地区存在明显的差异。经验正交分解结果表明,偶极型("-+"和"+-")和三极型("+-+"和"-+-")分布是中国东部夏季的两种主要降水模态。夏季500 h Pa高度场年代际分量与同期太平洋SST典型相关分析(BP-CCA)得出,太平洋年代际振荡(PDO,Pacific Decadal Oscillation)正位相可以激发出负的PJ型遥相关波列,导致长江中下游地区降水偏多,华北降水偏少;反之亦然。同时,通过滑动相关分析发现,中国东部不同区域的夏季降水对PDO不同位相的响应特征存在差异。     

基于Cloudsat的降水云和非降水云垂直特征

降水云是人工增雨作业的主要对象,了解降水云系的垂直结构对于人工增雨可播条件的选择至关重要。利用Cloudsat卫星2008年3月—2009年2月资料,首先通过大量个例分析并结合地面降水量观测验证Cloudsat卫星识别降水云方法的合理性,在此基础上,统计分析了华北和江淮地区降水云与非降水云的垂直结构特征。统计结果表明:降水云与非降水云垂直结构存在明显差异, 两地区降水云云底高度都在2 km以下,非降水云的云底高度以高于2 km为主。两地区单层降水云云厚以大于6 km为主,多层降水云云厚以2~4 km为主,非降水云云厚以小于2 km为主。两地区降水云夹层厚度集中于1~2 km,非降水云夹层厚度集中在4 km以上。江淮地区多层云降水频率略高于华北地区。     

近40年夏季江苏引发暴雨的江淮气旋统计分析

使用Lu(2017)改进的温带气旋识别和追踪方法得出的江淮气旋资料,统计分析了近40年夏季江苏引发暴雨的江淮气旋概况、路径、形势特征和对应暴雨的主要落区。结果表明,夏季江淮气旋造成江苏暴雨的频次空间上在江淮之间最多,并向北和向南依次递减;时间上在6月最多,约占该月暴雨总次数的1/3。致暴江淮气旋暴雨落区与江淮气旋的路径有一定的对应关系,在淮北和江淮地区,暴雨在致暴江淮气旋过境地区均匀分布,但在苏南地区,暴雨主要集中在苏南的中西部。致暴江淮气旋天气形势可分为偏西气流型和低槽型两类,其中低槽型出现的次数约为偏西气流型的2倍。偏西气流型暴雨区位于500hPa南侧暖湿的西南气流与北侧西北气流的过渡带中,低槽型暴雨区位于槽前西南气流中。850hPa两种类型基本相似,都为闭合的低涡,且低涡位置相比于700hPa明显南移。江淮和苏南地区的暴雨落区大都位于700和850hPa低涡中心的南侧、700hPa急流的北部和850hPa急流的北侧。偏西气流型和低槽型造成的暴雨范围基本相当,但低槽型产生的暴雨量要大于偏西气流型。     

一次江淮暴雨过程中干空气侵入的诊断分析

利用中尺度数值模式MM5(V3)，对2003年7月4日20时至5日20时发生在江淮地区的一次梅雨锋暴雨过程进行模拟，并采用模式输出的具有较高分辨率和动力协调性的网格资料，就干空气侵入及其对暴雨过程的作用进行了诊断研冤。结果表明，此次暴雨过程中有明显的干空气侵入，且干空气侵入对暴雨过程产生重要作用：干空气侵入将对流层高层高位涡带入低层，促进了对流层低层气旋及对流运动的发展，继而引起降水的增强。     

我国秋季连阴雨的气候特征及大气环流特征

采用1961—2010年全国753站逐日降水资料,给出了我国秋季连阴雨的定义,分析我国秋季连阴雨和不同级别(5~7 d、8~10 d和11 d及以上)秋季连阴雨的气候特征;将我国秋季连阴雨划分为华北、西南、江淮和华南地区4区,并分析华北地区秋季连阴雨期间和不同级别秋季连阴雨期间的大气环流特征。结果表明:1)我国秋季连阴雨及不同级别秋季连阴雨50 a累计频次在长江中上游地区较大,黄河以北地区较小;随着连阴雨级别的增加,连阴雨频次大值区由东南地区移向西南地区;频次标准差与频次的分布特征类似。2)华北地区连阴雨及不同级别连阴雨期间,巴尔喀什湖与贝加尔湖间的阻塞高压增强,850 h Pa上增强的偏北和偏南气流交汇于华北地区,500 h Pa上东亚大槽槽后偏北气流引导北方冷空气南下,副热带高压西侧偏南气流引导南方暖空气北上,冷、暖空气在华北地区交汇,易形成连阴雨天气。