1998年夏季风爆发前后南海地区的水汽输送和水汽收支

利用NCEP逐日再分析资料、Micaps系统提供的气象观测资料及局地经向环流线性诊断模式，定量分析了2003年夏季东亚地区局地经向环流的演变情况。结果表明：(1)东亚地区夏季雨带的移动与局地经向环流的演变紧密联系。当淮河流域发生强降水时，在淮河流域上升和华南地区下沉的副热带季风环流圈尤为显著，该环流圈主要由潜热加热、热量垂直输送、温度平流和西风动量经向输送等物理因子所驱动；(2)潜热加热主要影响副热带季风环流上升支的强度，反映了梅雨锋对流系统的重要作用；(3)热量垂直输送、温度平流及西风动量经向输送则主要影响副热带季风环流上升支的北移，其中热量垂直输送、与强(弱)斜压槽活动有关的经向温度平流和涡动西风动量经向输送(纬向温度平流和平均西风动量经向输送)对上升支北移的作用在华南地区汛期后期(在其余夏季降水阶段)较突出。以上这些物理因子具有预报东亚地区局地经向环流演变和雨带移动的参考价值。     

长江流域持续性暴雨研究进展

目前有关于长江流域持续性暴雨的研究非常多,其中关注的主要热点除副热带高压、阻塞高压和基于以上因子的征兆环流模型外,还包括高低空急流、季风环流、低频振荡、与加热场异常的相关研究等方面,根据研究进展,副热带高压偏南偏西、阻塞高压形势维持而乌拉尔山阻塞高压崩溃或减弱、东亚夏季风环流偏弱、邻近海域海温异常、高、低空急流、征兆环流模型等均可作为长江流域持续性暴雨的预报因子。其中高、低空急流时效性较短,季风环流和低频振荡虽对于长江流域持续性暴雨发生发展有重要作用,但其具体机制仍待进一步研究。     

长江流域持续性暴雨研究进展

目前有关于长江流域持续性暴雨的研究非常多,其中关注的主要热点除副热带高压、阻塞高压和基于以上因子的征兆环流模型外,还包括高低空急流、季风环流、低频振荡、与加热场异常的相关研究等方面,根据研究进展,副热带高压偏南偏西、阻塞高压形势维持而乌拉尔山阻塞高压崩溃或减弱、东亚夏季风环流偏弱、邻近海域海温异常、高、低空急流、征兆环流模型等均可作为长江流域持续性暴雨的预报因子.其中高、低空急流时效性较短,季风环流和低频振荡虽对于长江流域持续性暴雨发生发展有重要作用,但其具体机制仍待进一步研究.     

2015年11月中国南方降水异常定量诊断

利用NCEP/FNL再分析资料和地面月降水量资料,应用局地经向环流诊断方程对2015年11月中国南方地区降水异常进行定量诊断,并结合对应天气形势分析了其形成原因。结果表明： 1) 潜热加热、平均纬向温度平流、平均西风动量经向输送是导致2015年11月中国南方地区持续性降水天气形成的主要物理因子;2) 2015年11月来自热带海洋的水汽输送明显偏强,水汽在中国南方地区辐合抬升,其凝结潜热加热对经向环流上升支的正贡献较大;3) 中国南方地区受孟加拉湾槽前的西南风和西太平洋副热带高压西北侧的西南风控制,以暖平流为主,是平均纬向温度平流对南方地区经向环流上升支起正贡献的主要原因;4) 中国南方地区位于高空西风急流入口区反气旋切变一侧,受高层辐散抽吸影响,激发的上升运动是西风动量纬向平流对南方地区降水异常起正贡献的主要原因。     

2007年6月粤东持续性暴雨的成因分析

为了探讨2007年6月7-10日广东东部和珠江三角洲地区持续性暴雨的成因,使用常规气象观测资料、自动站资料以及NCEP的1°×1°的分析资料对这次过程环流特征和影响系统进行分析,同时使用局地经向环流线性诊断模式对这次过程进行模拟诊断.结果表明:这次粤东暴雨过程是在我国中高纬度稳定的两槽一脊的环流形势下,先后受东槽引导从华东沿海南下冷空气和受从西南地区不断东南移短波槽和低涡引导南下的冷空气影响,在华南北部形成稳定的锋面低槽和低空切变线,有利于水汽的辐合和雨带维持;孟加拉湾的西南急流和副高西侧南海西南气流是两支主要水汽输送带;此次暴雨与暴雨区上空中低层正(负)、高层负(正)的垂直螺旋度(散度)变化密切相关.中高纬度和低纬度系统共同影响以及暴雨区高层和低层动力热力条件配合,使得局地经向环流异常,造成了此次持续性强降水.定量诊断结果表明,在各个动力和热力因子中,潜热加热作用对这次暴雨过程贡献最大,此外反映西风急流和斜压槽活动的西风动量平流以及反映北方弱冷空气作用的水平温度平流也有一定的作用.     

广东6月持续性暴雨期间的大气环流异常

利用1979—2011年共33年广东86个观测站日降水和全球大气多要素日平均资料,分析广东前汛期降水异常(包括暴雨和无雨)的环流特征。结果表明,广东6月持续性暴雨和持续性无雨期间大气存在显著的经向遥相关波列,其中,持续性暴雨过程波列更完整,非持续性暴雨(或非持续性无雨)则波列不显著,而4、5月的持续性暴雨或持续性无雨过程都没有波列出现。在经向波列存在的情况下,对流层中高层大气西风带环流经向度增大、槽脊发展增强,中高纬度这种持续稳定的环流形势,有利于冷空气和高空槽影响华南;在高层200 hPa,华南处于偏西风和西南风异常之间的气流辐散区域,有利于高层辐散;对流层中低层西太平洋副热带高压偏强、西脊点偏西,华南上升、南海下沉的垂直异常经圈环流建立;同时对流层低层来源于印度和孟加拉湾北部以及热带太平洋的水汽输送明显加强,从而为持续性暴雨过程提供有利的环流背景以及暴雨区所需的动力和水汽条件,可见经向波列通过对流层高、中、低层大气环流异常影响持续性暴雨。在没有经向波列的情况下,当500 hPa华南地区有西风槽活动、850 hPa南海北部西风偏强,广东局地动力上升条件和水汽输送条件达到一定程度,则只能出现非持续性暴雨。因此,经向波列可为区分持续暴雨与非持续暴雨预报提供参考。与广东降水持续异常相关的经向波列受中高纬度罗斯贝波、热带对流以及中低纬度太平洋地区大气异常等多方面的共同影响。     

1998年夏季热带内外大气低频振荡特征分析

利用纬向平均的局地经向环流模式，对1984年南海地区4月28日～5月31日每日两个时次的局地平均经向环流进行模拟。模拟结果与观测结果吻合，反映出1984年南海夏季风形势的建立是一个经历反复的过程。此外，用诊断分析的方法通过计算各动力和热力强迫因子对季风经向环流的贡献，发现驱动1984年南海夏季风经向环流的首要因子是潜热加热项，主要由北部凝结加热，南部蒸发冷却的经向不均匀加热场分布使得潜热加热对环流的作用为正。温度垂直对流输送项的作用次之，该项的分布在南海北部的值为正、南部值近似为零，这种分布形势也使该因子能单独引起一个正季风环流。第三大因子是纬向温度平流输送项，在南海地区北部有暖平流，南部冷平流的温度平流分布形势对季风环流也起正的作用。而对季风中断期的因子分析表明：潜热加热及纬向温度平流的作用与正季风环流建立期完全相反，温度垂直对流的正作用也大大减弱。     

南海夏季风爆发早晚的经向环流异常的机理研究

南海夏季风爆发与东亚地区的局地经向环流密切相关.本文利用线性局地经向环流诊断模式,定量诊断分析了1979~2003年5月1~15日的局地经向环流及其在夏季风爆发早晚年的差异,分析找出了在该关键时段对经向环流异常有正贡献的主要因子,从而确立影响季风爆发的相应天气过程及贡献机制.结果表明,在季风爆发早年期间,局地经向环流异常呈现为"Hadley环流"形态:上升运动(下沉运动)影响南海中北部(江淮地区),低空非地转南风(北风)影响南海中南部(华南和江南地区).季风爆发晚年的情况则与季风爆发早年相反.对造成经向环流异常的各个因子进行定量分析发现,经向分布不均匀的潜热加热的贡献作用最大,其次是温度平流和西风动量输送过程,与越赤道气流有关的边界效应则对南海中南部的低空南风有一定贡献.相应的天气学分析表明,季风爆发偏早年的副热带高空急流强度偏强且位置偏南,其动量输送过程导致对流层上层出现非地转南风、急流轴南侧(北侧)的华南(华北)地区出现高空辐散(辐合)和低层辐合上升(辐散下沉).与此同时,中纬度西风带扰动的南下和副热带高压脊从南海地区的撤出,中低层温度平流导致华中地区冷却和南海中北部增暖,进一步加强低纬地区上升、中纬地区下沉的经向环流异常.华南地区异常的非地转北风与南海中南部异常的非地转南风,显著加强了南海中北部的低空水汽辐合和对流潜热释放,从而激发出强烈上升运动.由此可见,中低纬天气系统配置能有效调节中国东部及南海地区的潜热加热和冷暖平流的南北分布,从而引起与季风爆发对应的局地经向环流的显著变化.     

大气低频变化对福建前汛期典型持续性暴雨影响

在分析福建前汛期典型持续性暴雨过程大气低频变化特征基础上,建立了福建前汛期典型持续性暴雨大气低频扰动物理概念模型:典型持续性暴雨发生期间,对流层高层朝鲜半岛至渤海湾为低频低压,青藏高原西侧为弱高压,副热带西风急流核位于长江口至东海上空,福建上空为低频辐散区;对流层中层高度场低频分量中高纬度地区若出现贝加尔湖阻塞高压加强型、乌拉尔山及鄂霍次克海双阻塞高压加强型、鄂霍次克海阻塞高压加强型和乌拉尔山阻塞高压加强型4种低频扰动之一,福建上空为低频低值区;对流层低层低频流场福建上空为低频气旋控制,气旋中心位于江南或南海上空,如此高低空低频系统配置将引起异常的低频垂直经向环流,从而导致典型持续性暴雨的形成。     

暴雨过程的物理诊断和水汽条件分析

对暴雨发生的物理成因进行了分析诊断,计算了与降水有关的各种物理量,讨论了各种物理量的特征,建立了物理模型.结论指出,随着大气环流由春末夏初向盛夏季节的过渡,松嫩流域东北冷涡暴雨过程的降水性质由初夏的连续性降水发展成盛夏的以对流性降水为主;暴雨区的水汽辐合中水汽平流的作用占有重要地位;影响暴雨的水汽分别来自西太平洋副热带高压南部低纬热带地区和孟加拉湾.两支水汽分别由西太平洋副热带高压西南侧的东南季风和西南季风直接向北方输送,或是分别向西或向东在我国南海合并再向北输送.来自孟加拉湾的水汽可追溯到印度洋赤道以南洋面,水汽先沿马克斯林高压东侧经索马里急流穿越赤道进入印度季风槽.关键是水汽最终能否输送到较高纬度的嫩江、松花江流域.     

广东高空槽后暴雨的多尺度天气特征及概念模型

2010年5月6—7日广东出现了罕见的高空槽后大暴雨过程。利用华南区域气象观测站、加密自动站和NCEP分析资料等,从大尺度环流背景、天气系统特征和雷达回波特征等方面进行分析,并利用局地经向环流模式和尺度分析技术诊断探讨其可能形成机制。结果表明,南亚高压西移配合高空急流北退为大暴雨的发生提供高层辐散条件。在前倾槽形势下(500 hPa高空槽移出广东、低层切变线和地面冷锋仍在南岭附近),低层暖湿不稳定配合高空槽后干冷空气的下传,对广东上空不稳定能量释放起到增强作用,强降水主要发生在锋区南侧。数值诊断结果进一步表明,激发暴雨过程的主要物理因子为潜热加热和温度平流。潜热加热是暴雨的正贡献和反馈最直接因子,而北方冷空气一方面通过温度平流直接激发广东地区的上升运动,同时通过促进水汽辐合抬升区南移并释放潜热,是暴雨过程的重要触发机制。此外,空间滤波分析表明,弱冷空气越过南岭后扩散南下和形成的中小尺度天气系统对强降水落区和增幅起关键作用,暴雨业务预报对此类弱冷空气在地形作用下扩散南下的影响需要更加关注。     

大尺度环流的年代际变化对初夏华南持续性暴雨的影响

利用1961-2010年中国逐日降水数据和NCEP/NCAR逐日再分析资料集,研究了大尺度环流的年代际变化对不同频发年代华南持续性暴雨的影响。结果表明,虽然过去50年里华南持续性暴雨的发生存在两个频发时段(20世纪60年代中期到70年代中期、20世纪90年代初到2010年),其典型环流配置都表现为中高纬度冷空气和低纬度充沛水汽的配合,但不同频发时段的大尺度环流配置明显不同,这种配置使得两个频发时段的暴雨发生特点有所不同,最近20年的暴雨发生次数更多,强度更强,持续时间更长。在频发的1964-1976年,高纬度的冷空气主要来自西西伯利亚上空深厚的低槽前部,而此时南亚高压偏弱,西太平洋副热带高压偏弱、偏东,低纬度的水汽主要来自孟加拉湾印缅低压槽前,可降水量偏小,但垂直速度较大,水汽辐合较旺盛,华南上空大气环流较不稳定;在频发的1991-2010年,鄂霍次克海上空附近的高压脊活跃,高纬度冷空气主要来自高压后部,低纬度西太平洋副热带高压偏强,位置偏西,其西北侧的水汽源源不断输送到华南上空,故可降水量增多,伴随着强大的南亚高压提供的良好的高层辐散条件,华南上空垂直速度增大,水汽辐合明显,强有利的环流配置导致1991-2010年华南持续性暴雨强度更大、范围更广。因此,大气环流的年代际转型使得华南持续性暴雨发生了巨大改变,故在未来做预测时应充分考虑不同年代际环流背景场对华南持续性暴雨的重要影响。     

ANALYSIS OF THE CHARACTERISTICS OF SUSTAINED TORRENTIAL RAINS IN JUNES DURING 1958-2000

Day-to-day precipitation data of Junes during the 43 years of 1958-2000 from stations to the south of Yangtze River are used to divide regions and run statistical analysis of sustained torrential rainfall processes. A preliminary analysis is then made based on it and the results show that June is the month in which torrential rains in the southern half of China take place frequently and sustained torrential rains occur at the same time in South China and the area to the south of Yangtze River. In addition, the analysis gives the basic features of sustained torrential rains of June in China and their interannual variability patterns, with the suggestion that the amount of these events increases significantly after the 1990s. Lastly, the sustained torrential rains occurring in Junes of 1994, 1998 and 2005 in the southern half of China are taken as examples in the research on the basic patterns and formation mechanisms of the evolution of double rain-bands during the rain season in South China and the area to the south of Yangtze River. The analysis shows that the large scale environment field in which sustained torrential rains occur is related to the stable sustaining of the South Asia High and upper level jet streams.     

2011年秋季广东暴雨过程及其水汽特征分析

利用实况观测资料和NCEP再分析格点资料,对2011年10月12—14日广东一场全省范围的暴雨过程及水汽特征进行了分析。结果表明：（1）此次暴雨过程分为2个阶段,分别是12日夜间的暖区暴雨和13日夜间的锋面暴雨。（2）第1阶段降水主要由500 hPa西风短波槽配合850 hPa东南风辐合导致的,第2阶段降水是高层西风槽过境,配合地面冷空气前锋南下和低层的切变线共同作用所致。（3）降水发生前广东水汽充沛,湿层从低层往上伸展的厚度大,估计约有50%的降水量可由雨区本地的水汽所提供。（4）低层850 hPa或者925 hPa的东南风是暴雨发生的重要水汽输送通道,暴雨发生前南海热带系统的活跃是维持850 hPa和925 hPa东南风输送的重要原因。     

广东省前汛期连续暴雨的气候背景及中期环流特征

为了解中期连续暴雨的成因, 进一步做好4—6月广东省致洪连续暴雨的中期预报, 用统计和合成分析方法, 对1961—2001年广东省前汛期连续暴雨过程的气候背景及中期环流特征进行了分析。分析结果表明:广东省6月出现连续暴雨的几率最大; 小波分析和最大熵谱分析表明, 广东省的连续暴雨存在准2~5年和10年左右的周期振荡, 未来几年发生连续暴雨的次数将增多; 用500 hPa候平均高度场资料, 对出现在广东省的前汛期连续暴雨过程的中期环流特征及高、低纬地区的环流演变特点进行了分析归纳, 总结出两类造成连续暴雨过程的中期环流特征的2条指标, 它们的共同特点为:中高纬度具有十分稳定的“西阻”和“东阻”, 中高纬的“东阻”和低纬120°E以东的正距平区相叠加, 使得低纬维持稳定的东高西低形势, 有利于出现连续暴雨过程。在此基础上利用欧洲中心500 hPa高度场未来1~5 d的格点逐日预报资料得到候平均图, 用动力-相似诊断方法作出2003—2005年广东省有无连续暴雨过程的中期趋势预报。     

A QUANTITATIVE STUDY FOR ABNORMAL FREEZING RAINS AND SNOWSTORMS IN SOUTHERN CHINA IN EARLY 2008

A quantitative diagnosis is carried out for the upward branch of a local meridional circulation over southern China(SC) during the abnormal snowstorms with severe freezing rain from 10 January to 3 February 2008.The diagnostic study shows that the upward branch is mainly associated with the zonal advection of westerly momentum and meridional temperature advection instead of the latent heating(which is commonly the dominant factor in many other storm cases).The corresponding weather analyses indicate that(1) the zonal advection of westerly momentum represents the effect of the upper-level divergence on the anticyclone-shear side in the entrance of a 200 hPa westerly jet with a westward deviation from its climatological location over southwestern Japan;(2) the meridional temperature advection represents the interaction between the mid-lower layer(850 to 400 hPa) warm advection over SC(ahead of temperature and pressure troughs with the latter trough deeper than the former in the Bay of Bengal) and cold advection over north China(steered by an underlying flow at 500 hPa);(3) the relatively weak vapor transport(compared to that of spring,summer and autumn) from the Bay of Bengal and the South China Sea to SC and the existence of a temperature inversion layer in the lower troposphere over SC diminish the effect of latent heating.With the significant increase of vapor transport after 24 January,the role of latent heating is upgraded to become the third positive contributor to the upward branch over SC.     

"05.6"广东致洪暴雨过程的500 hPa环流场及低频特征

分析2005年6月15~25日广东出现的连续暴雨过程及结束期的500 hPa候平均环流场,并对4~9月暴雨中心区域的降水低频振荡特征进行了分析。结果表明:连续暴雨期欧亚中高纬度维持稳定的两槽一脊形势;中低纬度非洲与西太平洋副热带高压强大,西太平洋副高西伸到广东沿海,青藏高原为稳定的高压脊,高原下游为西风槽活动区,使冷空气沿着高原频繁扩散南下,并与西太平洋副高边缘的暖湿气流相遇,产生连续的暴雨过程。当巴尔喀什湖-贝加尔湖的高压脊东移而转为宽槽区,青藏高原高压脊减弱消失,高原以东为平直的西风环流,我国东北到日本为高压脊控制时,西北太平洋副热带高压加强北抬,华南降水减弱,连续暴雨过程结束。小波分析表明,连续暴雨期存在准20 d的周期振荡。     

晋城市致洪暴雨落区预报系统

致洪暴雨落区预报系统是利用差动定量输送法对动力和热力物理量进行贡献计算 ,得出暴雨落区短期 2 4h预报 ,同时应用动力螺旋轴法、低空急流轴与暴雨云团配合法及雷达回波跟踪法制作 12h、6h、3h的短时、超短时、临近暴雨落区预报 ,逐级向下订正 ,最终制作出致洪暴雨落区预报图。该预报系统在 2 0 0 2和 2 0 0 3年晋城市暴雨落区预报中应用效果良好。     

广东2009年深秋重旱背景下异常暴雨的特点及成因

在深秋重旱的背景下,2009年11月11～13日广东出现一次少见的暴雨过程,落区主要在干旱严重的粤北和珠江三角洲地区。分析其环流场发现,高纬西风槽东移引导较强冷空气南下,冷暖空气在华南相互作用导致本次暴雨的发生。物理量的诊断和数值模拟结果显示水汽辐合上升释放凝结潜热,对暴雨的维持起到最重要的作用。