一次大暴雨过程低空急流脉动与强降水关系分析

应用香港天文台提供的时空分辨率都非常高的风廓线雷达资料对深圳2005年8月19—20日大暴雨过程强降雨时段进行了详细分析。结果表明，风廓线雷达资料每小时风场揭示每次强降水的发生都对应一次西南急流的迅速加强和向下扩展。低空急流指数I可以说明低空急流的脉动向地面扩展程度与中小尺度降水的密切关系，对强降水的出现及雨强大小有一定的预示性。     

一次强对流天气过程的成因分析

利用常规气象资料和多普勒雷达资料，从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征分析2005年5月5日福建省强对流天气过程的成因。结果表明：这次强对流天气过程发生在锋前暖区内，高空弱冷空气的侵入对不稳定能量释放起触发作用，高低空急流的相互配置为强对流的发生提供了有利的动力抬升条件，大气的不稳定和良好的水汽输送条件有利于飑线的形成和发展，移入型的回波在福建境内发展加强形成飑线，飑线是此次强对流天气过程的直接影响系统。     

卫星导风资料所揭示的对流层上部环流形势与我国夏季主要雨带之间的关系

综合运用1998—2002年的降水资料和卫星导风资料, 统计分析了对流层上部的流场特征, 证实我国夏季出现重要降水过程时, 对流层上部存在3种特定的环流形势:我国南方雨带上空, 在对流层上部常伴有一个反气旋脊, 是中心位于青藏高原上空的反气旋向东的延伸, 强降水区位于该反气旋脊线和副热带西风急流之间的气流辐散区或脊线南侧热带东风的速度辐散区里, 以6—7月在我国长江流域和华南地区较为多见; 强降水区位于我国东部沿海对流层上部不对称反气旋外流区的西侧、高空变形场东侧, 常见于7—9月下旬; 强降水区位于高空槽前的西南气流里, 这种流型以7—8月时在我国30°N以北地区居多。     

一次持续性强暴雨过程的平均特征

2004年9月2—6日四川盆地中东部发生了一次持续性强暴雨过程。利用时间平均合成分析方法对强暴雨维持期间 (9月3日20:00—5日08:00, 北京时) 的探测资料进行合成平均, 再对合成平均资料做诊断分析, 以揭示持续性强暴雨过程持续期的平均特征。诊断分析显示, 台风西进导致稳定的环流以及中低层大量的水汽输送为暴雨持续提供了背景条件。在时间平均流场上, 与暴雨相联系的中尺度系统十分显著, 它在对流层中低层表现为准东西向的中尺度辐合带, 在对流层高层表现为中尺度辐散带, 两者垂直耦合为深厚系统。此外, 在暴雨持续期间, 对流层低层大气运动表现出强烈的非平衡特征, 这种非平衡的动力强迫作用支撑着低层强辐合的维持。     

夏季青藏高原东部降水变化与副热带高压带活动的研究

用青藏高原上常规的台站资料和NCEP/NCAR的再分析资料,分析和研究了1993/1994年夏季5—8月青藏高原东部降水变化与西太平洋副热带高压南北移动的关系。结果表明:1993年夏季的副热带高压异常偏南,5—8月副高脊线北移过程中,还伴有准双周南北移动过程;而1994年夏季的副热带高压异常偏北,5—8月副高脊线北移过程中,则主要伴有30—60d的低频变化的南北移动过程。同时,在分析青藏高原上的天气变化特征时,发现这两年高原东部的降水变化特征也有明显的不同,夏季高原上降水的活跃和中断与副高脊线南北移动变化有类似的特征。因此,夏季西太平洋副热带高压南北移动可能与高原东部降水的中断/活跃有一定的关系。     

东亚副热带西风急流季节变化特征及其热力影响机制探讨

利用1961—2000年NCEP/NCAR月平均再分析资料对东亚副热带西风急流强度和位置的季节变化进行了分析,指出急流位置季节变化不仅有明显的南北向移动,6—7月还存在东西方向的突变特征,同时急流轴在北进过程中具有东西向的不一致性,急流中心强度的变化超前于位置的南北移动。在此基础上,采用动态追随急流中心移动的方法,探讨东亚副热带西风急流季节变化的热力影响机制,发现东亚副热带西风急流强度变化及位置移动与对流层中上层气温南北差异的分布结构有很好的对应关系,这说明急流的季节演变是对辐射季节变化及由于东亚特殊的海陆分布和青藏高原大地形影响而造成纬向不均匀加热的响应。从各热量输送项与急流的关系来看,从冬半年到夏半年的增暖时段,急流中心南北温差减小,急流减弱北进;从夏半年到冬半年的降温时段,急流中心南北温差增大,急流加强南退。热量平流输送的经向差异是造成急流中心南北温差的主要原因,急流跟随热量平流输送最大经向梯度中心位置南北移动。非绝热加热对急流中心的东西移动有引导作用,青藏高原春夏季对对流层中上层强大的加热作用是导致6—7月急流中心位置西移突变的原因。     

基于动力统计模型重构的副热带高压中长期预报

基于T106数值预报产品500 hPa位势高度场序列,用EOF方法对位势场序列进行时、空分解,在考虑相邻时段位势场空间模态基本稳定的前提下,引入动力系统重构的思想,以EOF分解的空间模态时间系数序列作为动力统计模型变量,用遗传算法全局搜索和并行计算优势,进行了模型参数的优化反演,建立了EOF分解的时间系数的非线性预报模型。通过模型积分和EOF的时、空重构,实现了副热带高压活动场的中长期预报。试验结果表明,在短期预报(1—5 d)该模型与T106模式的预报效果大致相当;但对于中长期预报(≥5 d),其预报效果优于T106预报产品;特别是10 d以上的预报结果对副热带高压的形态和范围仍然能较为准确地描述。该研究方法对副热带高压等复杂天气系统和要素场预报提供了一种新的思路。     

一个气候系统模式FGCM0对东亚副热带西风急流季节变化的模拟

对IAP/LASG气候系统模式试验版(FGCM0)模拟对流层上层东亚副热带西风急流季节变化的能力进行评估, 分析FGCM0模拟的东亚副热带西风急流季节变化与NCEP/NCAR再分析资料的差异及其与对流层大气南北温差的关系.结果表明, FGCM0模拟的冬季和夏季西风急流垂直结构、水平结构和季节变化与NCEP/NCAR再分析资料基本一致, 但FGCM0模拟的东亚副热带西风急流在高原附近地区冬季和夏季都偏强, 沿115°E中国大陆地区上空模拟的急流强度冬季偏弱, 夏季明显偏强.夏季FGCM0模拟的急流中心位于高原东北部的40°N附近地区, 强度偏强, 位置偏东, 而此时NCEP/NCAR再分析资料中的急流中心却位于高原北侧.此外, FGCM0模拟的急流在5月份的北移和8月份的最北位置上与NCEP/NCAR再分析资料差异较大.分析副热带西风急流与对流层南北温差的季节变化发现, 急流出现的位置总是对应着对流层南北温度差较大区域, 与再分析资料相比, FGCM0模拟的温度差在冬季基本一致, 夏季差异较大.与降水的模拟相联系发现, FGCM0模拟得到的与实际不一致的偏西偏北的强降水中心与200 hPa上的东亚副热带急流位置和强度不合理具有密切关系.相关分析表明, 冬季西风急流强度与日本南部海区的感热通量、夏季与青藏高原地区的地面感热通量有明显的正相关关系, 而FGCM0能够较好地模拟冬季西风急流强度与地面感热通量之间的相关关系, 但模拟夏季青藏高原地区感热通量和副热带西风急流之间相关关系的能力相对较差, 夏季西风急流强度与OLR之间却有一定的关系.由于与强降水区相联系的OLR低值区对应着较大的对流凝结加热, 再加上模式中位于青藏高原东南部较大的地面感热加热, 增强了对流层的南北向温度差, 进而影响东亚副热带急流强度和位置.因此, FGCM0模拟的夏季副热带急流位置和强度偏差与高原附近地区的地面感热加热、大气射出长波辐射等的模拟偏差具有密切的关系.     

梅雨暴雨中高低空急流与西南涡的活动

利用MM5中尺度模式对1991年7月5日00时-6日12时的降水进行了数值模拟。通过对每3h一次模拟结果的诊断分析，发现高空急流的走向与西南涡的活动关系密切，当我国东部位于西北风急流时，西南低涡稳定少动；位于西风急流时，西南涡快速东移；位于西南风急流时，西南涡加强，移速减慢。暴雨活动与西南涡的东移一致。最初暴雨区稳定少动，之后暴雨区快速东移，后期暴雨区缓慢移动。湿位涡对西南涡的斜压性加大有重要的贡献。在西南涡斜压性未建立之前以及冷锋附近，雨区可位于低层西南风急流左侧的任何位置，当低涡的斜压性加大，出现暖空气的作用时，暴雨区均出现在西南风急流的左前方。     

利用卫星云图定量分析副热带高压活动的方法及应用

利用数字图像处理方法，设计了一种多重处理的算法，从卫星云图提取定量信息，定量描述副高强度和演变趋势，并应用于预报业务。应用实践表明，这些方法具有客观、定量、自动等优点，在实际使用中可客观定量地跟踪和预报副高演变，对做好广西前汛期暴雨预报有较大的帮助。