长江流域典型旱／涝夏季大气中的水汽输送

1980年夏季(6、7、8月),雨带在30-33°N间南北摆动,长江流域暴雨频繁,造成严重涝灾。1985年夏季长江流域以局部阵性降水为主,雨带不明显,是典型的夏旱年。本文在(20—45°N,100—125°E)范围内选取72个测站,利用每日00Z探空资料计算这两年6、7、8三个月从地面到100hPa各层和整层的水汽总输送、平均输送和涡旋输送,得出:80和85年夏季我国大气中水汽输送有明显不同的特征,大范围内水汽通量的分布与降水量的分布和降水特点相一致,与西太平洋副热带高压系统和西风带气流的强弱有密切的关系;80年夏季水汽输送量大,涡旋输送由南向北一直输送到黄河流域以北,850hPa上长江中下游有明显的水汽辐合,华南地区有明显的冰汽辐散;85年夏季水汽输送量小,经向输送弱,涡旋输送无明显一致的输送方向,850hPa上长江流域处于水汽辐散或弱辐合区中。分析100—115°E间一些测站水汽经向输送振荡的方差谱,得出在80年夏季长江流域地区对流层中下层有较明显的7—8天振荡,85年夏季则有很强的30天左右的振荡。     

我国江淮地区平均场水汽输送与扰动场水汽输送的不同特征

利用NCEP／NCAR1957-2001年45a逐日的再分析资料，从地面开始积分计算整层的水汽输送通量，减去平均场的水汽的输送量，从而得到扰动水汽输送量，初步讨论了我国江淮地区水汽输送场的季节变化特征，并分析了我国江淮梅雨期旱、涝年平均场水汽输送与扰动场水汽输送的差异。分析发现：扰动场水汽输送与平均场水汽输送差别较大，源自孟加拉湾的平均水汽输送对我国东部地区的降水影响较大，但该地区的扰动水汽输送却主要是影响印度北部地区。而影响我国江淮地区的扰动场水汽输送主要来自于南海地区。源自西太平洋和我国北方的偏强的水汽输送是造成江淮梅雨期降水偏多的主要因子，扰动场水汽输送在我国江淮地区梅雨期降水异常时期与平均场水汽输送基本呈反方向输送，其差值散度场与平均场水汽输送差值散度则为反位相分布，因此说扰动场的水汽输送对平均场的水汽输送起削弱作用。     

中高纬瞬变涡旋活动对我国东部夏季降水的影响

基于1981—2020年日本气象厅(Japanese Meteorological Agency,JMA)再分析资料JRA-55(Japanese 55-year Reanalysis)以及美国国家气候中心(Climate Prediction Center,CPC)卫星降水资料,分析了瞬变涡旋活动特征及其对我国东部夏季降水异常的影响,并对其可能机制展开讨论。研究表明,蒙古国至我国东北和华北地区既是瞬变涡旋活动的活跃区域,也是其输送的大值区域,其中瞬变涡旋对热量和水汽的经向输送占主导地位,是中高纬热量和水汽的重要来源。根据瞬变涡旋经向热量和水汽输送变率的强度确定了瞬变热量和水汽输送的关键区域,分别为(45°~60°N,100°~130°E)和(35°~50°N,100°~120°E),并定义了瞬变热量和水汽指数,其与我国东部夏季降水异常的回归结果表明,瞬变涡旋活动对我国东部夏季降水存在显著影响。中高纬天气尺度瞬变涡旋对热量、水汽和动量的输送异常,通过波流相互作用过程,对平均流形成了反馈,导致季节平均环流、水汽分布和水汽输送的异常,从而在热力、动力和水汽条件的共同作用下引起降水异常。     

新疆水汽输送的气候特征及其变化

利用1961—2000年NCEP/NCAR再分析逐日资料,分析了新疆地区对流层不同层次空中水汽输送特征。结果表明:地面~300 hPa每年平均有26114.8×108t水汽流入新疆,25647.7×108t水汽流出新疆,净水汽收入量为467.1×108t。由于三面环山的地形,新疆地区四季和年对流层中层水汽输送量最大,低层和高层接近。夏季水汽输送量最大,约占全年的38%,春、秋季相当,约占全年的23%~25%,冬季最少。近40年新疆年平均、春、夏和秋季空中水汽总流入量、总流出量为减少趋势,变化率很接近,且1976年后无明显变化趋势,使得净收支量无显著变化趋势。     

1991年江苏梅雨期内水汽输送特征的诊断分析

本文采用60°E—160°E,60°N—5°S范国内,1000hpa至300hPa各标准等压面上经纬格距均为2.5°φ的格点场资料,计算了:(1)1991年两段梅雨期内(5月21日—6月19日、6月28日—7月15日)水汽总输送量,水汽涡动输送量,平均经向、纬向水汽输送量等;(2)固定区域(117.5°E—122.5°E、30°N—35°N)内务标准层上三段(加入梅雨中断期6月20日—6月27日)内东、西、南和北各剖面上水汽输送量及水汽收支;(3)固定区域内各剖面上整层的水汽输送和水汽收支的时间分布后,得出了一系列有意义的结果。     

高纬度强对流与对流层上层水汽变化关系的数值模拟研究

应用WRF中尺度模式模拟了发生在黑龙江省西南部的一次区域性暴雨过程,通过云微物理参数化方案的敏感性试验,分析了对流云体中水汽垂直输送特征.结果表明:强对流活动使对流层上层局地水汽平均增加10倍以上,对流活动对于水汽的垂直输送以及对高层水汽含量的改变具有非常显著的作用.云微物理参数化方案,对于整个对流层水汽通量密度变化趋势有较好的表现.在不同方案中,0.5 ～9 km水汽通量密度及24 h总水汽垂直输送量,随高度变化差异较大.这是由平均垂直速度对不同方案敏感性造成的,不同的参数化方案,水汽通量最大值间最多相差可达27.9％.在不同的方案中,对流层上层加湿作用持续时间和对流层上层平均水汽混合比的最大值较敏感:对流活动可造成模拟区域对流层上层增湿持续16 ～20 h不等;对流层上层平均水汽混合比的最大值差异明显,最大可达15.8％.进行24 h平均后,上述物理量对方案的敏感性可减小到8.3％.所以,云微物理方案的不确定性对于暴雨过程的时间尺度是不可忽视的.     

西北干旱地区大气中水汽的平均输送

本文利用探空资料对西北干旱地区的水汽输送进行了分析，结果表明：（１）平均而言，该地区最大水汽输送高度在６００－７００ｈＰａ，但由于局地的影响，有些地方在近地面；（２）该区域夏季水汽输送量是冬季的两倍；（３）该区域的损失水量是由流入该流域的地表径流蒸发补给的。     

2000—2009年江西空中水汽资源变化特征

利用2000-2009年南昌、赣州两个探空站资料,通过计算大气水汽含量和水汽通量,对江西省空中水汽含量变化、分布、水汽输送等特征进行了分析。结果表明,近10年来,江西省平均大气水汽含量为35.04 kg/m2,水汽含量呈下降趋势。水汽含量夏季丰富,冬季匮乏,2-6月是江西大气中水汽含量主要增长期,最大值出现在8月,最小出现在1月或12月;空间上呈现南多北少分布。水汽输送在春、冬季以纬向输送为主,夏、秋季经向和纬向输送量基本相当。     

天山山区水汽输送气候特征

应用2000～2011年NCEP/NCAR再分析逐日6h 1 1资料,分析了新疆天山山区对流层不同层次空中水汽输送特征,结果表明：(1)天山山区地面～100 hPa每年平均有11504.1×108t水汽输入,11337.0×108t水汽输出,水汽净收支为167.1×108t,其中西、北边界为输入,东、南边界为输出,对流层中层水汽输送量最大,低层次之,高层最小。天山山区水汽总输入量占全新疆水汽输入量的44.1%。(2)各季节中夏季水汽输送量最大,春季、秋季相当,冬季最小,西边界、北边界均为水汽输入边界,东边界、南边界均为水汽输出边界,对流层中层水汽输入量最大。     

在低阶谱模式中、地形对动量、热量和水汽输送的全球特征的影响

为了确定低阶谱模式的模拟能力,分析了模拟的热量、动量和水汽的垂直和径向输送,包括它们的季节、年际变化和地形的影响。对有地形的模式模拟的输送量与实际大气和无地形的模式模拟的结果进行了比较。比较结果表明截断波数为10的低阶谱模式是能够模拟总动量、热量和水汽输送的主要气候特征的。在冬季,地形对模拟的输送量的影响与Manabe和Terpstra(1974)的结果是一致的,他们的结论是一月份地形增加了各种物理量向北的常定涡旋输送而减少了瞬变涡旋输送,我们的模拟结果进一步指出不仅地形对输送的影响随季节变化,而且影响的地理范围也随季节改变。地形不仅对经向输送有影响,而且对垂直输送也有影响。在我们的模拟中经向输送的年际变化是存在的,而且定性地与实际大气的观察结果相吻合。     

THE STUDY ON EDDY TRANSPORT OF WATER VAPOR OVER SOUTH CHINA

Water vapor transport is decomposed into mean transport and eddy transport. Analysis of water vapor over South China during the first flood season of 1994 shows that difference between season mean transport and season total transport is less than 10%. For the monthly and ten-day averages, the difference is above it.The transient transport of water vapor is the least among all kinds of eddy transport. its amount is only ±2% of total transpoft for column. The constant wave transport is the Iapest Sometimes it may be 1-6 times of total transport.     

1979年6、7月份我国东部地区的大尺度涡旋水汽输送

本文计算了1979年6、7月份我国东部地区大气中的水汽涡旋输送。分析了垂直积分涡旋通量场和它的纬、经向分量场的主要特征,以及纬、经向涡旋通量在水汽总输送中的贡献。      

西藏高原汛期旱涝年水汽输送差异特征

利用西藏高原39个气象站自1961年或建站开始至2010年汛期(5—9月)的逐月降水资料,根据Z指数和区域旱涝指数分析了近50年西藏高原汛期旱涝的变化特征。在此基础上,选取了典型旱、涝年,采用NCEP/NCAR再分析月平均资料,通过合成分析方法分析了旱、涝年的水汽输送特征的差异。结果表明:近50年以来,西藏高原以旱为主,涝灾较少,干湿状况具有明显年代际变化;西藏高原汛期旱涝与水汽输送异常联系紧密,典型旱(涝)年北印度洋、西北太平洋和亚洲中纬度地区的整层水汽通量经向、纬向及整层水汽通量和水汽通量散度均存在显著差异,呈反位相分布。越赤道急流区的差异最为显著,索马里越赤道气流区的水汽输送差异主要表现在经向上,而菲律宾越赤道气流区的水汽输送差异主要表现在纬向上。     

水汽输送与江南南部初夏雨季及降水变化的联系

基于1961—2010年美国国家环境预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)的逐日再分析格点资料,分析了初夏水汽输送的分布和演变过程及其与中国江南南部初夏雨季的关系。结果显示,初夏水汽输送总体上随夏季风前沿自南向北加强,有3次水汽通量突然增大的涌先后从中国南海北传到25°N及其以南、25°—30°N、30°N及其以北地区,水汽涌和相应峰的发生时间分别对应华南前汛期、江南南部初夏雨季、长江流域梅雨的开始和结束时间。江南南部在初夏雨季处在水汽通量高值区的北缘、水汽辐合区内。青藏高原南侧水汽辐散区是影响江南南部初夏雨季的直接水汽源,澳大利亚北部到印度洋和阿拉伯海南部地区的大面积水汽辐散区则是间接水汽源。经向水汽输送演变对雨季起(讫)具有标志性意义,纬向水汽输送也不容忽视。雨季开始(结束)时江南南部地区的南界(北界)中低层水汽流入(流出)显著增大,但北界(南界)水汽通量并未同步发生显著变化;雨季期间的纬向水汽输送明显增强,水汽通量大于经向水汽输送。雨季强、弱具有年代际变化,且与纬向水汽流入的相关比经向水汽流入的相关更显著。影响江南南部初夏雨季的水汽输送路径主要有两条,北支是从孟加拉湾北部经缅甸和云南、贵州的水汽输送,南支是经孟加拉湾、中南半岛、中国南海与西太平洋副热带高压西侧水汽汇合的水汽输送。强雨季年孟加拉湾北部的东北向水汽输送和中国南海的北向水汽输送都增强,弱雨季年则相反。孟加拉湾、中国南海南部和西太平洋暖池区是显著的水汽辐合区,是江南南部初夏雨季的水汽输送通道而不是水汽源,水汽辐合越弱(强)越有利于(不利于)江南南部初夏雨季的降水,其影响机制可能在于通道上的对流活动对江南南部初夏雨季水汽输送具有拦截作用。     

华南前汛期降水异常与水汽输送的关系

采用1958-2000年华南57站前汛期日降水资料和NCEP／NCAR逐日水汽输送再分析资料，分析了华南前汛期降水异常与水汽输送的关系，并对旱、涝年进行了比较分析。结果表明：华南地区经向水汽输送的异常变化将导致该地区的异常旱涝，而纬向水汽输送的异常变化只导致该地区出现小范围的降水异常。旱年和涝年的异常水汽输送不是简单的反位相关系。来自印度洋和西太平洋的水汽对华南地区前汛期的降水异常没有明显的作用，南海(主要是其北部)才是华南降水异常的关键区。     

Analysis on the Potential Precipitation Resources over East Gansu

The seasonal and interannual variations of the water vapor content and its mean transfer in the atmosphere over East Gansu are calculated and analyzed by using the NCEP/NCAR global reanalysis grid data (2.5°×2.5°Lat./Lon.) for 55 yr (1948-2002). The results show that 1) the water vapor content within the whole layer atmosphere over East Gansu in the latest 55 yr exhibits decreasing trends except that in winter,which shows a notable increasing trend; 2) the annual average water vapor transport flux mainly comes from southeast and southwest, and decreased from southeast to northwest gradually; 3) on the average, the annual water vapor transport ux over East Gansu increases continuously with height in the lower and middle parts of troposphere, and reaches the maximum value at the layer of 500 hPa; 4) in East Gansu,the southeast and southwest boundaries are the main water vapor import boundaries and the northeast and northwest boundaries are the main water vapor export boundaries. The water vapor import and export quantities in summer months reach the maximum values of those in all months, that is, 886.0 and 754.5 mm, respectively; and 5) the annual water vapor import is 1579.5 mm and its export is 997.6 mm, indicating the import of water vapor is more than the export. The net water vapor import over the whole region is 581.9mm. which accounts for 36.8% of the annual total import. The net water vapor import in winter is 88.0 mm, which accounts for 15.1% of the total import. This value in spring increases obviously, which equals 240.7 mm and accounts for 41.4% of the total. The value in summer equals 131.5 mm and accounts for 22.6% of the total. The net water vapor import in autumn is 121.7 mm and accounts for 20.9% of the total import. It implies that there is a fairish potential water vapor resource that has great potential for arti cial precipitation enhancement over East Gansu Province.     

夏季东亚季风区水汽输送特征及其与南亚季风区水汽输送的差别

利用ECMWF所分析的1980～1989年每日各层的水汽和风场资料分析了东亚季风区夏季风的水汽输送特征,并与印度季风区夏季水汽输送进行比较。分析结果表明了东亚季风区夏季水汽输送特征明显不同于印度季风区夏季水汽输送,东亚季风区夏季水汽输送经向输送要大于纬向输送,而印度季风区夏季水汽输送则以纬向输送为主。分析结果还表明东亚季风区由于夏季水汽分布是南边大、北边小,偏南季风气流所引起的水汽平流是湿平流。因此,水汽的辐合主要由季风气流所引起的水汽平流所造成,而印度季风区季风气流所引起的水汽平流是干平流,它利于水汽输送的辐散,水汽的辐合主要是由于风场的辐合所造成。     

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。     

近50a江淮地区梅雨期水汽输送特征研究

利用1958—2007年ERA再分析风场及气压场资料和APHRO高分辨率逐日降水资料,对近50 a来梅雨期水汽输送的时空特征及其与江淮地区降水的关系进行了研究,发现各条水汽通道对江淮地区梅雨期降水强度及范围的影响程度均不同。梅雨期影响我国降水的水汽输送有显著的年际变化,并且水汽输送强弱年对应江淮地区降水强度也有明显差异。相关分析及合成差值的结果显示,西太平洋水汽输送贡献更大,且西太平洋水汽输送(东南通道)增强时,江淮地区降水增多。印度洋水汽输送的加强会减弱太平洋的水汽输送从而使得江淮少雨。在全球变暖的背景下,西太平洋的水汽输送对降水的增强作用有所减弱而印度洋输送所导致降水强度减弱的范围则明显扩大。自1980年起,江淮降水出现缓慢增多的趋势与全球变暖所导致的东亚环流异常进而影响水汽输送异常相关。     

青藏高原夏季降水的区域特征及其与周边地区水汽条件的配置

使用青藏高原地区97个测站1961-2005年6～8月降水总量及同期NCEP/NCAR月平均 u, v风、比湿和300 hPa位势高度等再分析资料, 首先使用旋转经验正交函数分解方法得到青藏高原夏季降水的4种主要分布类型, 之后利用相关分析方法, 分析了与4种降水类型匹配的水汽输送以及相应的环流背景, 最后使用合成分析对高原异常旱涝年的水汽输送和环流形势的差异进行了分析.结果表明, 青藏高原夏季降水的主要气候特征是南部与北部降水异常呈现相反分布的特征, 其水汽输送和环流形势配置差异显著.如果孟加拉湾海区向北的水汽输送和东部海洋向西的水汽输送加强, 同时乌拉尔山阻高强盛, 东亚从低纬至高纬呈现 " - "位势高度环流形势时, 有利于西南水汽输送并与来自东部海洋的水汽形成辐合, 造成高原夏季降水偏多, 反之降水则偏少.