梅雨锋动力锋生方程组及其应用

利用湿静力温度Tσ作为参数,导出梅雨锋锋生的方程组,并用该方程组计算了1991年江淮梅雨锋强降水的个例。结果表明：该方程组可分析梅雨锋的动力锋生;在梅雨锋中存在近似垂直分布的对称的横向次级环流,环流中干冷侧的横向穿锋环流可建立湿状态的稳定性;非地转变形项对梅雨锋锋生（消）起主导作用,同时次级环流的上升运动与锋生有正反馈关系。另外,梅雨锋中Tσ水平锋生对未来6小时降水具有一定的指示意义。     

2008年冬季准静止锋与1998年夏季梅雨锋的异同

通过对比2008年1月出现在华南的冬季准静止锋和1998年6-7月出现在江淮流域的夏季梅雨锋得出如下结论:(1)2008年冬季静止锋和1998年夏季梅雨锋的阻塞形势和暖湿气流来源基本一致.(2)锋生作用均在低层较为明显,但锋生结构不同.2008年冬季静止锋锋生较强,坡度较小,高度到达对流层中上层;1998年夏季梅雨锋锋生较弱,锋区主要集中在800 hPa以下.2008年降水主要发生在静止锋北侧,1998年夏季降水则主要发生在锋区附近.(3)影响锋生的要素不同.2008年静止锋锋生为温度、湿度、风场的共同作用;而1998年静止锋锋生主要为湿度和风场的影响,温度场几乎没有对其产生影响.(4)降水机制不同,2008年1月的冰雪天气为静止锋锋面抬升和高低空急流的耦合抬升共同作用所致,而1998年夏季的梅雨是由低层不稳定的触发、高低空急流的耦合抬升共同作用造成的.     

一次典型梅雨锋锋面结构分析

1999年梅雨期在长江中下游维持着一条典型的梅雨锋 ,锋面和梅雨雨带呈东西走向 ,从中国的四川省一直延伸到日本。锋面两侧的温度及湿度对比明显 ,并且其上有数个中间尺度的低涡沿梅雨锋依次向东移动发展 ,在长江中下游造成严重的梅雨暴雨和洪涝。文中分析了 1999年这次典型梅雨锋的锋面结构。结果表明 ,从温度场看 ,由于梅雨区对流和降水的显著发展 ,梅雨锋的低层温度对比几近消失 ,其中上部仍具有典型的上宽下窄的锋面结构 ,锋面随高度向北倾斜。在低层经向温度场呈现复杂的暖 -冷 -暖的结构 ,即北部华北平原为地面感热加热造成的相对较暖的变性极地大陆气团 ,中间为冷空气南下和降水冷却造成的相对较冷的梅雨区 ,南部是相对较暖的热带海洋气团。在这种温度场下 ,由北部低层变性暖气团与梅雨区偏冷空气形成了明显的温度对比区 ,文中定义这个区域为梅雨赤道锋。因而 ,在低层东亚梅雨区的锋区结构由梅雨赤道锋和减弱的梅雨锋构成。在 6 0 0hPa以上前者消失 ,只有单一的极锋型的梅雨锋结构。在此分析的基础上文中给出了东亚梅雨期锋面结构模型图。另外还指出 ,从假相当位温场分析 ,主要表现出梅雨区的深厚对流。降雨引起了高θse带及其南北高θse梯度区 ,其北侧高θse梯度区大致相当于梅雨锋 ,而南侧高θs     

一次梅雨锋暴雨中尺度系统发展的动力机制分析

应用常规资料、TBB资料和NCEP分析资料,对2007年7月25日发生在湘黔边境的一次梅雨锋大暴雨天气过程进行了分析.结果表明:深厚的高空低槽和副热带高压稳定维持,有利于冷暖空气的辐合和梅雨锋的长时间维持.梅雨锋上不断有中小尺度对流系统产生,这些中小尺度对流系统在受到大尺度强迫作用和梅雨锋自身的强迫抬升作用而发展增强并长时间维持,在暴雨区形成强烈的降水.暴雨区上空具有低层辐合、高层辐散的结构特征,低层的辐合使得涡度往中上层输送,这种耦合形势有利于垂直上升运动和暴雨的维持.积云对流释放的凝结潜热加热对流层中上层大气,引起梅雨锋锋生,维持和促进了垂直上升运动和对流活动.     

梅雨锋结构的数值模拟

利用1999年6月下旬持续性梅雨锋降水过程的全程四维同化模拟结果,深入分析梅雨锋结构的时空不均匀变化特征及其与低涡降水强度的密切关系。结果表明,梅雨锋呈现明显的中层锋和边界层锋两段锋的特征,中层梅雨锋区对降水的影响比边界层锋更为关键,中层锋的加强、锋坡增大趋于垂直、锋区垂直环流的加强和与高空急流锋区的上下贯通,有利于梅雨锋降水的加强,强降水并不出现于中层锋区最强的时段,而是发生于大范围锋区强度达峰值之后约16—24 h。中低层总变形加强与梅雨锋的加强有密切关系。组成低空急流的中低层u,v分量呈现不同的分布和演变特征,强南风中心位于900—800 hPa,呈明显的低空急流状特征,贴近暴雨区还可能出现较小尺度的急流;而强西风中心出现于中层锋前700—500 hPa,表现为高空强西风区沿锋区上界的向下延伸;低空南风急流通常与总变形同时加强。强锋段的锋前饱和高湿高能气柱、锋前中低层急流状南风区和中层西风均匀大值区等要素场呈现高度组织化的特征。梅雨锋的低层特性,如辐合、锋区强度、总变形和南风分量及降水强度等要素呈现显著的中尺度扰动特征,有明显的日变化且受长江中下游中尺度地形影响,扰动特征有随时间上传的趋势。     

梅雨锋暴雨的中尺度结构和边界层特征

对１９９０年两场梅雨锋暴雨的地面中尺度结构作了较详细的分析研究，并利用加密观测的铁塔和低探资料，揭示了梅雨锋暴雨各阶段边界层热通量和动量通量特征。     

梅雨锋锋生过程的诊断分析

本文分析了一次梅雨锋的锋生过程,并利用锋生函数和温度平衡方程,讨论了影响梅雨锋形成和维持的因子。结果表明:感热加热是使江淮流域低层锋区消失的主要原因,潜热加热以及水平运动造成的变形是维持梅雨锋存在的重要因素。     

1991年梅雨锋暴雨与锋生环流的诊断分析

利用原始方程模式锋生环流诊断方程对１９９１年７月一次梅雨锋暴雨过程进行诊断分析。计算结果表明，锋面横向次级环流在低层是一个热力正环流，低空急流出口区的次级环流使锋面附近的上升运动得到加强：１００ｈＰａ青藏高压东侧的偏北风与中层的偏南风耦合形成择流层上层的反环流叠加在锋面横向环流上形成深厚的上升气流区是暴雨发生的动力条件。     

梅雨锋中尺度切变线雨带的动力结构分析

利用密集的地面观测网资料以及中尺度数值预报模式输出产品 ,分析了 1 991年 7月 8～ 9日江淮地区梅雨锋中尺度切变线雨带的中尺度动力结构。发现沿切变线走向有一条中尺度涡管 ,位于对流层中低层 ,高度呈波状起伏。波峰处有较强经向环流 ,强降水位于波峰附近的经向垂直环流之下。降水强度与涡管强度密切相关 ,涡管增强时降水增强。涡管强度与中低空的条件性对称不稳定有关。     

1998年一次梅雨锋暴雨中尺度对流系统的模拟与诊断分析

文中利用观测资料(包括部分‘四大科学试验'资料)和高分辨率数值模拟结果,对1998年6月16～17日发生在赣闽浙沿武夷山北麓地区的梅雨锋暴雨中尺度对流系统特征进行了分析研究。分析表明:(1)本次梅雨锋暴雨发生在对流层中低层中β尺度低压南侧的中尺度辐合线上;在弱的风垂直切变环境下,梅雨锋中α对流云系中有数个中β尺度云呈塔状强烈垂直发展,它们是造成暴雨的中β尺度对流系统。(2)基于加密探空观测的对流有效位能计算显示,赣闽浙沿武夷山北麓地区的强暴雨发生前,最大对流有效位能可达到2600J/kg;通过时间加密的探空观测有可能捕捉对流有效位能的中尺度变化特征。(3)利用高分辨率模拟结果对赣闽浙沿武夷山北麓的暴雨中β尺度对流系统(中β降水云塔)的结构分析显示,强烈发展的中β降水云塔为有利的中尺度动力配置结构,即对应着一个狭窄的、从地面伸展到250hPa的正涡度区,其1.5m/s的垂直上升运动与低层强辐合和高层强辐散相伴随。(4)通过分析与诊断,提出了低层中尺度辐合线上强烈发展的梅雨锋暴雨中β尺度对流系统的气流运动图像,即:在对流层低层,空气从西南和西北两个方向流入中β降水云塔区,在云塔中垂直(略向东倾斜)上升;靠近云塔南(北)侧边缘的上升气。     

Synoptic Features of the Second Meiyu Period in 1998 over China

1. IntroductionThe Meiyu, translated as plum rain, is a majorannual rainfall event over the Yangtze River Basin inChina and southern Japan in June and July. Theheavy rainfall is mainly caused by a quasi-stationaryfront, known as the Meiyu front, extended from east-ern China to southern Japan (Tao, 1958; Matsumotoet al., 1971; Akiyama, 1990; Gao et al, 1990). Studiesof Zhang and Zhang (1990) and Chen et al. (1998)pointed that the Meiyu front is one of the most signif-icant circulation s…     

梅雨锋上MCS的发展、传播以及与低层"湿度锋"相关联的CISK惯性重力波

采用一个包含简单积云对流参数化的线性模式讨论在长江流域相当正压性质的梅雨锋上,贯穿整个对流层的深厚惯性重力波的发生、传播和频散性质.结果表明,与积云对流加热场有最密切关系的低层湿度条件及其水平分布不均匀性质都对扰动的波速和稳定度有重要影响,最有利出现不稳定发展的地方是在"低层湿度锋区"南界附近,因此这里是中尺度对流系统(MCS)的活跃地带.关于频散性质的分析表明,能允许群速度大于相速度的低层湿度条件及其水平分布的特征值范围比较宽.而在上述稳定度接近中性的条件下最有利于出现沿"湿度锋区"轴向的上、下游效应.这个结果也许能很好地解释:在梅雨锋上,恰恰是当一个旺盛的MCS达到顶点而开始趋向衰减时,在它的上、下游很快发展起新的MCS,新、旧MCS一起形成"云团波串"这样一个重要而有趣的观测事实.     

暖切变型江淮梅雨锋结构及其形成和维持机制

对在1991年7月上旬特别稳定的梅雨形势下持续10天的特大暴雨期作了合成和典型过程研究,并进一步探讨了暖切变型江淮梅雨锋天气系统模型。它在自由大气层表现为结构竖立的相当正压切变线和一种不同于经典地转动量近似的带状准二维运动场。边界层的浅层锋生倾斜环流以及偏于切变线轴以南的Ekman抽吸与自由大气层中基本上由积云对流加热驱动的竖直环流相互依存和耦合,造成持续的大暴雨。这种系统的初生和中断后复苏的机制可能是由斜压性极弱的副热带高空东移的短波扰动在低层“湿度锋”带紧南侧触发导致的一种带状CISK。     

Typical Structure, Variety, and Multi-Scale Characteristics of Meiyu Front

Meiyu front plays an important role in summer rainfall in central China. Based on the GMS-5 satellite images, NCEP reanalyses （2.5°×2.5°） and final analyses （1°×1°） data, and meteorological conventional sounding observations, the horizontal and vertical structures of the Meiyu front were summarized using multiple diagnostic variables, including winds, temperature, jet stream, front, pseduo-equivalent potential temperature, divergence, vertical motion, static instability, etc. In this paper, four cases were selected and analyzed, two of which are in 26-28 June and 23 July 2002 during the Experiment on Heavy Rain in the Meiyu period in the lower reaches of the Yangtze River, and the others are in May and July 1998. The two cases in July 1998 and July 2002 are the secondary Meiyu front cases. The results show that the structures and characteristics of the Meiyu front are different for various cases, or at various places and time, or at various stages of one case, and the frontal characteristics can be converted from the polar front to the equatorial front. Because of the interaction of the different scale circulations in the high and low latitudes, the horizontal structure of the Meiyu front has various forms.
The results in this paper also show that the typical Meiyu front consists of a narrow band with a high gradient of potential equivalent temperature below 500 hPa, south of which is warm and moist air mass, and north of which is the transformed air mass from the midlatitude ocean or polar continent. Below the mid troposphere, south of the front blows southwesterlies, while north blows easterlies. The ascending motion and precipitation usually occur ahead of the Meiyu front. In the upper troposphere, the subtropical front is above the Meiyu front, but two fronts are separated. In addition, the upper westerly jet stream and the easterlies to the south of the Meiyu front result in the upper divergent flow field.
The multi-scale characteristics of the horizontal structure of the Meiyu front can     

一次梅雨锋暴雨的模拟与诊断分析

运用双向嵌套的中尺度数值预报模式MM5,对1999年6月下旬长江中下游一次暴雨过程进行了数值模拟。结果表明,该模式能较好地模拟这次暴雨过程。中β尺度低压涡旋是该暴雨的主要影响系统,其稳定,移动缓慢是暴雨发生的根本原因。高层大气辐散,中低层强辐合,垂直运动强烈,低层有充足的水汽供应,低层对流不稳定能量释放是低涡及暴雨维持和发展的动力机制。     

一次非典型梅雨锋暴雨过程及其中尺度系统的数值模拟

利用常规观测资料, 卫星观测的高时空分辨率TBB资料以及客观分析资料, 对2002年6月22~23日(“02.6”)一次非典型的梅雨锋暴雨过程进行了天气分析。在此基础上, 利用中尺度数值模式MM5对此次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟, 并分析了暴雨中尺度系统的结构特征。结果表明： （1）天气分析显示, “02.6”梅雨锋暴雨过程与α中尺度低涡的东移发展和对流层低层的两支低空急流的增强发展有关。对流层低层700 hPa为一个缓慢东移与南压的东北西南向冷式切变线, 暖式切变线不太明显, 这与通常的江淮切变线梅雨锋暴雨不同。对流层500 hPa的副热带高压非常强, 高层200 hPa对流层高层的反气旋环流非常强并与高空急流相伴, 南亚高压中心位于我国江南地区。（2）TBB资料分析表明, 此次暴雨过程产生与多个β中尺度系统合并发展成α中尺度系统以及此后从α中尺度系统中不断分裂出β中尺度系统发展演变密切相关; 强中尺度对流系统主要在中尺度低涡冷、 暖切变线的的南侧发生和发展, 并不是在中尺度低涡的冷暖切变线上发展。（3）垂直结构分析显示： 在中尺度系统开始发展阶段, 中尺度系统具有强的垂直于剖面的风分量切变、 低空急流核以及高空强辐散低空强辐合, 这有利于中尺度系统的发展; 当中尺度低涡发展到相对成熟的阶段, 其后部不断分裂出中小尺度系统, 对流层低层的θe具有明显暖心结构, 由于气块绝热上升冷却效应比对流潜热释放作用强, 导致在800~600 hPa层上 θe比环境的低, 加之在强上升运动的顶部两侧的下沉补偿气流也比较弱, 这不利于中尺度低涡的维持。     

2008年浙江梅汛期暴雨的大尺度环流特征及其梅雨锋结构分析

通过客观分析资料和实况雨量, 对2008年浙江梅汛期降水的大尺度环流特征和梅雨期两次最强暴雨过程梅雨锋结构进行了对比分析.结果表明, （1）2008年是浙江1999年以来最典型的梅汛期降水年份, 梅雨量较常年偏多20%左右, 期间共有5次系统性强降水过程。（2）在高层, 梅雨期间稳定强大的南亚高压东北侧的偏北大风提供了暴雨区高层强烈辐散; 在低层, 低空西南风急流把来自孟加拉湾和南海的水汽向暴雨区输送, 并与浙江北侧的偏东气流构成一个纬向切变, 造成了大量暖湿气流的辐合上升, 为暴雨区提供了良好的水汽和动力条件。（3）在对流层中层, 500 hPa环流形势在第一次暴雨结束后快速从单阻型向双阻型转变, 持续的双阻形势造成了长时间的阴雨天气。在温度场上, 强降水对应的梅雨锋区温度相对较低, 锋区没有明显的温度梯度, 但相当位温和水汽的梯度十分显著。（4）梅汛期两次最强暴雨过程梅雨锋结构的对比表明： 在分布形态上, 第一次暴雨接近纬向分布, 降水主要出现在锋前, 第三次暴雨则具有很强的经向度, 暴雨出现在锋区。在温湿结构上, 第三次暴雨发生时梅雨锋两侧的温度梯度远大于第一次暴雨。在涡度散度结构上, 第一次暴雨的正涡度大值区和辐合区在对流层中低层则较第三次暴雨深厚。     

利用TRMM/PR资料分析1998年GAME/HUBEX期间梅雨锋雨带结构(英)

结合1998年GAME/HUBEX试验期间的常规观测资料,利用TRMM/PR产品分析了一个梅雨锋面雨带的结构以及一些大气学特征。星载测雨雷达(PR)能够在一个广大的范围内提供锋面雨带的某些细节特征和内部结构。利用PR资料得出的结论与利用常规观测资料诊断分析的结果相当一致。以往根据地面雷达发展的雷达气象理论仍然适用,并且效果更加准确可靠。这说明在降水空间结构以及梅雨锋特征的分析中,PR有相当的优势和潜在的价值。