东移西南低涡空间结构的气候学特征

对1991～2004年夏季（6～8月）西南四川盆地的低涡活动进行统计分类,比较分析了移出型和停滞型两类西南低涡生成初期的合成环流场,总结出影响低涡东移的三维环流结构的气候学特征：东亚中纬度地区对流层中高层的冷空气入侵造成中高层气温偏低,位势高度降低,伴随冷偏差中心南侧20°N～30°N由对流层顶至850 hPa都出现偏强西风,最大的西风偏差位于长江下游地区上空200 hPa。一方面,高层风速差异的纬向梯度加强了长江中游地区的高空辐散,在西南低涡东部形成有利于降水和气旋性环流发展的动力抬升机制。另一方面,对流层低层的西风偏差在青藏高原南麓至我国东部长江以南形成一条异常的水汽输送带,加强了低涡南侧的偏西风水汽输送作用,为低涡东部的降水潜热反馈作用提供了充足的水汽。西南低涡在这样有利的环流形势和水汽条件下更容易移出盆地。     

一次东移型西南低涡的数值模拟及位涡诊断

利用非静力中尺度模式WRF对2011年6月16-18日引发强降水的一次东移型西南低涡过程进行了数值模拟,结果表明,WRF模式较成功地模拟了此次西南低涡所引起强降水的范围和移动。低涡首先在低层850 hPa形成,9 h之后在700 hPa出现闭合低涡,发展成熟。西南低涡的初生和成熟阶段在对流层低层都维持与正涡度和高位涡中心相耦合的动力结构,并伴有上升运动;在成熟阶段,上升运动、正涡度柱和高位涡柱明显加强、发展至对流层高层(300 hPa)。低层水汽通量散度对降水带的强度和移动都具有较好的指示意义。位涡收支诊断分析表明,非绝热作用项的垂直结构与垂直通量散度项相反,潜热释放造成的非绝热作用项有利于低层位涡增长、抑制高层位涡增长,对西南低涡的生成、发展有重要作用。     

一次东移西南涡过程的平流层重力波特征研究

基于WRF模式对2011年6月16—19日一次东移西南涡过程的模拟,开展了西南涡激发平流层重力波的特征研究。东移西南涡可以分为发展、强盛和减弱3个阶段,每个阶段均伴随着强降雨天气,但由于降水位置和强度的不同,平流层重力波的分布和强度也不同。西南涡发展阶段,平流层重力波主要位于低涡的东侧,并向东北传播;西南涡强盛阶段,伴随对流降水的强度和范围明显增大,平流层重力波的振幅和范围也显著增大,且围绕西南涡的东侧和南侧呈现出半环状的重力波分布特征可分为两支,东侧波动波列表现为东北西南向分布,南侧的波列表现为东—西向分布;西南涡减弱阶段,重力波的振幅和范围均减小。波谱分析表明,重力波的纬向波数频率谱关于零频率呈非对称分布,且随着西南涡的增强,波谱在小尺度范围显著增大,即强对流更容易激发出小尺度的高频波;经向波数频率谱在波数较小谱段关于零频率基本呈对称分布,但在波数较大谱段,也呈非对称分布,这说明受平流层东风气流的影响,重力波主要向东传播。     

两次高原低涡东移特征及发展机制动力诊断

应用NCEP再分析资料,进行物理量计算,并结合地面和探空气象资料以及卫星探测资料,从动力学角度分析2008年7月19-22日和2007年7月29日-8月1日两次高原低涡东移特征及演变机制,获得低涡东移发展或减弱的一些特征和机理认识.研究结果表明,低涡东移过程中,正涡度东传特征明显.低涡东移过高原后呈维持加强趋势,表现为低涡过高原前,深厚的正涡度层配合深厚的上升运动,以及对流层中低层较强的辐合;低涡过高原后,正涡度强度增加,对流层中低层的辐合、上升运动增大,对流层中高层的辐散增加.而低涡东移后呈减弱趋势,表现为正涡度强度、垂直上升速度较东移发展低涡要弱;低涡过高原后,正涡度强度减弱,整层的辐合上升运动减弱明显.低涡东移过高原,与低涡发展密切相关的正涡度带的维持、发展或减弱的动力机制主要受控于总涡源的发生、发展与减弱.辐合辐散流场维持发展,对总涡源有较大影响,对低涡维持发展有重要作用;地形的动力作用使其大地形后的背风坡更易低涡发展;涡区附近及以北盛行偏北气流有利于低涡发展;垂直涡度输送不利于对流层中低层低涡加强.分析还表明,冷空气触发大气不稳定能量释放,是低涡发展的重要机制;冷暖卒气交汇导致辐合流场的维持和加强,是低涡得以维持和加强的重要因素.     

初夏西南低涡云系的液态含水量特征

本文根据1981年至1990年5～6月的飞机物理探测资料,对西南低涡层状云系的液态含水量特征进行了分析,得到了一些初步结果.对四川省人工影响天气、大气探测和天气预报等工作有重要的参考价值.     

一次冷性停滞型西南低涡结构的演变特征

利用常规气象观测资料、NCEP(National Centers for Environmental Prediction,美国国家环境预报中心)再分析资料、雷达资料、卫星以及区域站资料等对2015年8月16日08:00(北京时,下同)至18日20:00四川盆地持续性大暴雨过程作了系统分析。结果表明:在西太平洋副热带高压(下称西太副高)阻塞形势下,高原涡东侧和西太副高西北侧的正涡度平流共同为西南低涡提供动力条件,前侧温度槽叠加在中低层暖性浅薄天气系统上加强了对流不稳定,冷空气缓慢侵入造成冷性停滞型西南低涡持续发展;西南低涡中的降水通过凝结潜热释放作用与西南低涡相伴增强;西南低涡成熟阶段,高低层正涡度柱几乎垂直耦合,水平流场形态上表现为近圆形,700 hPa温度、水汽及能量场均表现为"S"形非对称形态,有利于中低层维持向东北部的暖湿输送机制,这是纬向降水强于经向的重要因素;盆地地形条件下,纬向降水主要是中心中尺度对流系统MCSs(Mesoscale Convective Systems)两次稳定发展的结果,降水集中在西南低涡暖切变线南侧,地面静止锋附近,而经向降水主要是两次冷锋MCSs降水,位于西南低涡低槽前部;西南低涡中MCSs活动分为八个阶段,在动力机制维持情况下,西南低涡南侧MCSs通过影响水汽输送对中心MCSs发展形成制约机制,西南低涡东北部和东南部降水呈现此消彼长的"跷跷板"发展特征。     

初夏西南低涡云系的液态含水量特征

本文根据1981年至1990年5－6月的飞机物理探测资料，对西南低涡层状云系的液态含水量特征进行了分析，得到了一些初步结果。对四川省人工影响天气、大气探测和天气预报等工作有重要的参考价值。     

一次西南涡东移诱发的罕见暴雨诊断分析

利用常规观测资料以及自动站、加密雨量站、卫星云图等资料,对湖北省荆门市2007年7月12—13日连续暴雨或大暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明：这次暴雨或大暴雨过程是在有利的大尺度环流背景下受中尺度低涡和切变线影响由3个对流云团产生的,中尺度对流云团演变与强降水落区及持续时间有很好的对应关系;西南涡东南侧西南暖湿气流和北侧东风气流共同提供了有利的水汽输送条件;对流层中低层强辐合和上升运动提供了较好的动力条件;＂万宜＂台风外围东风气流对西南涡的作用及其对西南涡的阻挡,是西南涡得以发展加强且长时间影响荆门并导致连续强降水的重要原因。     

东移影响湖南的西南低涡统计分析

利用10 a(2001-2010年)6-8月逐日00 h(世界时,下同)与12 h 700 h Pa高空图及NCEP 1°×1°分析资料,对西南低涡进行了统计与合成分析,总结了影响低涡东移影响湖南的三维环流结构特征。结果表明:1)10 a共有486例西南低涡生成。其中,84例(约17.3%)移出源地影响湖南,7月最多(32例),6月次之(30例),8月最少(22例)。2)影响湖南的西南低涡,其源地主要集中在青藏高原东侧和四川盆地,最易在夜间生成。其大气环流形势表现为:西太平洋副热带高压较弱,位于洋面上;中高纬地区100°E附近为一宽广暖槽控制,槽前的正涡度输送有利于低层减压和气旋性涡度加大;低层整个四川盆地为闭合低压环流控制,东西两边各有一个低压中心存在,西部为暖中心控制,东部为冷舌控制,说明中纬度对流层中高层有冷空气入侵,冷平流使等压面下降促使西南低涡发展东移,这可能是导致西南低涡移出的一个重要环流因子。3)存在三支水汽输送:一支来自孟加拉湾的西南气流的水汽输送,另一支来自南海的偏南和偏东气流的水汽输送,第三支是较弱的西风带气流的水汽输送。     

一次东移西南涡对初始扰动的伴随敏感性试验

初始条件能否包含有足够的中尺度信息对西南涡的模拟至关重要,采用中尺度模式MM5对我国长江流域一次东移西南涡进行模拟试验,并结合一个伴随模式MAMS对这次西南涡进行敏感性试验,分析预报变量对初始条件的敏感性分布,根据敏感性分析结果对初始条件追加一个适当的扰动进行模拟对比,结果表明:追加扰动后的初始条件较成功地模拟出了本次西南涡的形成和移动情况,而原来的试验模拟的低涡与实况相比要落后十几小时;伴随模式MAMS较好地模拟出了本次西南涡的敏感性场分布,本次西南涡对西风扰动的大敏感性区域主要位于400hPa以下的西南地区,对南风扰动的大敏感性区域主要位于500hPa以下的西南地区,对温度扰动的大敏感性区域则主要位于500hPa与900hPa之间的西南地区;追加的风场扰动在中低层的西南地区表现为一个气旋性环流,在这个气旋性环流的西南方存在另一个反气旋性环流;在此基础上增加初始场水汽扰动则在一定程度上加强了模拟低涡的强度和移动速度。     

一次西南涡东移引起的长江上游流域强降水过程分析

利用MICAPS常规观测资料、FY2E卫星云图资料、fnl 1°×1°资料和三峡梯级调度自动化降水资料对2016年6月30日长江上游流域的暴雨过程进行分析。结果表明：在有利的大尺度环流背景配合下,产生此次强降水过程的主要影响系统是西南涡和低空急流,副热带高压和大陆高压的稳定维持使得西南涡移动缓慢,低空急流的加强使得西南涡加强,从而造成大范围的暴雨;本次过程地面没有冷空气触发,是一次在西南低空急流中出现的暖区强降水过程;高空分流区增强了高层辐散抽吸作用,使得西南涡不断发展加强。     

一次西南涡特大暴雨过程中MCS的演变特征

采用常规观测、地面自动观测、风廓线雷达及多普勒雷达资料,结合NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料对2013年6月30日川渝特大暴雨过程中MCS的演变特征进行了分析,结果表明:(1)强降水及MCS均呈现增强—减弱—再次增强的演变特征,在MCS的增强阶段有中气旋和强降水超级单体的活动。(2)MCS生成并维持于西南涡前部次级环流的上升支内,西南涡缓慢东移并持续增强,为MCS的长时间维持提供了有利的背景动力条件。(3)MCS的波动性演变特征与西南涡的持续增强特征并不一致,其波动性演变与中低层西南风或南风急流的变化、低空及地面暖湿入流的变化有关。中低层西南风或南风急流的增强、低空及地面暖湿入流的增强均有利于MCS的增强。     

两次西南涡降水的诊断分析

本文对比分析了2009年夏季两场西南涡引发的暴雨天气过程,通过对涡度各个贡献项以及几个热力诊断量的分析认为,促使西南涡发展的主要贡献是大气的辐合,其次是垂直输送,β效应项的贡献是最小的,可以忽略。从几个热力诊断量来看,通常对流有效位能的释放时间都会先于最强降水的出现时间。K指数和总体指数的极值出现时间一般也略早于最强降水的出现时间。对流有效位能和K指数以及总体指数都对降水预报有一定的指示作用。      

两次西南涡降水的诊断分析

本文对比分析了2009年夏季两场西南涡引发的暴雨天气过程,通过对涡度各个贡献项以及几个热力诊断量的分析认为,促使西南涡发展的主要贡献是大气的辐合,其次是垂直输送,β效应项的贡献是最小的,可以忽略。从几个热力诊断量来看,通常对流有效位能的释放时间都会先于最强降水的出现时间。K指数和总体指数的极值出现时间一般也略早于最强降水的出现时间。对流有效位能和K指数以及总体指数都对降水预报有一定的指示作用。     

一次西南低涡东移引发长江中下游暴雨的诊断研究

利用常规观测资料和NECP再分析资料,对2013年6月6—7日西南低涡东移加强发展造成长江中下游大暴雨过程进行了诊断分析,重点探讨了西南低涡东移和发展维持的物理机制以及最强降水的变化特征。结果表明,沿着700 hPa高空切变线东移的西南低涡是造成此次长江中下游地区暴雨的直接影响系统,西南低涡沿着700 hPa切变线东移发展,深厚阶段正涡度柱伸展到400 hPa高度,自下而上呈近垂直结构。西南低涡附近低层辐合与高层辐散的大尺度环境条件、西南低涡与西南低空急流耦合发展动力结构、低空暖平流和高空槽前正涡度平流输送等条件是导致西南低涡东移到长江中下游后加强发展的主要因子。与西南低涡相伴随的强降雨区主要位于低涡南部3个纬距以内,该处的西南季风和副高西南侧东南气流两支水汽输送的汇合为暴雨发生提供了充沛的水汽和对流不稳定能量,而对流层中低层携带的冷空气侵入低层低涡的后部,不仅加强了低涡的斜压性,也促进了上冷下暖不稳定层结的产生和发展,为强降水的发生提供了不稳定对流触发条件。     

一次暴雨的云系演变

1974年6月10日,本站由于500毫巴低槽和地面冷锋的影响,出现了一场暴雨,24小时雨量达90.2毫米。现对这次暴雨的云系演变作一个例分析。 暴雨前一天早晨,即6月9日4时30分     

高原涡与西南涡相互作用引发暴雨过程及云系特征分析

使用中国新一代FY-4A卫星、GPM卫星的降水雷达等多源观测数据,选择两次高原涡与西南涡相互作用的暴雨个例,分析了两涡作用下盆地中尺度降水云系的空间结构特征.结果表明:西南涡与高原涡耦合作用下产生中尺度对流复合体MCC云系,短时强降水主要发生在MCC发展至成熟阶段,强降水区的云顶亮温值低于?60℃,云顶高度在12 km...     

高原东移对流系统对西南低涡形成的作用

Based on the temperature of the black body (TBB), station observed and NCEP reanalysis data, the impacts of the eastward propagation of convective cloud systems over the Tibetan Plateau on the southwest vortex (SWV) formation that occurred at 1800 UTC on 29 June 2003 are analyzed by using the Zwack-Okossi (Z-O) equation to diagnose the thermal and dynamic processes. It is found that, in summer, severe convective activities often occur over the Tibetan Plateau due to the abundant supply of moisture. The convective cloud near the east edge of the plateau could move eastward with a short-wave trough in the westerly. The divergent center that is induced by latent heat release, which is associated with severe convective activities, moves out with the convective cloud and contributes to the low level decompression which is favorable for the formation of plateau edge cyclogenesis (PEC). The Z-O equation indicates that, in this case, the latent heat release and convergence are the two most important factors for SWV formation, which amounts to about 42% and 15% of the term TOTAL, respectively. It is implied that the thermal process effect was more important than the dynamic process during SWV formation.     

西南低涡东移引发重庆暴雨的综合诊断

利用NCEP/NCAR Reanalysis 1°×1°格点资料和MICAPS实时观测资料,使用水汽散度垂直通量、湿螺旋度等新型诊断物理量,对2009年8月2~4日发生在重庆地区由西南低涡东移引发的暴雨做了综合分析。结果表明:水汽主要在大气低层850hPa附近积聚,上升运动强,水汽的辐合上升区域与降水大值区较吻合。500hPa湿z-螺旋度负值区水平分布与相应时段降水落区和强降水中心的分布对应较好,垂直分布上:暴雨区低层正涡度、水汽辐合旋转上升与高层负涡度、水汽辐散相配合,是触发暴雨的有利动力机制。      

西南低涡东移过程几个实例的数值试验

一、引言夏季西南低涡东移,常在江淮流域造成大范围的灾害性暴雨天气。因此正确预报西南低涡是否东移及其东移的路径和速度,是正确预报大范围暴雨天气的关键问题之一。对西南低涡的形成过去有人认为西南低涡不同于温带气旋,其锋区结构不明显,由此推论西南低涡的形成斜压因子可能不是主要的。对于西南低涡的移动,根据在实验室内进行的模拟试