1991年梅雨锋云系分析

利用一小时一次的卫星资料和降水资料，分析了１９９１年江淮梅雨期第三段（６月２９日－７月１３日）梅雨锋云系的特征，包括梅雨锋云系的建立和重建过程、它的走向、分布特征、日变化特征，以及它和其他云系之间的关系等，梅雨锋云系的建立是来自高原东北部的华西盾状云系和西南季风云系相互作用的结果。外围不同性质的云系对梅雨锋云系的影响是造成江淮梅雨锋云系强烈发展，继而产生暴雨天气的重要原因之一。      

梅雨锋云系内对流回波与层状回波的研究

本文利用1998年“淮河流域能量与水分循环试验（HUBEX）”所获得的大量雷达资料及遥测雨量计计资料，细致分析了淮河流域梅雨锋云系的结构，根据层状云和对流云在雷达回波图中的不同特征，本文提出用松散系数D（反映云系结构疏松程度）来区分大范围云带中的降水云类型，同529张PPI资料统计表明，若D＞0．17则说明该区结构松散，降水属于层状云降水，D≤0．17时，云区是对流性降水，由于梅雨锋水具有明显的不均匀结构特征，其中锋面对流云带和强下挂回波带是造成强降水的主要原因，在用地面雨量资料和雷达资料对地面降水进行短时（3小时以内）校正时，针对不同的降水类型采用不同的Z－R关系比用同一种Z－R关系的校正精度大约提高4％。     

使用GMS数值化卫星资料估计梅雨锋降水的初步探讨

应用ＧＭＳ可见光和红外通道数值化资料，针对梅雨锋云系特点，选用云顶红外计数值、可见光计数值、红外计数值梯度等因子，用逐步回归法导得高层高积云、多层云和积雨云的降水与上述因子的关系。并将估计结果与理论、实测降水比较，表明该方法估计效果较好，采用云分类降水估计结果比无云分类的要好。     

利用双光谱云图资料估计降水

利用实时和前６小时的红外和可见光卫星云图资料和同时的地面实测降水资料，分析降水强度与红外、可见光亮度值之间的对应关系，实现用红外、可见光双光谱阈值法得到大暴雨，暴雨，大雨，中小雨４个等级的降水，以指导降水预报。     

梅雨锋云系的结构特征及其成因分析

利用逐时卫星遥感观测资料和地面测站的降水资料，分析了江淮流域2003年6月22～26日暴雨过程中梅雨锋云系的演变、结构特征和形成原因。结果表明，梅雨锋云系为一条TBB的低值带，稳定少动，其上分布着中尺度对流系统（MCS），而中尺度对流系统是由不同尺度、不同强度．的对流单体（包括中β和中γ尺度对流单体）组成的，从而使得梅雨锋云系产生不均匀的降水分布（包括时间上和空间上）。在该暴雨过程中，梅雨锋云系充分体现了中尺度对流系统中所包括的3类组织结构形式。梅雨锋云系与中高纬度云系或热带辐合带云系之间的相互作用与暴雨过程关系密切，梅雨锋云系的维持和发展与强大的黄淮气旋云系直接相关，它是江淮流域上空冷暖气流交汇的结果。     

梅雨锋云系的模态研究I：主导模态

利用经验正交函数（EOF）分解方法,对1998～2008年梅雨活跃期共16次过程每3 h间隔的静止卫星云顶亮温（也称相当黑体亮度温度,即Black Body Temperature,以下简称TBB）的距平场进行计算,获得了梅雨锋云系的主要模态。经检验,前7个模态为独立模态,方差贡献分别为7.78%、5.83%、5.20%、4.27%、4.19%、3.62%和3.36%。这7个独立模态反映梅雨期间云系主要的异常特征。各模态相似云图中的云系与气候态相比出现位置偏移与形状变化,表明梅雨锋云系随主导环流系统的演变而发生断裂、减弱、消散、重建的过程。从各模态相应的大气环流配置来看,气候态梅雨锋云系对应的大气环流为三阻型梅雨形势。另外7个主导模态的大气环流基本可以划分为两类,一类为阻塞高压型,中高纬地区存在阻塞高压活动,在第2模态正位相,第4模态负位相,第5模态正位相和第6模态正、负位相以及第7模态正位相对应的500 hPa环流形势上都可以看到这一特点;另一类为槽脊型,中高纬地区阻塞高压活动不明显,等高线为一槽两脊或两槽一脊型分布,与这种环流形势相关的模态有第1模态正、负位相,第2模态负位相,第3模态负位相,第4模态正位相,第5模态负位相和第7模态负位相。     

温带气旋和梅雨锋的卫星云图特征

介绍温带气旋和梅雨锋的卫星云图特征。温带性气旋是来自不同方向的三支气流(暖输送带、冷输送带、干带)的汇合过程,梅雨锋气旋是气旋簇中的一系列气旋波中所处纬度最低的。在西藏高原东侧的中国东部地区,由于与特定地形、地理条件相伴的动力、热力作用,对流层上部从高原东伸的脊与它北侧的副热带急流夹得很紧,两者之间有多方向的外流;而对流层下部有极其潮湿的东西向切变线。这样的大气三度空间结构,趋向于符合对称不稳定条件,这使得密实、连续的梅雨锋云带得以稳定、持续地维持。也正是由于雨带上空被潜热加热的气流向东南扩散下沉,十天甚至半个月以后,环流形势将发生调整:或出现副热带高压加强,雨带北抬;或形势转变为经向型。经向型云带里不同区段云的密实程度有差异,这与沿云带低层气流的汇合、涡度以及云带与西太平洋热带扰动之间的相互作用有关系。     

典型梅雨暴雨系统的云系及其相互作用

利用GOES-9红外云图和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,分析了2003年6月29日～7月12日长江中下游一次典型梅雨期间暴雨系统的云系成员及其相互作用.结果表明:(1)梅雨暴雨系统的云系成员主要有四个,它们是梅雨锋云系、西风带短波槽云系、青藏高原东移扰动云系和季风云涌.这些云系成员都可以影响到梅雨锋云系的形状和强度,对梅雨锋云系的建立或重建都起到重要的作用.(2)梅雨云系成员是相应的天气系统相互作用的产物,副热带高压决定梅雨锋云系的位置,因此也决定了暴雨发生的区域.适当强度的高空槽可以诱生梅雨气旋,产生锋面气旋暴雨.高原东移扰动云系如果受高原槽的引导可以移出高原,同时也诱生西南低涡并移出四川盆地,高空槽和低涡共同作用造成了沿途暴雨.季风云涌在副高东退的情况下,就有可能北上和梅雨锋云系连在一起.不同的云系成员和梅雨锋云系相互作用的结果形成不同的云系分布.     

切变、静止锋与许昌夏季降水

在对1982～1991年10年夏季(6～8月)许昌市由切变、静止锋影响而产生的56次中雨以上降雨过程的天气图和卫星云图分析的基础上，总结了该形势下阵雨的天气图和卫星云图云系特征，指出了阵水持续时间、强度、过程结束等预报思路和着眼点及产生大～暴雨的一些预报指标，为夏季切变、静止锋形势下的降水预报提供了依据。     

梅雨锋云系的模态研究Ⅱ：出现频率及转换特点

基于经验正交函数（EOF）分解方法提取的1998～2008年梅雨活跃期共16次过程的梅雨锋云系主导模态,讨论了这些主导模态的发生频率、维持时间及相互转换特征。结果表明,在16个梅雨活跃期内,云系的第1主导模态正相位出现的频率最高,并且在4个活跃期内作为首次出现模态率先出现;第5模态正位相的出现频率最低,且该模态多数伴随其他模态一同出现,为过渡模态。统计发现,各主导模态的维持时间并不相同,其中第2模态负位相持续时间最长,为81 h;第5模态正位相的最大持续时间最短,仅为18 h;第6模态负位相的平均持续时间最长。对不同主导模态转换方向和频次的计算表明,各个位相的模态最多（最少）向9种（3种）（含正负位相）其他模态进行转换。除第6模态负位相和第5模态负位相向其他模态的转化具有较好的方向性外,其他模态间的相互转换多表现出随机性特征。其中,第6模态负位相在超过半数的情况下向第5模态负位相转换,而第5模态负位相则多向第3模态正位相和第1模态负位相进行转换。     

一次梅雨锋暴雨过程的中尺度对比模拟分析

使用新一代细网格WRF中尺度数值模式和MM5（V3）模式,对2003年7月4～6日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟对比分析。结果表明：WRF和MM5都能较好的模拟这次暴雨过程雨带的分布和走向,而WRF能更好的模拟降水中心的位置和雨量;与暴雨过程相联系的低空急流和涡度场等分布特征的模拟,WRF模式亦优于MM5模式。此外,在云贵高原东麓山地,与WRF模式相比,MM5模式在低层模拟出虚假的低压环流,这可能与两模式所采用的垂直坐标差异有关。对WRF的模拟结果分析发现,700hPa湿位涡异常区与暴雨发生区对应很好。     

STRUCTURAL FEATURES OF THE MEIYU FRONT SYSTEM

A new subtropical front near the periphery of the West Pacific subtropical anticyclone isfound,which is never revealed in previous studies.The coupling of the subtropical front andMeiyu front forms a Meiyu front system (MFS) and is the most direct synoptic system for theMeiyu precipitation along the Mid-lower Reaches of Yangtze River (MRYR) in China.In thispaper.The detailed structural features and cloud features of the MFS in 1998 and 1999 areanalyzed,which manifests that the MFS is an objective phenomenon over the period of Meiyu alongMRYR and the Southwest Japan.Generally.the subtropical front is mainly located between 850hPa and 500 hPa.The moist southwest monsoon is transported in the passageway between theMeiyu front and the subtropical front.The vertical motion ascends in the passageway and descendson both sides of the MFS.forming the MFS's secondary circulation.A lower TBB band indicatedthat obvious convective activities are also located in the passageway of MFS.The horizontal windof MFS is vertically asymmetric.     

梅雨锋云带内α-中尺度对流系统周边水汽风的分析

应用准静止卫星水汽图像导出的风 (简称为水汽风 )分析东亚梅雨锋云带内中尺度对流系统 (MCS)在对流层上层的流出通道。结果表明梅雨锋云带内MCS有二类流出通道。一类MCS在对流层上层呈现为一个中尺度反气旋。MCS的东部有一支中尺度高空急流 ,这支中尺度高空急流向东流出后转向南 ,流入 2 0°N附近的南亚东风急流内 ,是MCS在对流层上层的主要流出通道。另一类MCS发生在中纬度西风急流的南侧。中纬度西风与MCS南部的偏东北风构成一个反气旋环流带。MCS前方的流出通道 (中尺度高空急流 )是中纬度西风急流的一个中尺度分支。梅雨锋云带内垂直方向水平风速切变小于 1m/ (s·10 0hPa) ,垂直方向“不通风”有利于云带内MCS的维持。初步分析验证了以前数值模拟得到的中尺度高空急流及其流出通道。     

一次梅雨锋特大暴雨过程的数值模拟研究：不同尺度天气系统的影响作用

2003年7月4~5日在江淮地区沿梅雨锋有一系列中尺度对流系统相继生成和强烈发展,导致了江淮地区特大暴雨的形成。该研究利用中尺度数值模式MM5对这次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟,在模拟结果的基础上重点分析了不同尺度天气系统相互作用对这次特大暴雨过程的影响作用。在这次特大暴雨过程中,位于梅雨锋北侧的东北—西南走向深厚、稳定的短波槽系统与槽前从西南移来的低涡系统相配合,加强了位于梅雨锋北侧的反气旋性扰动发展,从而导致梅雨锋北侧反气旋性涡旋的形成。该类反气旋性涡旋形成对江淮切变线的加强与维持起重要作用。中尺度对流系统的潜热释放首先导致梅雨锋低层切变线上的中尺度对流性涡旋(MCV)的形成,而中尺度对流性涡旋的形成进一步加强了切变线上的低层辐合,中尺度对流性涡旋消亡后,在切变线上形成低涡。梅雨锋附近主要存在4种不同垂直环流,它在降水的不同阶段具有不同的结构、配置与动力学作用。其中跨锋面、高层非地转两支垂直环流对锋区的对流扰动发展和暴雨形成最为重要,而降水发展可以调整锋区垂直环流的结构、配置,随降水的减弱,梅雨锋区的不同垂直环流系统又重新恢复到先前结构。梅雨锋上不同尺度、高度的天气系统之间的相互作用主要通过这些垂直环流系统调整实现。     

STRUCTURAL FEATURES OF THE MEIYU FRONT SYSTEM*

A new subtropical front near the periphery of the West Pacific subtropical anticyclone is found,which is never revealed in previous studies.The coupling of the subtropical front and Meiyu front forms a Meiyu front system (MFS) and is the most direct synoptic system for the Meiyu precipitation along the Mid-lower Reaches of Yangtze River (MRYR) in China.In this paper.The detailed structural features and cloud features of the MFS in 1998 and 1999 are analyzed,which manifests that the MFS is an objective phenomenon over the period of Meiyu along MRYR and the Southwest Japan.Generally.the subtropical front is mainly located between 850 hPa and 500 hPa.The moist southwest monsoon is transported in the passageway between the Meiyu front and the subtropical front.The vertical motion ascends in the passageway and descends on both sides of the MFS,forming the MFS's secondary circulation.A lower TBB band indicated that obvious convective activities are also located in the passageway of MFS.The horizontal wind of MFS is vertically asymmetric.     

中国长江中下游梅雨锋暴雨形成机理以及监测与预测理论和方法研究

国家重点基础研究发展规划项目“我国重大天气灾害形成机理与预测理论研究”经过项目全体科学家的 5a研究 ,取得了一系列重要的研究成果 :(1)提出了基于多种实时观测资料的梅雨锋暴雨的多尺度物理模型 ;(2 )建立了梅雨锋暴雨的天气学模型 ;(3)梅雨锋是由多个不同尺度系统构成的梅雨锋系 ,它具有介于温带锋系结构与热带辐合带结构之间的副热带锋系结构 ,在长江中下游有时可表现为双锋结构。锋前的湿物理过程与锋上强对流系统发展形成的正反馈过程以及梅雨锋系的不同尺度系统的相互作用是梅雨锋维持与发展的重要机制 ;(4 )提出了多种中尺度暴雨的定量卫星遥感反演理论和方法 ,并形成一系列新的反演产品 ;(5 )成功地研究了双多普勒雷达同步探测和反演中尺度暴雨三维结构的理论和方法 ;(6 )发展了配有三维变分同化系统的中尺度暴雨数值预报模式系统 ,在 2 0 0 3年淮河抗洪救灾中发挥了积极作用。上述研究成果表明该项目已经圆满地完成了预定的目标与任务。     

一次梅雨锋暴雨过程的数值模拟及机理分析

对2003年6月24、25日的江南北部暴雨过程进行了数值模拟及其结果分析。研究表明：这是一次在高空槽、低空切变线及高低空急流的共同影响下,冷暖空气交汇形成梅雨锋而引发的降雨;在暴雨过程中,高低空急流的共同作用对暴雨的发生发展起着重要作用,风场的特殊结构,使得中空出现三个无辐散层、两个垂直上升运动中心,从而维持了整层的垂直上升运动;去除潜热的“干”敏感性试验表明,潜热释放加热了深厚的大气层,使得高层加压辐散,暴雨区北侧的高空西北急流加强,低层减压辐合,暴雨区南侧的低空西南急流加强,同时使得低层的切变线得以维持加强。     

“99.6”梅雨锋暴雨对流动量输送特征的诊断分析

利用MM 5V3输出的高时空分辨率资料对“99.6”梅雨锋暴雨过程中对流动量输送特征X进行了诊断分析研究 ,主要结论如下 :( 1)模拟结果和观测分析的比较表明 ,中尺度模式MM 5V3能够成功地模拟“99.6”梅雨锋暴雨中尺度系统的发生和发展及演变。 ( 2 )通过对中尺度系统强烈发展时刻的对流动量输送 (CMT)诊断分析表明 :动量收支残差与平均流场的方向一致 ,它有利于加速西南气流北上 ,和 β中尺度系统的发生和发展 ;结果也表明强矢量几乎总是与产生强烈上升运动的 β中尺度系统相对应。动能转换的诊断表明 ,低涡前部的相间出现E >0和E<0的区域 ,这显示出在中尺度系统强烈发展时大尺度系统与中尺度系统之间的能量转换非常复杂 ,并不是简单的能量串级过程所能描述的 ;同时E的正值比负值的绝对值要大得多 ,这表明能量主要是从大尺度向次网格尺度转换 ,激发次网格尺度系统的发生和发展。 ( 3 )当切变线低涡离陆入海时 ,X矢量则对西南气流产生强烈的减速作用。 v和 vY的垂直剖面分析显示 ,南风此时在对流层中低层受到明显的减速作用。 ( 4 )转换能量E的垂直廓线显示 ,在中尺度系统强烈发展时 ,对流层中低层的能量顺尺度 (E >0 )输送非常强 ,而在低涡切变线离陆入海时 ,对流层则表现为逆尺度输送 (E <0 )。     

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。     

梅雨锋空间结构及其雨成锋的演变

对１９８０～１９８３年梅雨期间安徽发生的６次暴雨过程，作了沿１１７．５°Ｅ的空间剖面图分析。结果发现，梅雨锋常不及地，在低层锋区特征不明显，而且在地面出现带状雷暴雨时，常在雨区南侧形成“雨成锋”。作者对雨成锋的形成和演变作了初步探讨，并对各阶段经圈环流特征进行了详细的分析。