一次高原低涡与高原切变线演变过程与机理分析

对一次东移高原低涡减弱、高原切变线生成并在有利的环流背景下东南移,进而引发川渝强降水的高原切变线生成机制以及演变过程进行了初步分析。首先引入描写热带气旋的Okubo-Weiss（OW）参数（V_OW）来定量表达低涡、切变气流中旋转和变形的相对大小,确定高原切变线的潜在生成区域和发展状况。得出在高原切变线生成阶段,500 hPa等压面上V_OW值由正转负,V_OW负值带可以很好地指示高原切变线的潜在生成区域。V_OW负值强度与高原切变线强度有很好的相关性。高原切变线上以V_OW负值中心为主,但也会存在正值中心,说明在切变线上也会有气旋性涡度。此个例高原切变线以伸缩变形为主,高原切变线沿变形场的拉伸轴分布。然后通过涡度方程和总变形方程进一步分析了高原低涡减弱、高原切变线生成的动力机制。高原低涡的减弱、消失主要受散度项的影响,时间演变分析表明系统由强气旋性涡度的高原低涡演变为强辐合性的高原切变线。总变形方程中的扭转项对高原切变线的生成贡献最大,其次为水平气压梯度项,散度项最小;当高原切变线上以拉伸变形为主时,不利于其上高原低涡的发展,切变线可能是影响低涡发展的背景流场。     

切变线降水系统微物理特征及隆水机制个例分析

利用机载云粒子探测系统(PMS).对2004年7月1日影响吉林省的一次切变线降水过程进行了探测飞行,利用所获取的宏微观资料对此次降水过程的微物理结构、降水机制进行综合分析.结果表明:此次切变线降水云系主要由高层云、雨层云、碎云构成,高层云和雨层云中间夹有1100m左右的无云区;3类云中平均云滴浓度、平均云滴直径各不相同;云水含量随高度分布不均匀,云的不同部位云水含量起伏较大;冰晶浓度平均为17.3个/L;此次探测的降水云系符合Bergeron提出的催化云一供水云相互作用导致降水的概念.根据云图及其他探测资料综合分析,冰晶主要产生于高层云上部或卷层云的冰晶播撒,供水云为高层云中下部和雨层云.     

高原切变线研究回顾

本文系统地回顾了半个多世纪以来高原切变线特征,切变线形成的大尺度背景场,切变线维持移动机制,切变线与其它系统相互作用机制,以及切变线对降水的影响等方面的研究成果。同时指出高原切变线研究存在着许多薄弱的地方,在降水的不同阶段切变线起着怎样的作用,切变线活动对我国持续性强降水的影响,切变线的云系特征,冬季切变线活动特征及对天气的影响,切变线的东移机制,切变线与不同层次,不同纬度,不同尺度系统之间的相互作用机制研究等方面有待进一步加强。     

地形对镇平县降水的影响

统计结果表明,镇平年水量较四周邻县偏少。这和镇平地形对降水的影响有关：降水时镇平多为东北风,由于镇平地形为北高南低,致使东北气流下沉,从而对降水产生抑制和减幅作用;盛夏,受副高和山谷风环流影响,南阳盆地腹地常有一条东北西南向的地形切变线,镇平处在切变线西北侧的偏西气流中,地面偏西气流对降水有抑制作用。     

高原切变线研究的若干进展

高原切变线是青藏高原地区特有的重要天气系统。它具有特殊的结构特征,在移动过程中,通常会引发青藏高原附近及其下游东部地区的灾害性天气。本文回顾了以往有关高原切变线的结构、移动特征、发生、发展机理以及与其他天气系统相互作用等方面的研究进展,并在此基础上,展望了高原切变线未来的研究方向,以期提高对高原切变线的认识,为未来的科学研究和业务预报提供基础和支撑。     

山东省三次暖切变线极强降水的对比分析

应用加密观测、常规观测、卫星云图和雷达探测的资料及NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料,对山东省三次极强降水天气进行了诊断和对比分析。结果表明,低层暖式切变线和500 hPa西风槽是三次强降水的主要影响系统。强降水前低层大气高温、高湿、对流不稳定,有较高的对流不稳定能量。低层暖式切变线辐合和暖湿平流产生的上升运动与地面辐合线附近产生的上升运动相叠加,触发对流不稳定能量释放,产生强对流,造成强降水。较强的风垂直切变使得对流有组织地发展。强降水期间,中高层弱的干冷空气侵入,使得对流不稳定加强,中高层具有高位涡的干冷空气入侵诱发低层中尺度涡旋发展, 辐合上升运动加强。低层暖湿气流螺旋式辐合上升与中高层入侵的干冷空气相遇,水汽凝结率增大,降水强度增强。中高层干冷空气侵入的时段与极强降水的时段相对应。有利的地形对局地短时极强降水有重要作用。低层暖式切变线和500 hPa低槽的位置、强弱不同,中高层冷空气的强度和入侵路径不同,对流云团的发生发展、内部结构和移动方向不同,造成强降水的地理位置和强度不同。     

高原切变线形态演变对高原边坡一次降水过程的影响分析

利用中国气象局逐小时区域站、高空站、逐小时风云2E卫星、NCEP再分析数据资料以及WRF数值模式,选取2018年8月1-3日降水天气过程,分析高原切变线形态演变对发生在高原边坡降水的影响。结果表明:(1)8月1-3日降水过程主要影响系统为高原切变线,1日和2日分别为此次降水过程的两个不同阶段,两个降水阶段期间高原切变线由横切变线转为竖切变线;(2)在高原边坡,与横切变线引起的降水相比,竖切变线更容易产生强对流天气;(3)强降水发生时,竖切变线激发的TBB值比横切变线的TBB值低10～20 K,且TBB低值刚好与短时强降水发生的时间段相对应;(4)数值模式模拟结果表明在强降水发生阶段,竖切变线的垂直速度、水汽含量、不稳定能量垂直梯度均表现为快速增强,且增强的幅度明显大于横切变线的对应物理量;此外,降水强度的变化与垂直速度上升高度、不稳定能量垂直梯度有很好的对应关系。     

一次东移型高原切变线过程的扰动动能特征

利用NCEP FNL(1°×1°)全球分析资料,采用动能梯度的定义和扰动动能方程,对2014年8月25—27日初生于青海省东南部之后东移到四川省中部产生天气影响过程的高原切变线进行了能量诊断分析。结果表明:在高原切变线发生发展时,切变线的位置和强的地转偏差及动能梯度大值区相对应,动能梯度模值的水平、垂直分布和相应的散度分布一致,可以反映切变线的基本结构特征;引入动能梯度有助于从能量变化视角来理解高原切变线的发展演变。扰动动能大值区的分布和切变线的走向一致,在切变线发展初期,扰动动能明显增大。扰动动能平流项和正压转换项的值都比较小,不足以反映切变线演变过程中的能量变化,而斜压转换项和扰动位势平流项是扰动动能收支的主导项;在切变线成熟阶段,扰动有效位能向扰动动能的转换最大,斜压转换项是高原切变线发展过程中能量转换的重要途径,有利于切变线上的上升运动加强。扰动动能趋势项可以较好预示切变线的发展态势,扰动非地转位势通量及其散度对高原切变线的生消及移动具有较好的指示意义。     

两次高原切变线诱发低涡活动的个例分析

使用NCEP/NCAR再分析格点资料,对2007年7月4～6日切变线在高原上发展,并诱发两次高原低涡造成高原中部大雨的活动过程进行了诊断分析。通过涡度收支等物理量计算,结果表明,垂直输送项和水平辐合辐散项对两次高原低涡的发展增强都起主要作用,在低涡不同发展阶段,二者贡献各有不同;在低涡二消亡阶段,水平平流项贡献增大。视热源和视水汽汇分析表明,这次降水过程以对流性降水为主,垂直运动的负值中心与视热源、视水汽汇中心对应,变化趋势基本一致,表明在降水过程大气加热是与大气上升运动密切相关,对流层中层的加热引起对流层低层抽吸作用会促进高原涡的发展,大气热源主要是降水过程的凝结潜热释放,水汽凝结起决定性作用。     

应用NASA MERRA再分析资料对一次高原切变线的诊断分析

高原切变线是影响青藏高原及其下游地区重要的降水天气系统,也是高原气象学研究的重点和热点。本文回顾了近10 a高原切变线的研究进展,包括高原切变线的时空分布及其与暴雨的关系、高原切变线的结构特征及演变机制、高原切变线与高原低涡的相互作用等。在此基础上,对未来高原切变线研究的主要方面进行了展望,以期加深对高原切变线的认识,为青藏高原及其下游地区灾害性天气研究和预报预警提供参考依据。

     

东北地区夏季降水极值空间演变特征

利用1959～2000年东北地区93个测站逐日降水资料，分析了东北地区夏季严重干燥事件、极端连雨事件和暴雨事件等降水极值的空间分布特征。研究结果表明：近42a间东北地区夏季年平均发生严重干燥事件为0．9～2．4次．严重连雨事件为0．7～3．0次，暴雨日数为0．3～3．0d；东北地区夏季严重干燥事件、暴雨强度和暴雨量呈现不同程度的增加趋势，严重干燥事件和暴雨量的增加趋势更为明显；年平均极端连雨事件和暴雨日数全区总体表现为减少的趋势．呈现出东北大部分地区暴雨强度增加、暴雨日数减少、降水时段集中．干旱发展的演变特征。     

北半球夏季大气低频振荡演变特征及其与华北夏季降水的关系

本文采用1981～2010年夏季5～10月逐日的（10°S～50°N,40°E～160°E）范围内向外长波辐射OLR（Outgoing Longwave Radiation）资料和850 hPa层纬向风速资料（简称U850）作经验EOF（Empirical Orthogonal Function）分解,重新计算北半球夏季大气低频振荡BSISO（Boreal Summer Intraseasonal Oscillation）指数,并分析了其演变特征及其对华北夏季降水的影响规律。结果表明:（1）在北半球夏季印度洋—西北太平洋地区存在两种明显的低频信号,一种是BSISO1,空间分布呈西北—东南倾斜状,从热带印度洋向东北方向传播,振荡周期约为45 d;另一种是BSISO2,空间分布呈西南—东北倾斜状,从西北太平洋向西北方向传播,振荡周期约为20 d。（2）BSISO主要是通过影响大气环流和水汽输送来影响华北夏季降水过程。在500 hPa层,BSISO信号会造成华北地区东部副热带高压位置南北移动和强度发生变化来影响华北夏季降水;在850 hPa层,BSISO信号会通过伴随的气旋性或反气旋性异常环流影响向华北的水汽输送来影响华北夏季降水。（3）虽然热带大气季节内振荡MJO（Madden-Julian Oscillation）信号在全年都存在,但其变化在冬半年尤其冬季振幅最大,在夏季最小。BSISO信号变化在夏半年尤其夏季振幅最大。因此,利用热带大气低频信号开展延伸期降水过程预测,冬半年可以重点考虑MJO的影响,夏半年重点考虑BSISO的影响。     

东北地区夏季降水极值空间演变特征

利用 1959～2000年东北地区 93个测站逐日降水资料 ,分析了东北地区夏季严重干燥事件、极端连雨事件和暴雨事件等降水极值的空间分布特征。研究结果表明 :近 42a间东北地区夏季年平均发生严重干燥事件为 0.9～ 2.4次 ,严重连雨事件为 0.7～ 3.0次 ,暴雨日数为 0.3～3.0d ;东北地区夏季严重干燥事件、暴雨强度和暴雨量呈现不同程度的增加趋势 ,严重干燥事件和暴雨量的增加趋势更为明显 ;年平均极端连雨事件和暴雨日数全区总体表现为减少的趋势 ,呈现出东北大部分地区暴雨强度增加、暴雨日数减少、降水时段集中 ,干旱发展的演变特征。     

高原切变线的客观识别与时空分布的统计分析

本文利用计算机客观识别技术,稳定地识别出高原切变线并分析了高原切变线的气候特征。通过对比三套常用的高分辨率再分析资料（ERA-Interim、NCEP CFSR和JRA-55）在高原地区中低层大气的适用性,筛选出与高原地区500 hPa风场较为吻合的NCEP CFSR（National Centers for Environmental Prediction Climate ForecastSystem Reanalysis）再分析资料作为基础数据,根据人工判识切变线的基本标准与计算机几何学知识,定义了高原切变线的客观识别标准。对客观识别出的2005~2015年高原切变线与《青藏高原低涡切变线年鉴》中的结果进行对比分析与验证,并在此基础上统计分析了近11年高原切变线的气候特征。高原切变线年均生成49.4条,其中东部型切变线年均38条,是高原切变线的基本型;高原切变线维持时间多为6 h;切变线两侧的水平散度、垂直涡度和总变形三个物理量的大值区均出现在94°~95°E。客观识别高原切变线的方法可以较为高效地识别高原切变线,为高原切变线研究提供了新的途径。     

基于标准降水指标的新疆干旱特征演变

运用标准降水指标 (Standardized Precipitation Index, SPI) 对新疆地区53个雨量站1957—2009年日降水量资料进行全面分析,研究了不同干旱等级发生概率的空间分布变化规律。同时,采用Mann-Kendall趋势检验法分析了各月份标准降水指标值、干旱强度和干旱历时的变化趋势,探讨了新疆地区干旱时空演变特征。结果表明:北疆易发生中等及以上干旱,而南疆易发生轻度干旱。总的来说,北疆干旱强度有下降的趋势,干旱历时趋于缩短,南疆南部干旱强度和干旱历时有轻微上升,东疆中部干旱情况显著恶化。具体来说,北疆冬季干旱程度有减弱趋势,而对于农业生产较重要的春、夏、秋季,西部干旱加剧;南疆夏季干旱有减弱趋势;东疆中部四季干旱程度有轻微加剧趋势。     

黄河中下游夏季降水时空分布及演变特征

利用黄河中下游地区44个测站1978-2005#夏季(6-8月)降水资料,采用EOF和REOF方法分析了黄河中下游夏季降水时空分布及演变特征,结果表明,黄河中下游地区夏季降水可分为全地区一致、陕西省北中部和晋陕两省交界处为中心、晋陕豫三省交界处为中心、晋陕两省北部为中心、河南省西北部为中心等多种分布型.     

一次高原切变线过程的数值模拟与阶段性结构特征北大核心CSCD

利用非静力中尺度数值模式WRF并结合NCEP-FNL分析资料、常规气象观测资料、FY-2F卫星TBB数据以及CM ORPH降水资料,对2014年6月29日至7月1日的一次高原横切变线过程进行了数值模拟并分析了其演变过程中降水、热力、水汽和动力的结构特征。结果表明,WRF模式较成功地模拟了此次高原切变线过程的降水量和落区。在高原切变线活动期间,不同阶段结构特征存在明显差异。切变线附近通常对应TBB<-20℃的云区;随着切变线的发展,TBB值降低,在云区内有多个TBB<-60℃的对流活动中心,对应主要降水期;在切变线减弱阶段,TBB值升高,降水趋于结束。高原切变线存在"南暖北冷"的热力结构,在切变线发展维持阶段呈现高层稳定、低层不稳定的垂直分布特征;高原切变线也是水汽的聚集带,水汽通量散度的转变对高原切变线的发展具有一定指示作用。在切变线初生阶段和维持、发展阶段,垂直方向上存在正涡度中心和辐合中心,呈现对流层低层正涡度和高位涡中心相耦合的动力结构;气旋式切变有利于高原切变线上正涡度的维持;散度场上的低层辐合、高层辐散的结构特征有利于切变线上垂直上升运动的发展;高原切变线上的辐合带先于正涡度带开始减弱、消失是高原切变线减弱的一种特征信号。     

应用NASA MERRA再分析资料对一次高原切变线的诊断分析

在引发中国东部夏季降水的天气系统中,高原低值系统扮演着十分重要的角色,其中高原低涡与高原切变线对强降水的协同作用是高原天气影响的一种常见样式,预报员将其称为低涡切变暴雨。本文回顾了高原低涡、切变线及其暴雨的研究历史和当前研究所取得的最新成果,重点探讨了人工智能应用、诊断计算、动力理论以及数值模式等多方法研究高原切变线与高原低涡的关系、相互作用过程以及诱发暴雨机理等科学问题,并基于低涡、切变线暴雨的最新研究成果和相关理论方法、技术手段的发展应用趋势,提出这一研究领域值得关注的一些新方向。由于目前对这两类几何形状迥异但物理属性相近的高原低值天气系统关系的认知仍存较大分歧,两者相互作用进而引发高影响天气过程的物理机理尚不十分清楚,高原低涡、切变线气候学统计结果的差异还相当明显。因此,对这一研究领域的深入探索与交叉拓展,不仅对推动青藏高原天气、气候影响的理论发展有重要科学意义,对高原及下游灾害性天气、气候业务能力的提升亦有较大应用推广价值。

     

移出与未移出高原的高原切变线背景环流对比分析

利用NCEP再分析资料,采用对比分析方法,对2000-2004年汛期（5～9月）青藏高原（下称高原）上高原切变线活动过程进行了普查和分类,并对移出与未移出高原的高原切变线的生成日,移出高原的高原切变线的移出日与未移出高原的高原切变线的强盛日的背景环流特征场进行了对比分析。结果表明,500hPa层上,两槽一脊的背景环流形...