夏季西太平洋副热带高压北抬过程动能变化分析

本文利用ECMWF/WMO2.5°×2.5°网格点资料,对1982年7月西太平洋副热带高压一次明显北抬过程的动能及其收支进行了诊断分析。结果表明西太平洋副高北抬过程中动能和动能收支具有明显的特征,并指出了副高北抬的可能机制及预报副高北抬的着眼点。      

2009年夏季西太平洋副热带高压北抬原因初探

利用数值模式再分析数据和常规观测资料,分析研究2009年6-8月西太平洋副热带高压(以下简称副高)连续5次北抬至偏北位置,且异常稳定维持,造成江淮流域干旱少雨(空梅)之缘由.通过合成、相关等分析方法探讨西风带、副热带、热带主要大气环流系统之间的相互影响和作用,并利用全型涡度方程探讨副高北抬和强度维持的主要机制.结果表明:(1)西风带波动的传播与副高变化关系密切,西太平洋副高的北抬过程起始于中段副高(140°～160°E)强度加强;(2)副高北抬之前孟加拉湾东部有明显的对流活动,对于副高的北抬和加强有一定的指示意义,而副高南侧的对流活动与副高北抬之间是一种伴随关系;(3)涡度场变化分析可知,副高北抬的关键因素是中高纬度槽脊变化引起的东亚沿海负涡度的增加.     

1998年区域性水汽输送及对流活动与副高活动变异的相关特征

根据1998年NCEP逐日资料和TBB逐日资料,探讨了低纬度对流活动和副高周边水汽输送及其对流活动对夏季西太平洋副热带高压季节性北跳、南撤的影响效应.研究表明:低纬热带对流加强,且110°-150°E地区的南北向垂直经圈环流下沉区北移,夏季西太平洋副热带高压有北跳现象.另外,诊断结果亦表明西太平洋副高周边纬向水汽输送的显著减弱亦预示将出现副高的北跳,而西太平洋地区低纬经向水汽输送减少一候之后,副高南撤.研究结果表明西太平洋副高北跳、南撤与低纬度的对流潜热释放、中纬西太平洋副高周边的水汽输送及其对流活动存在密切的关系.数值模拟结果进一步证实上述副高活动变异与前期水汽输送及其对流特征的相关关系.     

台风“韦森特”登陆后暴雨的成因分析

采用常规气象资料、区域自动站资料以及NCEP/NCAR分辨率1°×1°再分析资料,对2012年1208号台风"韦森特"登陆影响下,珠江三角洲和粤西地区的暴雨过程进行分析。分析了"韦森特"登陆后的高低空环流形势和辐合辐散场、西南季风的活动以及水汽输送情况。结果表明:1)西太副高高压脊西伸加强,且脊线位置维持,抑制了"韦森特"的北上,有利于其登陆后移速不致过快,为"韦森特"西北西行过程中产生持续性暴雨提供了稳定的背景场。2)100°E附近、108°E附近两支越赤道气流及索马里急流的加强,使西南季风进一步发展,为台风登陆后的降水补充大量水汽、热量和动量,有利于其降水发生维持。同时,水汽输送大值带穿过中南半岛,源源不断地向台风环流输送水汽。随着台风登陆后西北移动和西风大值区北抬的影响,水汽通量大值区和水汽通量散度大值区相应北抬,对暴雨增幅的发生有一定的作用。3)台风登陆后,高空辐散明显加强,强于低层辐合,高层流出的气流具有强的抽吸作用,为强降水的发生提供了动力抬升条件。     

2014年夏季豫西北高温干旱成因分析

2014年夏季河南省西北部出现持续性的高温干旱少雨天气,干旱给农业生产和人民生活造成严重灾害。选取豫西北的焦作为代表,利用1979~2010年的温度、降水以及NCEP 1°×1°资料,分析了2014年6~7月豫西北高温干旱的大气环流形势和相关物理量场,归纳出这次63 a不遇的夏旱成因:100 h Pa南亚高压异常西伸北抬的同时,东伸指数偏强;中层500 h Pa西太平洋副热带高压较常年异常偏西偏北,副热带高压脊线在30°N附近维持,使得豫西北在6~7月多为副高控制,冷空气活动偏北无法南下,造成豫西北地区出现持续高温天气。豫西北地区处在水汽通量辐散区域,水汽输送通道较气候平均呈现偏弱和断裂的状态,6~7月持续副高控制下的下沉运动造成豫西北地区局地气温上升,对流活动偏弱,同时大气可降水量较常年同期偏少3成左右,导致豫西北地区夏季降水偏少,形成干旱。     

越赤道气流对副高脊线北抬至25°N的影响

副高脊线北抬至25°N的时间早晚是福建前汛期结束和开始进入夏季的重要环流背景。应用850hPa月平均风场、500hPa环流场和西太平洋副热带高压脊线北抬至25°N日期及福建省25个代表站(县)6—7月的降水为基本分析资料,首先标定副高北抬至25°N的标准与年例,其次采用合成分析法揭示异常年例6月850hPa风场的基本特征,进而探讨了索马里越赤道气流强度变化对副高北抬至25°N的影响关系,最后对2005年进行诊断。其主要结果有:(1)6月索马里越赤道气流强劲(不够明显),较常年偏强(偏弱),有利于副高北抬至25°N提早(推迟);(2)5—6月索马里越赤道气流强度与500hPa东亚至西太平洋中纬度区域的高度场呈现正相关关系,该区域高度场高(低)有(不)利于副高主体北抬,为副高北抬25°N时间提早(推迟)提供有利环流背景;(3)索马里越赤道气流强度为副高北抬至25°N提供了一个较强的预报预测信号;诊断2005年副高北抬至25°N提早,实况与诊断相符。     

朔州市"8·12"暴雨分析

利用MICAPS系统资料对2005年8月12日发生在山西朔州市北部的暴雨天气过程的大尺度环流背景和物理量场进行分析。结果表明:这次暴雨天气过程发生在纬向环流向经向环流调整的过程中,西太平洋副热带高压有一次明显的西伸北抬,是一次典型的副高西北侧西南气流型暴雨。降水水汽主要来自南海,中低层的水汽输送十分充沛,并在朔州市北部形成辐合。低空急流的建立,为此次强降水提供了丰富的水汽和位势不稳定能量;过程期间,物理量场表现出强水汽输送辐合及上升运动;冷空气与暖湿气流及特殊地形的综合作用激发出中尺度降水云团,造成此次强降水。     

2011年梅汛期两次强降雨过程对比分析

用NCEP 2.5°×2.5°的日平均资料和实况雨量资料,对2011年梅雨期中两次强降雨过程进行了对比分析.结果表明:①200 hPa西风急流在长江中下游上空的位相相反,前者处于高压脊底部的偏西气流,后者处于槽前的西南气流.500 hPa高纬地区的两槽一脊型位置不同,前者南支槽比较浅,而后者比较深.700 hPa前者江淮切变线是偏北风与西南风构成的切变线,而后者是偏东风与西南风构成的切变线.②前者的水汽由孟加拉湾的偏西气流和副高西侧的东南气流共同提供,而后者水汽主要来源于孟加拉湾的偏西气流.③梅雨锋结构主要表现为湿度对比、温度梯度较小,锋区都有先北抬后南压的过程,前者锋区位置偏南,北抬后稳定维持时间长,而后者锋区位置偏北,稳定维持的时间短.前者干冷空气低层弱,高层强,主要来源于对流层中高层,同时锋面北侧没有明显的冷空气补充,而后者干冷空气主要来源于对流层高层,同时锋面北侧还存在冷锋锋区.     

台风Dan(9914)的水汽输送特征

利用ECMWF 2.5°×2.5°的再分析资料,用大尺度水汽通量流函数和速度势以及水汽收支对台风Dan(9914)在形成、加强和减弱过程中的水汽输送和收支进行了诊断分析。结果表明:台风Dan西行期的水汽主要从西边界和东边界流入台风,水汽主要是来自于副热带高压南侧偏东气流对水汽的输送;转向北移后则以西边界流入的水汽占主导作用,水汽主要是来自南海。台风Dan的水汽输送主要集中在对流层中低层,一般在925 hPa有最大的水汽总收支。在Dan发生发展的不同时期,由大尺度水汽通量流函数和速度势表示的水汽通量输送和辐合也有明显的变化,表明水汽输送和辐合在Dan的发生发展及消亡过程中有一定作用。     

重庆市一次特强区域性高温天气过程诊断

2017年7月16日至8月7日重庆市出现1968年以来最强的一次区域性高温天气过程。利用重庆市34个站点逐日气象观测资料、NCEP/NCAR逐日再分析资料以及国家气候中心副高特征指数资料等,对此次区域性高温过程的环流特征、可能的大气内部扰动机制进行诊断分析。结果表明:对流层低层水汽输送偏弱,中层副热带高压持续偏强、偏西,高层西风带偏弱、偏北,冷空气活动次数少且偏弱以及南亚高压偏强促使副高西进北抬,这种异常的环流形势引发了此次区域性高温天气过程。与历史上较为突出的区域性高温过程相比,此次高温过程期间中高纬度地区对流层中高层环流较为平直,无明显的槽脊发展,低纬热带至中纬度地区位势高度一致性偏高。重庆及周边地区水汽收支仍为水汽输入,但较常年明显偏弱,且散度场上表现为辐散,较常年辐合值明显偏强。可见,重庆地区长时间处于水汽输送偏少、下沉气流偏强的环流形势控制下,从而形成高温少雨天气。     

2011年7月上旬陕西两次暴雨过程对比分析

应用气象信息综合分析处理系统（MICPAS）站点降水资料、NCEP／NCARr×l。再分析资料,对2011年7月上旬先后发生在陕北和陕南的两次暴雨天气过程的大尺度环流特征进行对比分析,发现陕北暴雨过程形成先于陕南暴雨的成因在于：副高的活动对这两次暴雨过程有显著影响,陕北暴雨期间副高西伸明显,其外围偏南气流与冷空气交汇于陕西北部;而陕南暴雨期间,副高经历了先西伸北抬、后南退稳定的过程,冷暖空气主要交汇于陕西南部;两次过程中高低空急流的良好耦合为大暴雨的产生提供了动力条件,陕北暴雨期间850hPa低空急流走向偏径向,陕南暴雨期间低空急流走向偏纬向,位置稍偏南,两次过程的200hPa高空急流均为准水平走向,不同的是陕南暴雨期间高空急流较为南压;两次暴雨过程中均对应有明显的水汽输送大值带及能量聚集场,陕北暴雨时水汽通量到达较高纬度且强度较大,而陕南暴雨期间水汽输送维持时间较长。     

1998年区域性水汽输送及对流活动与副高活动变异的相关特征(英)

根据1998年NCEP逐日资料和TBB逐日资料,探讨了低纬度对流活动和副高周边水汽输送及其对流活动对夏季西太平洋副热带高压季节性北跳、南撤的影响效应。研究表明:低纬热带对流加强,且110°-150°E地区的南北向垂直经圈环流下沉区北移,夏季西太平洋副热带高压有北跳现象。另外,诊断结果亦表明西太平洋副高周边纬向水汽输送的显著减弱亦预示将出现副高的北跳,而西太平洋地区低纬经向水汽输送减少一候之后,副高南撤。研究结果表明西太平洋副高北跳、南撤与低纬度的对流潜热释放、中纬西太平洋副高周边的水汽输送及其对流活动存在密切的关系。数值模拟结果进一步证实上述副高活动变异与前期水汽输送及其对流特征的相关关系。     

2012年7月陕西北部连续3次大暴雨过程对比分析

利用常规气象资料和NCEP1°×1°再分析产品以及雷达回波资料,对陕西北部榆林市2012年7月14—28日3次大暴雨天气过程进行分析表明,华北冷涡后部有强冷平流,850hPa偏南风较大,气层有较强的垂直风切变,可引起陕北北部局地突发性大暴雨;雷达回波显示反射率突然增强到60dBz以上,并有中气旋出现;副高西伸北抬,其外围形成较强的西南风急流到达陕北北部,当有西风槽东移或有北路冷空气下滑时,触发陕北北部区域性大暴雨;大暴雨前期对应有假相当位温高能区、高位涡和能量锋,散度、涡度、垂直速度均较一般暴雨量级明显偏大;来自东海、南海及孟加拉湾的水汽均是大暴雨的水汽来源。     

夏季西太平洋副高海上主体与大陆脊内动能收支的对比分析

本文计算了一次西太副高进退过程中海上副高主体和大陆副高脊内涡旋动能的收支,并进行了对比分析得到,海上副高主体内的涡旋动能主要来自外部区域的辐合,动力性质明显;陆上副高脊在开始发展时,其涡动能源大部分来自涡能转换项,而在西伸北抬后,与南亚高压上下重迭,逐渐演变为热力性质,转换的涡旋能量不足以弥补辐散损失,最终导致西太副高的撤退。      

贵州一次台风暴雨的诊断分析

利用常规资料、自动站降水资料及NCEP/NCAR再分析资料(水平分辨率为1°×1°)等对2013年8月23—24日贵州一次强降水过程进行分析,结果表明:此次降水是副高西伸北抬,台风"潭美"减弱为低压西移,贵州受台风倒槽影响而产生的;暴雨区域上空的水汽通量较大,水汽辐合明显;暴雨落区与中低层正的垂直螺旋度大值区有一定的对应关系;卫星云图显示台风外围涡旋云系长时间维持发展并不断经过贵州上空造成强降雨的产生。     

一类青藏高原低涡异常路径的环境场分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、历史天气图,在分析1998-2015年移出高原后持续活动2天以上的高原低涡(简称持续高原涡)活动情况基础上,分析了在河套地区打转的持续高原涡的对流层中层高度场特征,并且利用WRF3.5.1模式,对2002年7月1-5日在河套地区打转的久治涡活动的环境场进行了模拟与台风或热带低压强度增强、减弱的数值试验。结果发现,在中国大陆以东、140°E以西洋面上台风或热带低压向北活动,会造成持续高原涡在河套地区打转的异常路径;其环流背景,主要是台风或热带低压向北活动,使副热带高压(简称副高)北抬,会使蒙古高压与副高之间的切变环境场或青海高压和副高与蒙古东部高压打通的高压之间的切变环境场持续,从而使持续高原涡处在相对较弱的切变环境场中东移受阻;数值试验表明,热带低压强度变化,会影响副高位置,从而会影响低涡打转活动的切变环境场,造成低涡打转位置与次数的变化。     

夏季西太副高位置与中国地温场的关系

利用1951—2003年间逐月的500 hPa高度场、环流特征量和全国141个测站逐月的3.2 m深层地温资料,分析了夏季西太平洋副热带高压(下称西太副高)位置的变化与中国深层地温变化的关系。结果表明,西太副高的脊线位置与中国大陆一些区域的深层地温的关系明显,高相关区域在100°~115°E,30°~45°N之间。6月份,沿30°~35°N有一准东西向的高相关轴线,7月高相关带北移至34°~40°N,8月高相关带北移到40°~45°N。中国深层地温与西太副高北界也有明显的相关区、高相关轴线,与西太副高脊线的情形相似,但高相关区比西太副高脊线偏东,北界位置主要在105°~120°E,30°~35°N。在西太副高偏南和偏北的年份,所选区域的深层地温有明显的不同。西太副高脊线偏北年份深层地温偏高;偏南年份地温偏低,并且从前期1月就已开始。在各月地温的变化中,两组年份基本是相反的。     

2016年江淮梅雨特征分析

该文应用NCEP/NCAR逐日2.5°×2.5°再分析资料、中国1 089个测站的24 h降水资料以及NOAA 2°×2°月平均的SST资料,对2016年梅雨期降水、大尺度环流、水汽输送流函数和势函数及相对应的非辐散分量和辐散分量以及海温异常特征进行分析,结果发现2016年梅雨期降水较常年偏多约40%,且降水区域更偏向长江流域附近,梅雨期间所示特征与其相应环流背景、水汽输送及源汇以及海温异常信号有密不可分的关系：①梅雨期间副高逐渐北抬,后期副高脊线较常年显著偏北约7°,东西进退较明显;②高层南亚高压异常偏东;③江淮附近是水汽辐合的大值区;④由于SSTA（海表面温度异常）等因素影响,江淮附近的汇入气流显著增强。这些原因为该年梅雨提供有利的背景条件,是造成降水偏多,降水区域略偏北的主要因素。     

夏季东亚季风与西太平洋副高对福建旱涝影响的诊断分析

利用NCEP/NCAR发布的850 hPa风场和OLR场以及福建38个站月降水资料, 分析了福建夏季旱涝与东亚夏季风及西太平洋副高的关系。结果表明夏季旱涝与夏季风强弱及副高南北位置密切相关。涝 (旱) 年在东亚季风系统中的热带季风环流出现异常加强 (减弱), 副热带季风环流则出现异常减弱 (加强); 涝年副高平均脊线位置偏北于27°N附近, 旱年则偏南于24°N附近; 由春入夏, 再由夏入秋副高南北位置的季节位移, 涝年先是急速北跳, 而后又急速南撤, 旱年却进退平缓。旱涝年东亚中高纬度环流亦表现出不同特征, 涝 (旱) 年一般没有 (有) 出现阻塞形势, 中纬度纬 (经) 向环流发展, 副热带锋区北抬 (南压), 研究还进一步揭示了夏季副高位置南北偏离影响夏季各月降水及其分布的不同形式。     

“05．6”华南特大暴雨过程大尺度水汽输送特征

利用NCEP／NCAR再分析资料、FY-2C卫星逐时云顶亮温TBB资料（0．05°×0．05°分辨率）、自动气象站逐时降水资料、实时地面加密观测资料和实况探空资料等,对“05．6”华南持续性暴雨过程期间大尺度水汽输送特征进行了深入分析。结果表明：南海夏季风的活动与本次暴雨过程水汽输送有密切关系。南亚季风在经过中南半岛后与伸入南海的副高西侧气流汇合,使得西南气流发生“S”形转换,从而演变为副热带季风并持续向华南地区输送水汽。暴雨期间,来自南海中北部和孟加拉湾的水汽输送带一直稳定在18°-27°N,水汽通量大值输送带和水汽通量辐合大值带均随高度向北明显倾斜,显示偏南方向的水汽输送特征,来自南海中北部的水汽是最主要源地,而来自孟加拉湾的输送通道仅对本次过程起到补充作用。过程期间,由于南北向净流入明显大于东西向净流出,故华南地区水汽总收支为净流入,水汽净流入量以低层横向（南北）为主,以行星边界层的水汽输入为最大。