西南低涡移动的初步分析

从描述西南低涡运动的中尺度原始方程组出发，对低涡系统作水平分布的零阶Ｂｅｓｓｅｌ函数近似，在铅直方向上取６层斜压模式近似，导出了西南低涡移动速度的控制方程，得到了影响低涡移动的较为全面的因子，并通过对个例进行６层斜压模式的数值计算和诊断分析，找出了对低涡移动取决定性作用的决定性因子、一般影响因子、作用较小的修正因子和贡献极其微弱的不影响因子。然后分析了讨论了各因子对低涡移动作用的物理意义，为认识西     

西南低涡暴雨的湿位涡诊断分析

文章分析了１９８１年７月１１－１５日的一次与西南低涡有关的四川特大暴雨过程中的湿位涡变化,发现湿位涡由负变正预示着暴雨的威弱和消失;同时利用湿位涡方程进行了诊断计算,结果表明：暴雨的发展趋势与位涡变率的变化趋势基本一致,位涡变率的正负转换对预报大暴雨的形成和减弱有一定的指示意义。     

低纬高原西南涡暴雨分析

选取了由西南涡造成的低纬高原暴雨的8个个例,利用中尺度滤波和物理量诊断方法,对低纬高原西南涡暴雨进行了分析研究。研究表明,向东南方向移出的西南涡是造成低纬高原暴雨的重要天气系统,暴雨主要出现在西南涡的西南象限的中尺度辐合线、变形场和气旋之中。造成低纬高原暴雨的西南涡是比较深厚的,其正涡度区在垂直方向通常可达300-400hPa。这种西南涡不仅具有动力性的作用,而且其后部常伴有较强的冷空气活动。正是由于西南涡的动力扰动、冷空气活动和偏南暖湿气流的爬坡抬升共同导致了暴雨的发生。     

西南低涡研究综述

西南低涡是影响我国降水的重要天气系统之一。最初对于西南低涡的研究可以追溯到20世纪40年代前后。文章主要回顾近半个世纪以来有关西南低涡活动及结构特征,西南低涡形成维持机制,西南低涡发展东移机制等方面的研究成果。在此基础上,指出研究存在的不足,如对西南低涡的云系特征和雷达回波特征的认识,不同尺度系统之间的相互作用对西南低涡发生发展的影响,大气边界层过程如何影响西南低涡发生发展,西南低涡活动异常机理的研究等,以便进一步深入开展西南低涡的研究,提高对此类天气影响系统的认识。     

西南低涡活动特征的再分析

用1979—2012年每天4次,1°×1°的ERA-INTERIM再分析资料,从风场角度定义了闭合式气旋环流和规定了低涡移出路径的统计方法后,对西南低涡的活动特征进行了统计分析。结果表明:西南低涡平均每年生成个数为59个,偏多的年份为1980、1989、1992、1997和2009年,平均可达69个;偏少的年份为1981、1990、1996和2006年,平均仅有51个。低涡在春季生成的个数最多,夏季次之,秋、冬季最少。6月和3月生成的个数最多;5月次之,其中11月生成的个数最少。各季节移出型低涡的个数则是夏季最多,春季次之,秋季和冬季最少。就移出率而言,夏季达44.1%,春季为27.6%,秋季为22.6%,冬季仅为11.3%。春、秋、冬季基本为短生命史的低涡,而在夏季,生命史长的低涡所占的比例较高。34 a中夏季维持较长生命史的移出型低涡共有126个,分别向东北(最多)、正东、东南(最少)3个方向移动,除正东方向外,向东北和东南方向移动的低涡个数随年代际变化呈增加的趋势。     

西南低涡暴雨的边界层诊断分析

应用有限元方法，诊断分析了１９８２－１９８６年西南涡暴雨天气，重点是１９８３年５－９月四川６次西南涡暴雨天气的边界层动力特征。得到：行星边界层与西南涡暴雨具有密切关系；成都边界层东北风对应西南涡暴雨过程；边界层内正涡度、辐合、上升运动的出现、增强、减弱与西南涡暴雨的发生、发展、结束相联系；与青藏高原地形相关的边界层风场的动力作用，是西南涡暴雨产生的一个重要原因。     

西南低涡的初步研究

本文通过对一些个例的研究,分析了西南低涡的维持和发展条件,发现低涡的维持和发展主要靠中高层的辐散量要大于低层的辐合量,同时中高层凝结潜热的释放也起着相当重要的作用。分析指出,在低涡上空,对流层上层有两支气流,(上升气流和下沉气流),在对流层中下层也有两支气流,共同构成低涡的三维流场。其中对流层中下层的两支气流对天气变化有重要影响。西南低涡的东部和南部是主要的降水区,而降水的强弱和低涡东侧的上升气流强弱及大气层结、水汽辐合量有关。     

西南低涡形成及其涡源问题

西南低涡是夏半年造成西南地区降水过程的一种天气系统。它的发展东移,对长江中下游、黄淮流域及华北、东北地区都有影响。以前对低涡的形成和发展做了很多研究工作,也取得了不少成果。近年来,随着探测技术的改进,尤其是通过卫星云图的分析,对西南低涡的形成和发展又提供了一些新的看法。 我们普查了1970—1974年4—9月的卫星云图及相应的各层次天     

广西大暴雨期间西南低涡涡动动能收支分析

Based on the 6-hour-interval reanalysis data with 1°× 1°resolution from the National Center for Environmental Prediction/the National Center for Atmospheric Research （NCEP/NCAR）, the eddy kinetic energy （EKE） budget of a southwest vortex （SWV） that caused heavy rainfall in Guangxi over South China （from 1200 UTC 11 to 0000 UTC 13 June） is calculated. The results are as follows： （a） The SWV is a kind of subtropical vortex, with characteristics of both an extratropical vortex and a tropical vortex. （b） In the case examined, large-scale circulation and other perturbation fields contributed to the formation and development of the SWV. （c） When the SWV moved from weak large-scale circulation EKE areas to strong ones, the EKE of the SWV increased, and vice versa. （d） Sub-grid processes and frictional dissipation were the main sinks of the SWV EKE, which contributed to the decay of the SWV. （e） The residual term （RES） and the Total （composite effect of all right hand side （rhs） terms except the RES in the EKE equation） varied almost in the same tendency, which kept the EKE varying in a moderate way. （f） The EKE between 550 hPa and 850 hPa increased most intensively, corresponding to the vertical stretching of the SWV.     

一次强烈发展西南低涡的中尺度结构分析

2021年8月7—8日,四川盆地中东部出现大暴雨、局地特大暴雨,是重庆2021年度社会影响最大的一次暴雨过程。采用多源观测及ERA5再分析资料,对此次大暴雨过程进行诊断分析。结果表明：大暴雨发生在低槽移入四川盆地诱发暖性西南低涡背景下,具有显著的阶段性、跳跃性和极端性特征。大暴雨先后形成于西南低涡中心东南部、西南低涡东侧和西南低涡南侧暖湿的边界层辐合线附近。各阶段大暴雨均由移动缓慢、维持时间达3~6 h的β中尺度对流系统影响形成,暖湿不稳定和弱垂直风切变为β中尺度对流系统的形成提供了有利的环境条件。涡度分析表明,西南低涡的发展主要源于低空辐合及垂直涡度输送效应,但暴雨区的正涡度发展与西南低涡并不完全相同,水平涡度倾侧效应较为显著。第一阶段暴雨区正涡度主要源于对流层中低层西南低涡中心附近显著的低空辐合、涡度垂直输送及水平涡度倾侧效应;第二阶段和第三阶段暴雨区正涡度主要源于边界层辐合及边界层以上的水平涡度倾侧效应,边界层辐合触发暖湿大气中的中尺度对流活动促进了第二阶段和第三阶段大暴雨的形成。

     

一种新型西南低涡逐步订正识别方法

西南低涡是形成于青藏高原东侧的特殊天气系统,国内学者目前对于西南低涡的识别没有统一的标准。通过分析西南低涡的主要特征,结合高度场、涡度场、风场,设计了一种适应于西南低涡的HVW识别方法,将其应用于2014年6—8月GRAPES-MESO高分辨率格点分析资料,对比与西南低涡天气图实况的差异。通过对西南低涡的识别、低涡生成和消亡时间、低涡中心位置以及低涡中心强度这几方面的具体分析,得到以下几点结论:1)HVW识别方法能够有效识别出高精度格点资料中的西南低涡过程,与格点实况的吻合率达到87.5%;对于天气图和格点资料都能够再现的西南低涡个例,HVW识别方法的准确度能够达到90.9%,说明HVW识别方法能够有效捕捉西南低涡。2)以天气图实况资料为西南低涡生命时长检验标准,HVW识别方法能够合理分析低涡的生成和消亡时间。3)对西南低涡中心位置偏差进行分析发现,HVW识别的西南低涡中心位置不仅位于西南低涡气压低值附近,更位于风场辐合中心。4)对西南低涡中心强度的评估发现,格点实况与HVW识别方法分析的西南低涡强度差异几乎可以忽略,充分说明了HVW识别方法包含了格点实况的高度场信息,也说明该识别方法的西南低涡中心强度可以用来代替格点实况结果。通过对2014年6—8月西南低涡过程的具体分析,验证了HVW逐步循环定位方法的可行性、合理性以及准确性。     

一次西南低涡诱发四川盆地持续性暴雨的诊断分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°日4次再分析资料,针对2011年7月3—6日四川盆地持续性暴雨过程的影响系统和各物理量作了分析研究。结果表明:暴雨过程中不断有低压短波槽东移南下,西太平洋副高西伸至高原边缘,形成了有利的大尺度环流背景。对流层高层的强辐散与中层低涡的配合,低层强劲的南风暖湿急流与北风干冷气流在四川盆地内交汇,促使西南低涡发展和维持。高低层辐合辐散、对流运动强烈,持续强劲的水汽输送为暴雨维持起到了重要作用,暴雨持续期间产生不稳定能量释放从而又造成强烈的对流活动。螺旋度对暴雨落区及维持有较好的指示意义,暴雨落区与该地区上空中低层正、高层负局地垂直螺旋度中心有较好的对应关系。     

一次西南涡特大暴雨的中尺度诊断分析

采用LAPS中尺度分析模式大气资料,对2008年7月一次西南涡暴雨过程进行天气学降水运动的中尺度诊断计算与分析。诊断计算包括：可降水量、层结不稳定能量、对流可降水量、水汽权重平均风速、水汽通量散度、云水、云冰总量及其通量散度和垂直速度与凝结函数降水率等。结果表明：“西南涡-切变线”系统的暴雨发生在暖湿气团与变性冷气团之间的中尺度风场辐合上升运动区,中尺度雨团发生在层结不稳定的暖湿气团一侧。计算的中尺度垂直运动与凝结函数降水率场,降水率为暴雨到特大暴雨。计算的水汽通量辐合降水率与凝结函数降水率不会完全重合,且水汽通量辐合既可致中尺度“雨”,又可成大尺度“云”,并且云水、云冰通量辐合/辐散,可解释为它们的“正”/“负”碰并增长,而碰并增长产生水凝物增量（降水率）也促成大暴雨。因此,在凝结函数降水率场中产生的中、小尺度对流雨团,加上水汽与云水、云冰通量辐合及其碰并增长,并且借助层结不稳定能量释放和可能产生的强迫“次级环流”及水汽与云水、云冰输送,是这次“西南涡-切变线”系统造成襄樊特大暴雨的天气学成因。     

怀化三次西南涡暴雨天气过程对比分析

利用常规观测资料、地面区域气象自动站加密资料、卫星以及NCEP再分析资料,对2010年6月、2012年6月、2015年6月3次发生在湖南怀化的暴雨天气过程进行对比分析。结果表明:(1)3次过程均是典型的低涡冷槽型暴雨过程,降雨分布在低涡东南侧及其向东伸展出的切变线附近,对于低涡沿切变线东移的暴雨过程,降雨分布在低涡移动的路径上。(2)中低层中尺度低涡或辐合中心是直接造成暴雨的系统,其发展演变和移动直接影响降雨的落区和持续时间,在卫星云图上反应为中尺度云团的生消。(3)孟湾、南海是怀化暴雨的水汽源地,暴雨发生在高温高湿的不稳定层结和强水汽辐合区域,强降雨是整层水汽通量和水汽辐合共同作用的结果,当两者同步增强并达到极值时,降雨也同步增强,当两者不同步时,不能使用单一要素判断降雨,而要综合考虑。(4)3次暴雨过程都是发生在低层正涡度、负散度和高层负涡度、正散度的高低空耦合结构下。     

2000年以来西南低涡的研究进展

西南低涡是形成于我国青藏高原东南侧的一种α中尺度涡旋,是导致中国夏半年暴雨的主要天气系统之一.文中简要回顾了2000年以来有关西南低涡的最新研究成果,主要包括西南低涡的人工智能识别、西南低涡频数的长期变化及其气候学特征、西南低涡的集合预报、双核西南低涡的首次发现等.在此基础上,归纳出该研究领域需要深入探讨的若干问题,包...     

西南涡对流云中夹卷率的模拟研究

本文使用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)模拟了2010年7月8—9日发生在四川盆地的一次西南涡降水天气过程,并计算该过程中零度层以下对流云中的夹卷率。从云内垂直特征看:云内的含水量、垂直风速和浮力都在云底之上随高度递增,而在云顶附近随高度递减;云内的湿静力能则主要随高度递减;夹卷率在云底以上随高度递减,而在云顶附近随高度递增,但是云顶高度越高,在云顶附近的递增趋势越不明显。另外,夹卷率和云内的云水、雨水含量都呈负相关,说明夹卷抑制了对流云的发展以及地面降水。当假设被夹卷的环境空气来自云边界附近时,计算所得的夹卷率值要大于假设夹卷空气远离云边界所得值,但这两种假设中夹卷率的其他特征是类似的。从演变特征看,夹卷率总体上随时间减小,这和这段时间内对流云整体发展增高有关。     

一次西南地区暴雨的湿位涡及不稳定性分析

分析2004年5月28~30日我省发生的一次连续性暴雨天气过程的天气形势、物理量、湿位涡,结果表明,此次降水主要由于亚洲中高纬环流调整带来冷空气,与西南暖湿空气相遇,在适宜的动力、热力条件下产生的,此次过程中包含两次强降水过程,都有对流层中低层的湿位涡负值区相配合,对流层中低层湿位涡及其垂直和水平分量的分布演变情况与暴雨的时空演变有密切的对应关系;在降水的初期,对流性不稳定发挥了主要作用,在后一次降水中主要是对称不稳定。     

一次由西南涡造成的暴雨过程探讨

通过分析2004年7月9～10日的暴雨过程,结合西南涡的时空和地域特性,得到西南涡在贵州省形成暴雨的特征,及其演变规律.     

两次西南低涡造成广西暴雨差异的对比分析

利用ECMWF 2.5°×2.5°客观分析资料和MICAPS常规资料,对2008年6月12日和16日两次西南低涡影响,造成广西暴雨范围和强度明显差异的成因进行了对比分析,结果表明:(1)"6.12"过程西南低涡深厚,其发展过程中始终伴随着强盛的西南低空急流;而"6.16"过程西南低涡较浅薄,其发展过程中无西南低空急流的配合;(2)"6.12"过程低涡发展强盛,涡旋度大,正涡度值达200 hPa高度,上升运动强烈;而"6.16"过程低涡发展较弱,涡旋度小,正涡度值只到500 hPa高度,上升运动相对较小;(3)"6.12"过程水汽来源于孟加拉湾和南海,水汽辐合强;而"6.16"过程水汽仅来源于孟加拉湾,水汽辐合较弱;(4)两次西南低涡影响,对流层上下之间的风垂直切变小,有利于中尺度对流云团的发生发展.