低空急流的不稳定性及其对暴雨的触发作用

本文分析了1972年7月2—3日一次长江流域低空急流的过程,这次低空急流发生在江淮气旋的暖区之中。在低空急流左侧有雷暴和暴雨发生。发现这支低空急流有独特的三维流场结构。指出它是一支极不稳定的气流:在急流轴的左前方有一个Ri数负值区,这正是低层最不稳定的地区。低空急流具有很强的超地转特性,非地转最强时,暴雨发生。这时急流中出现很强的风速脉动,这种脉动的传播对于中尺度低涡及雨团的发生起着触发的作用。以后气压场向流场调整,重新达到地转平衡,这时暴雨也就仃止。     

利用低空急流的垂直切变判别暴雨强度

东西风带系统结合造成的暴雨与低空急流轴高度的关系密切。当E～SSW风急流轴的高度在850hpa层时,将使出现暴雨的站数增多;而低空急流轴的高度在700hpa层时,将使出现暴雨的站数减少,故可以利用低空急流轴所处位置的高低来判断暴雨的强度。     

2002年7月20～25日揭示的热带水汽羽和暴雨的关系

利用GMS-5水汽图像和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,分析了2002年7月20~25日梅雨暴雨过程中热带水汽羽的变化及其与物理量场的配置。结果表明热带水汽羽和暴雨之间存在密切联系,(1)有一条热带水汽羽始终和暴雨相伴,其走向从孟加拉湾向东北方向延伸到朝鲜半岛,热带水汽羽不单体现了水汽在对流层中、高层的平流,实际上还反映了对流层整层深厚的水汽沿着水汽通道向北输送。其中,低空急流对水汽涌的输送起到了积极的作用,每一次水汽向东北方向涌动时,其东南侧都伴有低空急流,并且急流核跟随水汽涌一起移动。中尺度对流云团在急流的左前方生成和发展,它们也跟随水汽涌一起移动。(2)热带水汽羽的北部边界大致与高空急流轴平行,暴雨云团一般出现在西南风高空急流入口区的右后方,距离急流轴约3个纬距的地方。高空急流的存在为MCS提供了很好的质量外流途径,即辐散机制,有利于MCS的发展。(3)在暴雨过程期间,热带水汽羽内维持有一条θse≥350 K的脊轴,走向和热带水汽羽平行。低空θse脊轴不单指示了低空高能量的位置,其上或附近也最有可能存在明显不稳定的区域,因此也是暴雨容易出现的地方。另外,在热带水汽羽中也维持着一条窄而强的正涡度带,位置和走向均和低空sθe脊轴相吻合,体现了低层的动力抬升机制,正涡度中心基本和MCS相对应。     

南亚高压和高低空急流对2010年浙江梅汛期暴雨的影响

利用常规气象站资料和美国NCEP/NCAR再分析资料,分析了2010年浙江梅汛期降水特征及南亚高压和高低空急流对梅汛期暴雨的影响。结果表明:(1)2010年浙江入、出梅偏晚,梅期明显偏长;降水偏多,强降水集中在浙江西南部,并逐渐向南北阶梯递减;暴雨过程频繁,降水集中,阶段性明显;(2)梅汛期间南亚高压主体偏强,加强中南北振荡和东西进退明显。高压脊线的南北振荡与强雨带南北摆动有一定的相关性。南亚高压在稳定状态或变化时都可能产生暴雨,暴雨多发生于变化时,且高压的西退与南撤同步,东进与北抬同步;(3)梅汛期高低空急流的演变具有较好的一致性,且与暴雨时空对应较好。暴雨带多处于高空急流的右侧和低空急流轴的左侧,暴雨带随高低空急流的位置变化而南北摆动,同时,低空急流轴到急流北缘与暴雨带有不同程度重叠。高低空急流强度与降雨强度有较密切的关系,高低空急流的水平距离对高低空急流耦合作用有重要影响,进而影响垂直运动发展和降水强度。因此,高低空急流的配置对梅汛期暴雨落区和强度预报有很好的指示意义。     

“倾斜”高空急流轴在大暴雨过程中的作用

从理论分析和实例计算两方面探讨了高空急流轴的倾斜对急流出口处右侧辐散场形成的作用，理论分析和实例计算表明，一旦高空轴流轴发生倾斜，则由于其出口处长平风场的分布不均匀势必会在“倾斜”急流轴出口处的右侧出现强的辐散场，实例计算也表明，高空急流轴倾斜以及急流出口处右侧强辐散场的出现明显早于大暴雨的产生，因此，高空急流轴走向的变化对于预暴雨的发生发展具有很好的指示意义。     

华南低空急流影响广西暴雨的机理

本文在利用客观分析风场资料探讨急流暴雨活动规律基础上,对多个急流暴雨个例进行分析、讨论华南低空急流影响广西暴雨机理,指出,暴雨是一种中尺度现象,不稳定的低空急流上风速脉动能触发中尺度系统的产生,弱冷空气在急流暴雨中起激发作用等,最后给出我区急流暴雨的天气学模型以及阐明我区几个有利地形易于诱发急流暴雨的区域。     

一次西向特大暴雨天气过程的高空气流结构分析

利用常规资料对产生“97.8.13”西向特大暴雨过程的天气系统和气流结构进行分析。分析表明高空有三支不同性质的气流直接对暴雨的发生、发展产生作用。西南气流直接对暴雨的发生、发展产生作用。西南气流的急流轴,垂直方向位置偏低,急流狭窄。700hPa偏东气流和西南气流在交汇处形成强烈的能量锋区,成为暴雨发生发展的触发机制。     

大尺度低空急流附近的水汽输送与暴雨

本文利用1977—79年华南前汛期的暴雨实验资料,分析研究了大尺度低空急流附近的水汽输送及其对暴雨的贡献。研究表明,与低空急流相联系的暴雨的生成,主要是由于低空急流之下水汽的横向辐合,而不是低空急流所在层的水汽辐合。低空急流之下的水汽由急流左侧向右侧输送,在暴雨区上升,而后在低空急流之上向右侧输送并下沉,从而构成一中尺度的水汽输送环流圈,它与大尺度环流圈同相叠加,有利于暴雨的维持。由于摩擦作用,在低空急流之下的边界层中风向随高度顺转,这是水汽横向输送的主要原因,因此,暴雨可在低空急流左侧的任何位置生成。     

高低空急流耦合对长江中游强暴雨形成的机理研究

对1998-07-22T08-14发生于武汉附近的一次强暴雨过程的分析发现,这次强暴雨发生于南方暖区与北方冷空气脱离的孤立系统中,副热带经圈环流上升支是暴雨发生的大尺度背景场,它的低空入流和高空出流对大尺度雨区的生成与维持具有重要作用.边界层南风急流、低空西风急流和高空西风急流上下的耦合作用是强暴雨发生的重要原因.925hPa上边界层偏南风急流是暴雨区所需水汽的最大提供者和暴雨区对流不稳定能量释放的触发者,850hPa上低空偏西风急流的主要作用是建立和维持了暴雨区中低空的对流不稳定,200hPa上中纬高空西风急流的主要作用是建立和维持了暴雨区高空的条件对称不稳定,三者上下耦合使得中低空对流上升运动得以向上发展和加强,从而产生强暴雨.     

高低空急流耦合对长江中游强暴雨形成的机理研究

对1998－07－22T08－14发生于武汉附近的一次强暴雨过程的分析发现，这次强暴雨发生于南方暖区与北方冷空气脱离的孤立系统中，副热带经圈环流上升支是暴雨发生的大尺度背景场，它的低空入流和高空出流对大尺度雨区的生成与维持具有重要作用。边界层南风急流、低空西风急流和高空西风急流上下的耦合作用理强暴雨发生的重要原因。925hPa上边界层偏南风急流是暴雨区所需水汽的最大提供者和暴雨区对流不稳定能量释放的触发者，850hPa上低空偏西风急流的主要作用是建立和维持了暴雨区中低空的对流不稳定，200hPa上中纬高空西风急流的主要作用是建立和维持了暴雨区高空的条件对称不稳定，三者上下耦合使得中低空对流上升运动得以向上发展和加强，从而产生强暴雨。     

一种盛夏低空东风急流形成的探讨

在多年的天气预报实践中,本人认为盛夏大雨以上降水是与偏东风急流轴左侧阶气流辐合有关。当副高迅速加强西伸时,其西南边缘的东南风就增大,产生一支低空东南风急流,在急流的正涡度区内有大雨、暴雨以上天气发生。因此,预报这类大雨、暴雨就要着重考虑偏东风急流的生消问题。     

广西"05·6"特大暴雨天气的数值模拟分析

对2005年6月广西特大暴雨天气过程进行了分析,发现该过程是一次中尺度华南低空急流引起的暴雨过程。利用MM 5模式成功的模拟了这次暴雨前后低空急流轴走向和急流中心的强度变化,及其低空急流的左前侧850全风速变化特征,整个大气层散度场、垂直速度的分布特征,500hPa涡度发展演变特征,这些物理量的配置,显示出典型的强降水特征;模拟的暴雨强度、位置与实况也较为一致。     

2011年秦巴山区秋季区域性暴雨数值模拟及诊断分析

利用WRF对秦巴山区秋季一次区域性暴雨进行了数值模拟,在模拟结果与实况相一致的情况下,进行了秋季暴雨机理的研究,结果表明:秦巴山区暴雨落区位于500hPa槽前、700hPa冷式切变的暖区、低空急流轴的左前侧;低空急流携带的暖湿空气与西北路冷空气在陕南秦巴山区形成稳定维持的冷式切变是本次暴雨的主要原因;700hPa西南低空急流与850hPa偏东急流是本次过程的水汽和能量来源;K指数大值中心的出现在秦巴山区秋季暴雨预报中应予以重视,600~800hPa高对流有效位能维持为暴雨的发生提供了充足的能量。     

94．6．29暴雨天气过程分析

从地、市气象台所能掌握的天气实况资料、计算手段及预报工作的实际需要出发，从环流形势背景、影响系统及产生暴雨的条件分析入手，指出９４．６．２９暴雨天气是由副热带高压后部的低空西南急流前部的风速不连续带的北抬造成的。低空西南急流的加强及急流轴上最大风速的北传，为这次暴雨天气提供了有利的水汽条件和动力条件。山脉的阻挡抬升和喇叭口地形对暴雨中心的形成起到重要的作用。     

低空急流与贺兰山东麓暴雨过程的相关性研究北大核心CSCD

利用2006—2021年逐时降水、常规气象探测、银川CA雷达和ERA5高分辨率再分析资料,研究了低空急流与贺兰山东麓暴雨过程的时间和空间的相关性,并初步探讨了低空急流影响暴雨过程发生发展的可能机制。结果表明:影响贺兰山东麓暴雨过程的低空急流有三个关键区,分别为河套南部、宁夏东南部和山西西南部,对应700 hPa南风急流、775 hPa偏南急流和850 hPa东南急流;宁夏东南部作为三支低空急流汇合后继续北上西进的关键区域,对贺兰山东麓暴雨过程的发生发展有着更为重要的影响。依据低空急流核所在高度,将影响贺兰山东麓暴雨过程的低空急流分为七类,其中三层急流型出现频率最高,占总过程的54.5%,其次是700和775 hPa急流同时出现的过程,占36.5%。暴雨过程与低空急流在时间上存在一致性:700、775、850 hPa急流建立较暴雨开始平均提前了18、10、7 h,700、775 hPa急流最大风速较暴雨过程最大雨强平均提前了54、18 min,而850 hPa急流最大风速较暴雨最大雨强平均滞后了12 min;850 hPa的1级急流与775 hPa的2级急流频率分别对20~40、40~60 mm·h~(-1)的短时暴雨频率指示性更强,而河套南部关键区的700 hPa平均风速对暴雨过程的最大雨强量级指示性更强。暴雨过程与低空急流在空间上也存在一致性:随着低空急流建立、加强北抬或西进、减弱东退或南压,贺兰山东麓暴雨开始、增强、减弱;暴雨落区位于急流轴的左前方。低空急流北上西进与贺兰山地形结合,在东坡山前触发多个对流单体、合并加强形成移动缓慢、发展强盛、组织化程度高、列车效应明显的带状线性回波,易在贺兰山区形成局地性强对流暴雨。     

2011年秦巴山区秋季区域性暴雨数值模拟及诊断分析2011年秦巴山区秋季区域性暴雨数值模拟及诊断分析

利用WRF对秦巴山区秋季一次区域性暴雨进行了数值模拟,在模拟结果与实况相一致的情况下,进行了秋季暴雨机理的研究,结果表明：秦巴山区暴雨落区位于500 hPa槽前、700 hPa冷式切变的暖区、低空急流轴的左前侧;低空急流携带的暖湿空气与西北路冷空气在陕南秦巴山区形成稳定维持的冷式切变是本次暴雨的主要原因;700 hPa西南低空急流与850 hPa偏东急流是本次过程的水汽和能量来源;K指数大值中心的出现在秦巴山区秋季暴雨预报中应予以重视,600～800 hPa高对流有效位能维持为暴雨的发生提供了充足的能量。

     

低空急流与暴雨相互关系的对比分析

本文通过对北方地区两次低空东南风急流的对比分析,指出:低空急流附近有无暴雨发生与其本身结构特征有关。它们在湿度、三维流场以及急流本身的稳定性等方面,有很大的差异。因此在讨论低空急流与暴雨的相互作用时,不能只注意到低空出现了强风,甚至有明显的水平和垂直切变。如果它不具备有利于暴雨发生的热力和动力条件,那它就可能是一次“空急流”。     

高空急流在北京“7.21”暴雨中的动力作用

利用常规观测、加密自动气象站降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料等,使用天气动力学诊断方法,重点研究了高空急流对北京2012年7月21日（“7.21”）暴雨中降水突然增强时刻14时（北京时）和降水最强时刻19时的动力作用。结果表明,“7.21”暴雨的发生和西来的高空急流东移至北京上空有关,高空急流及其散度场和与高空急流相伴随的次级环流对“7.21”暴雨的发生起重要的动力作用。7月21日14时,高空急流轴的经向度开始增大,高空急流入口区右侧的散度场南北范围明显扩大,北京上空为深厚的对流运动,受来自低层的东南气流带来的暖湿空气的影响,北京地区降水量突然增大;20时,对流层高空急流轴的经向度进一步增大,此时由于北上西北低涡导致的低层辐合,使得北京上空对流层高层出现强辐散区,北京上空出现强烈的上升运动,加之来自东南的暖湿气流的影响,使得北京地区降水量在19时达到最大值。“7.21”暴雨中降水突然增强时刻和降水最大时刻,上升支均出现在高空急流入口区右侧,但是,次级环流的下沉支均发生在北京的东南部,这是影响“7.21”暴雨次级环流的一个重要特征。     

长江中游区域性暴雨发展机理合成分析

利用高分辨TBB资料、逐6h NCEP/NCAP再分析资料和逐日降水资料及SCSMEX降水加密观测资料，通过对长江中游8次区域性暴雨的合成分析，研究发现：暴雨落区发生在急流出口区南侧与南亚高压脊线近极地一侧之间发散气流辐射加强的区域附近；且与东亚副热带地区季风涌相关联；高空非地转惯性平流风散度是高空总散度的主要贡献者，高空倾斜急流轴（NW－SE向）出口区水平风场的分布不均匀，导致其出口区的右侧产生较强的辐散场，由于对流风的作用，低层辐合会对高层辐散产生响应，从而诱发暴雨发生。高空急流轴倾斜以及急流出口区右侧强辐散场的出现要早于暴雨的发生。     

远距离台风影响西风带特大暴雨的过程模式

本文对于中低纬系统相互作用的过程之一,即远距离台风与西风槽的作用在北方产生的特大暴雨过程进行了分析,概括了这种过程模式。着重指出台风与太平洋副热带高压之间的东南低空急流的特征和作用,尤其是与中高纬度高空西风急流之间的联系。讨论了这支低空急流和梅雨锋低空急流的不同,分析了台风东侧的低空急流与西风带冷空气的相互作用而形成的暴雨锋区的三层特殊结构,强调指出这种特殊结构可能是这种特大暴雨系统的一种重要特征。