中国东部夏季降水与同期东亚副热带急流年代际异常的关系

利用中国738个台站的降水观测资料和NCEP/NCAR再分析资料, 分析了我国降水和200 hPa东亚副热带西风急流轴的年代际变化特征, 揭示了东亚副热带西风急流位置的南北移动与我国长江流域和华北降水异常之间的联系。结果表明, 我国东部地区夏季（7、 8月）降水异常主要表现为长江中下游地区多（少）雨, 华北及华南地区少（多）雨, 20世纪70年代末80年代初是这种异常分布型发生转折的时间。与此同时, 东亚高空副热带急流轴位置从70年代末开始逐渐偏南, 急流轴位置的变动将引起对流层低层水汽辐合区和高层散度分布以及垂直环流相应的变化, 进而引起降水区域的变化。相关分析发现, 当急流位置偏南时, 25°~35°N西风增强, 42°~50°N西风减弱, 华北夏季降水减少, 长江中下游地区夏季降水增多; 反之, 当急流位置偏北时, 华北夏季降水增多, 长江中下游地区夏季降水减少。与70年代末开始的我国东部地区急流轴位置逐渐南移相对应, 华北地区夏季降水呈现逐渐减少、 长江中下游地区夏季降水呈现逐渐增多的变化趋势。分析低层水汽通量和高层的散度分布以及垂直环流的差异发现, 1980年以来华北地区对流层中低层水汽通量辐合减弱, 水汽供应减少, 垂直上升运动减弱, 造成了华北夏季降水减少, 而长江中下游地区水汽通量辐合增加, 水汽供应增多, 垂直上升运动增强, 导致该地区降水增加。     

引发四川盆地东部暴雨的西南低涡结构特征研究

利用1951-2008年四川盆地(27°-32°N,105°-110°E)54个地面气象观测站网监测的日雨量资料,分析了四川盆地东部暴雨发生的气候特征。结果表明,四川盆地东部暴雨(或伴有雷雨大风、冰雹大风等)多发生在6-9月,川东北和渝东北是单站暴雨的高发区,重庆西部是大范围暴雨的多发区;引发四川盆地东部(宜宾、南充和重庆西部)暴雨的主要天气系统是西南低涡。对2007-2010年6次西南低涡暴雨过程进行了合成分析,分析表明,西南低涡热力结构特征具有200hPa存在明显增暖现象,对流层中低层则由暖转冷;西南低涡初期大气对流性不稳定明显;西南低涡动力结构特征具有200hPa西风急流在36°N附近,500hPa低槽东移,槽前正涡度加强,从对流层底垂直伸展到300hPa以上,正涡度中心随高度向西倾斜,850～500hPa平均正涡度大值区与低涡中心对应,对流层中低层北风大值区与南风大值区在低涡中心附近形成强水平风切变,同时低涡中心附近的垂直风切变也较明显。促使西南低涡发展的水汽主要来自南海,低空急流由南向北输送水汽,将对流层低层到大气边界层内的水汽输送到低涡中心附近。西南低涡发生、发展过程中在红外卫星云图上具有MCC等中-α尺度特征,发展强盛的西南低涡在多普勒天气雷达回波上有"列车效应"和中气旋特征。     

持续东北移和在四川盆地停滞的九龙涡结构特征比较

利用实况观测资料、NCEP再分析资料和西南涡年鉴统计结果,普查近10年西南涡活动情况,将九龙涡移出涡源区后经四川盆地继续向东北方向移动的称为移出型,九龙涡移出涡源区后在四川盆地停滞少动的称为停滞型,着重分析移出型和停滞型九龙涡的环流形势以及热力、动力、水汽特征的演变和对比。研究表明：（1）200 hPa层,移出型的南亚高压主体位置较停滞型偏南,强度偏弱,高空急流位置较停滞型偏南,强度偏强,中纬度地区有低槽发展,九龙涡位于高空槽前、高空急流入口区的右侧,而停滞型九龙涡位于南亚高压东部脊线附近。（2）500 hPa层,移出型和停滞型在初始时中高纬度均为“两槽一脊”形势。移出型九龙涡随巴湖低槽加强而发展东移,停滞型九龙涡则是环流稳定的形势下发展增强。移出型九龙涡上空低槽强于停滞型,槽前西南气流引导九龙涡向东北方向移动。而停滞型为典型“东高西低”形势,九龙涡受副高阻挡长时间维持在四川盆地。（3）动力、热力、水汽特征方面,两类低涡形成时整层均为暖心结构,加强时低层转为冷心结构,高层维持暖心结构,感热和潜热加热在形成和加强时作用显著,移出型感热加热率强于停滞型,而潜热加热率则相反。移出型涡区有锋区...     

河南省近10年汛期多雨时段大尺度环流特征

利用1995～2004年气象资料,分析了河南省降水最多年份汛期降水集中时段的大尺度环流特征,结果发现降水集中时段100 hPa南亚高压120°E脊线基本维持在25～32°N之间,降水集中时段开始前南亚高压有一个东移北跳过程,降水集中期间100 hPa高度场上呈现东高西低形势,有利于副高西伸和北抬;西太平洋副热带高压相对稳定,在多雨时段副高进退次数较多,且较长时间稳定在25°N左右,有利于西南暖湿气流沿副高外围进入河南省境内,为暴雨提供了充足的水汽;在降水集中时段,中纬度西风急流轴位置被北抬到40°N 以北,40°N以南基本是东风,这种中纬度地转西风持续偏弱,有利于副热带高压北跳和北跳后稳定,使雨带稳定在河南省.     

高原低涡移出高原后持续的对流层中层环流特征

利用NCEP/NCAR再分析资料、历史天气图与青藏高原低涡切变线年鉴,在普查和分析1998-2012年持续强影响青藏高原低涡移出高原与持续强盛时的500 hPa环流形势及影响系统的基础上进行了分类,并对不同类型的持续强影响高原低涡在移出高原与持续强盛时的物理场进行了合成与对比分析。结果表明:持续强影响高原低涡以两高切变东阻型对中国降水影响最大,主要影响河套地区,切变线类、热带低压影响型、低槽前部类主要影响地区分别是黄淮流域、西南地区、长江流域;持续强影响高原低涡移出高原后,对40°N以北环流形势依赖性不强,主要是受高原低涡周边对流层中层西风带天气系统、副热带天气系统与热带天气系统相互作用造成的。研究分析还揭示了各类高原低涡移出高原后持续的对流层中层共同的大尺度条件及其主要差异。     

夏季南海—菲律宾上空低频热源对东亚环流影响的数值试验

采用钱永甫ｐ－σ五层坐标原始方程模式，研究南海－菲律宾地区上空的低频热源对东亚大气环流的影响。结果表明，当低频热源处于加热位相时，对流层上层澳大利亚上空西风加强，对流层低层１２０°Ｅ处越赤道气流增强，副高位置偏北，此时低层东南风影响我国东部沿海地区的降水；冷却位相时，对流层上层澳大利亚上空西风减弱，对流层低层越赤道气流减弱，副高位置偏南，此时低层西南风造成我国东部沿海的降水。     

夏季南海－菲律宾上空低频热源对东亚环流影响的数值试验

采用钱永甫ｐ－σ五层坐标原始方程模式，研究南海－菲律宾地区上空的低频热源对不亚大气环流的影响。结果表明，当低频热源处于加热位相时，对流层上层澳大利亚上空西风加强，对流层低层１２０°Ｅ处越赤道气流增强，副高位置偏北，此时低层，东南风影响我国东部沿海地区的降水；冷却位相时，对流层上层澳大利亚上空西风减弱，对流层低层越赤道气流减弱，副高位置偏南，此时低层西南风造成我国东部沿海的降水。     

河南省近10年汛期多雨时段大尺度环流特征

利用1995~2004年气象资料,分析了河南省降水最多年份汛期降水集中时段的大尺度环流特征,结果发现:降水集中时段100hPa南亚高压120°E脊线基本维持在25~32°N之间,降水集中时段开始前南亚高压有一个东移北跳过程,降水集中期间100hPa高度场上呈现东高西低形势,有利于副高西伸和北抬;西太平洋副热带高压相对稳定,在多雨时段副高进退次数较多,且较长时间稳定在25°N左右,有利于西南暖湿气流沿副高外围进入河南省境内,为暴雨提供了充足的水汽;在降水集中时段,中纬度西风急流轴位置被北抬到40°N以北, 40°N以南基本是东风,这种中纬度地转西风持续偏弱,有利于副热带高压北跳和北跳后稳定,使雨带稳定在河南省。     

2003年陕西秋季连阴雨降水特点及环流条件分析

文章分析了陕西省2003年秋季连阴雨降水的特征和形成秋季连阴雨天气的天气学、热力学特点。结果表明:2003年陕西秋季连阴雨降水的主要特征是降水的落区和时间相对集中, 降水强度大, 日数多且持续时间长, 是1954年以来陕西又一次极端连阴雨事件。在大气环流由夏季型向冬季型转变过程中, 对流层高层西风急流南压至40°N时, 青藏高原东北侧包括陕西在内的西北地区东部, 位于急流南侧的高空辐散区, 该地区对流层低层却保持着高温高湿的热力特征, 对流上升运动活跃, 形成了低层辐合高层辐散的垂直环流机制, 这时对流层中部500 hPa欧亚环流形势相对稳定, 乌拉尔山的长波脊和中亚低槽维持, 偏强、偏北、偏西的副热带高压外围偏南气流为该区域输送了大量的水汽, 从而形成了陕西及西北地区东部持续的连阴雨天气; 当西风带中纬度新疆高压脊建立, 副热带高压东移南退时, 陕西及西北地区东部的连阴雨天气结束。     

东移影响湖南的西南低涡统计分析

利用10 a(2001-2010年)6-8月逐日00 h(世界时,下同)与12 h 700 h Pa高空图及NCEP 1°×1°分析资料,对西南低涡进行了统计与合成分析,总结了影响低涡东移影响湖南的三维环流结构特征。结果表明:1)10 a共有486例西南低涡生成。其中,84例(约17.3%)移出源地影响湖南,7月最多(32例),6月次之(30例),8月最少(22例)。2)影响湖南的西南低涡,其源地主要集中在青藏高原东侧和四川盆地,最易在夜间生成。其大气环流形势表现为:西太平洋副热带高压较弱,位于洋面上;中高纬地区100°E附近为一宽广暖槽控制,槽前的正涡度输送有利于低层减压和气旋性涡度加大;低层整个四川盆地为闭合低压环流控制,东西两边各有一个低压中心存在,西部为暖中心控制,东部为冷舌控制,说明中纬度对流层中高层有冷空气入侵,冷平流使等压面下降促使西南低涡发展东移,这可能是导致西南低涡移出的一个重要环流因子。3)存在三支水汽输送:一支来自孟加拉湾的西南气流的水汽输送,另一支来自南海的偏南和偏东气流的水汽输送,第三支是较弱的西风带气流的水汽输送。     

移出与未移出高原的两类低涡环流特征的对比分析

利用NECP再分析资料,采用对比分析方法,对2000-2004年汛期(6-9月)的高原低涡活动过程进行普查,并对移出高原低涡与未移出高原低涡在其生成时刻的环流特征场,以及移出高原低涡的移出高原时刻与未移出高原低涡的强盛时刻的环流特征场进行对比分析。分析表明:500 hPa上,移出高原低涡背景环流中巴尔喀什湖低槽、东亚大槽比未移出高原低涡深,蒙古高压脊更强,背景环流经向度大,而且副热带高压比未移出高原低涡西伸明显;暖平流对高原低涡的生成很重要,而涡后新疆冷平流有利于高原低涡移出高原主体;青藏高原上的正涡度平流有利于高原低涡的生成和加深,河套地区正涡度平流带的存在有利于高原低涡的移出。在200 hPa上,南亚高压的存在有利于高原低涡的生成,移出高原低涡上空的南亚高压强度要强于未移出高原低涡;青藏高原东北部、四川盆地到陕西一带位于高空急流入口区南侧时有利于高原低涡东移。找出高原低涡移出与未移出高原主体的环流场、温度平流场、涡度平流场的异同特征,为高原低涡能否东移出高原主体提供科学依据。     

青藏高原地表温度对一例高原涡影响的数值模拟

基于FNL再分析资料、FY-2D气象卫星黑体亮温数据以及多源融合降水数据,运用WRF模式模拟了2015年6月9~11日的一次高原涡过程,通过对比控制试验和6组青藏高原地表温度敏感性试验的差异,从高原涡生成位置、结构、强度、移动路径等多个方面研究了地表温度对其的影响,并探讨了相应的物理机制。结果表明:模式能够较好地模拟出高原涡生成、发展和成熟各阶段的位置、结构、移动路径、500 hPa环流形势以及降水情况;青藏高原地表温度对高原涡强度和降水有一定影响,对高原涡生成和移动影响不大;地表温度对高原涡的影响主要是通过改变地表感热通量和地表潜热通量来实现的。      

高原低涡东移出高原的平均环流场分析

利用美国国家环境预测中心(NCEP)再分析资料,挑选出1998—2004年夏季高原涡移出高原多、少的年、月对它们的环流场进行对比分析。对比分析指出,6~8月是高原涡最易移出的月;当500hPa孟湾季风槽偏北,或西太副高明显西伸,高原东部有切变线活动;当200hPa南亚高压东伸明显,高原东部为南亚高压脊前西北气流控制时,有利于高原涡东移出高原。为高原低涡暴雨预报的气候背景提供了科学依据。     

一次西南涡东移引起的长江上游流域强降水过程分析

利用MICAPS常规观测资料、FY2E卫星云图资料、fnl 1°×1°资料和三峡梯级调度自动化降水资料对2016年6月30日长江上游流域的暴雨过程进行分析。结果表明:在有利的大尺度环流背景配合下,产生此次强降水过程的主要影响系统是西南涡和低空急流,副热带高压和大陆高压的稳定维持使得西南涡移动缓慢,低空急流的加强使得西南涡加强,从而造成大范围的暴雨;本次过程地面没有冷空气触发,是一次在西南低空急流中出现的暖区强降水过程;高空分流区增强了高层辐散抽吸作用,使得西南涡不断发展加强。      

祁连山区夏季降水过程天气分析

以500hPa盛行气流为主,参考FY-2D卫星云图云型特征,将2007年7～8月祁连山区的31次降水过程作天气分型。取30°～45°N范围500hPa110°E的格点平均位势高度与90°E平均位势高度之差值为分类标准。分成3个主型,西南气流型、西北气流型和平直西风气流型。西南气流型又分移动型和阻塞型两个副型。西北气流型分西北气流冷平流型和河套冷涡两个副型。用试验区中尺度自动站网的降水资料,探讨降水量与海拔高度和坡向的关系,分析产生降水过程各天气类型的环流特征及其降水强度,发现在不同的大尺度流型下,地形的动力和热力作用会造成迥然不同的地形强迫中尺度系统。     

初夏东北冷涡活动异常与北半球环流低频变化

本文在典型个例分析的基础上, 揭示了初夏东北冷涡活动显著异常与北半球环流低频变化之间的联系及其可能机理。主要结果为: (1) 初夏东北冷涡活动显著异常与上游乌拉尔山附近和下游日本附近的持续性异常环流相对应。冷涡异常多年, 在向下游频散Rossby波能量和瞬变涡动强迫过程的共同作用下, 乌拉尔山附近盛行阻塞型环流。它一方面使极地冷空气向东北地区移动, 另一方面通过Rossby波能量的传播, 使东北冷涡活动加强。冷涡异常少年的环流情况则基本相反。 (2) 谐波分析和低频振荡分析表明, 在冷涡异常多 (少) 年的5～6月, 东北地区正 (负) 涡度位相占优, 这与北太平洋超长波槽西退 (东进) 相对应。长波在北太平洋-北美-大西洋地区呈驻波型, 与Rossby波能量传播匹配, 亦有利于乌拉尔山附近的异常环流得以长时间维持。 (3) 5月份, 乌拉尔山附近的异常环流信号对初夏东北冷涡活动的显著异常具有前兆性意义。     

东北冷涡降水集中期的客观识别研究

基于区域关键天气过程客观化识别和监测的需求及东北雨季应包括冷涡降水的事实,采用东北三省及内蒙古东四盟共147站逐日降水量资料,通过对东北区域多年平均5点平滑处理的逐日降水量序列的综合分析及对历年逐日滑动平均雨量的对比试验,确定了判别东北冷涡降水集中期开始日期的阈值及持续时间,进而研制了东北冷涡降水集中期开始日期的客观识别方法。基于该方法的客观识别,得到1981-2010年气候平均态的东北冷涡降水集中期的开始日期为每年的5月26日。同时,定义盛夏降水集中期开始日的前一日为冷涡降水集中期的结束日期,发现冷涡降水集中期的结束日期为6月25日。在此基础上,采用NCEP/NCAR逐日再分析的风场、位势高度场资料,通过对东北冷涡降水集中期前、中和后期各层大气环流场及各系统的逐日变化特征的对比分析,验证了该客观识别方法的合理性。     

低纬高原两次冬季南支槽强降水的对比分析

利用常规高空观测资料,对发生在云南低纬高原2007年1月31日_2月1日和2008年1月26_27日的两次南支槽强降水过程进行对比分析。结果表明,两次南支槽降水的环流形势及影响系统均不同,前者为高原南支槽前西南暖湿气流与低层切变、冷锋共同影响,属典型的“槽潮”天气;后者无明显强冷空气配合,因中低层西南急流的建立并长时间维持,新生南支槽东移补充、西南涡及静止锋的共同影响造成。物理机制上,湿位涡的CSI机制分析表明,两次过程均属于对称不稳定降水;在2007年的强降水过程中,θac密集带在地面锋区附近形成,冷暖气流形成次级垂直环流国,导致强降水强降温并伴有大范围降雪的寒潮天气出现。后者无次级垂直环流圈形成,但有两个口。,密集带锋区长久维持,滇中以西持续的上升气流不断增强且深厚,滇中以东中低层形成有弱的气流辐合带,故强降水以液体降水为主,降温不明显;两次强降水过程均有锋生,前者锋生是由切变增强西移,低层冷高压促使冷锋增强,后者锋生为东移西南涡与稳定持续的强劲西南风低空急流触发而成。     

空间加密探空观测资料对西南低涡暴雨天气过程数值模拟的影响

本文基于AREM（Advanced Regional Eta Model）模式,结合中国气象局成都高原气象研究所西南低涡加密观测科学试验得到的探空观测第一手资料,通过对2012年7月3～4日四川区域性暴雨天气过程（20120703过程）进行数值模拟分析,结果表明:（1）降水雨带的分布主要取决于西南低涡移动路径,不同初值会使得低涡路径在磨合协调期产生强摆动,稳定后则在此基础上,随着环境流场继续移动发展。（2）引入4个加密探空站点资料会对整个大气物理量场造成一定影响,最大差值分布在这些站点附近,热力和动力物理量场最大偏差中心并不重合。时间演变直观地说明了初值对局地大气状态的影响时段有限,主要集中在前期,与模式自身调整期相重叠。（3）初始的大气状态必然会随着模式的磨合过程进行调整,不同初值在调整期能对中小尺度低涡系统的位置及强度产生影响,形成各自稳定的低涡系统初态。（4）低涡中心所对应的散度、涡度、垂直速度关系非常密切,但三者强度和发展高度的演变并非完全一致。     

冷空气对高原低涡移出青藏高原的影响

在对1998—2004年冷空气影响高原低涡移出青藏高原 (以下简称高原) 观测事实分析的基础上, 利用NCEP再分析资料对2002年8月12—14日托勒低涡移出高原的位涡进行诊断分析, 并通过数值试验揭示了托勒低涡移出高原的冷空气侵入特征和影响机理。结果表明:这次托勒低涡是受我国东北冷空气影响, 有高位涡空气伸入低涡区, 使冷空气迫近暖湿空气, 低涡处在斜压不稳定增强情况下移出高原的。在低涡区域没有冷空气或我国东北不存在冷温度槽情况下, 将会使伸向高原东北部的冷空气主力偏东、减弱, 使低涡受到我国东北冷空气影响减弱, 斜压不稳定减弱, 从而使高原低涡移出高原的速度减慢, 低涡强度减弱, 尤其是我国东北冷温度槽的影响更为明显, 在我国东北没有冷温度槽存在的情况下, 低涡24 h内西退, 在高原边缘徘徊。