2003年6月29日至7月2日淮河梅雨锋大暴雨过程诊断分析

对 2 0 0 3年 6月 2 9日至 7月 2日梅雨期淮河流域一次大暴雨过程进行了天气动力学诊断分析。结果表明 :这次大暴雨过程是在双阻型梅雨天气形势下发生的 ,梅雨锋锋区热力学特性和动力结构多变 ,一般具有斜压性结构 ,但有时又表现出准正压性结构 ;梅雨锋的维持和加强主要依赖于低空强西南暖湿气流在梅雨锋区的辐合抬升作用提供水汽和能量 ,强降雨区位于水汽通量大值区北侧强梯度区中。     

东亚梅雨系统的天气-气候学研究

利用1971～2000年NCEP再分析资料和中国740站的逐日地面观测资料,对东亚梅雨季的气候学进行了研究。结果表明:初夏长江流域特有的这个雨季有平均21天的长度,从6月17日开始到7月8日结束。梅雨期间降雨量达200～300 mm,占夏季总降雨量的45%左右。当6月中旬东亚夏季风突然从华南向北推进到长江流域,同时印度夏季风开始在印度次大陆爆发时,中国梅雨雨季开始。这时来自南海和孟加拉湾的水汽供应显著加强,为梅雨降雨提供了非常有利的水汽条件。气候学上梅雨锋的结构主要表现为:(1)近于纬向的宽广云雨区,其中包含有强对流降水与云团;(2) 锋前具有高假相当位温的高湿空气柱;(3)对流层低层跨越梅雨锋的水平温度梯度非常弱或几近消失;(4)梅雨锋区低层有一相对低的温度;(5) 梅雨锋区以南为强低空偏南急流,急流以北是梅雨锋风切变线;(6)从梅雨锋区到赤道的地区是一个季风型或间接的垂直环流区。在许多方面,中国东部的梅雨锋不同于日本的梅雨锋和朝鲜的梅雨锋, 因为后两者基本上是中纬度斜压结构的锋区。东亚夏季风对中国梅雨的影响要比对日本和朝鲜梅雨的影响更重要。作者对东亚梅雨系统 (中国梅雨、日本Baiu和朝鲜Changma)的区域差异进行了全面的比较研究。     

1998年夏季HUBEX/GAME期间热量和水汽收支

使用1998年夏季高分辨率的GAME再分析资料，通过计算热量和水汽收支，分析了江淮梅雨的热力和动力特征。梅雨期间，江淮整个地区为强热源及水汽汇控制，并伴有强上升运动。热量和水汽收支计算表明，非绝热加热主要是降水产生的凝结潜热释放，地面感热和蒸发耗热均较小。江淮梅雨降水是对流云和层状云共同产生的混合性降水。子波分析显示，热源、水汽汇和垂直运动有相似的时间变化和多尺度特征。江淮梅雨期间，周期约为6天的天气尺度扰动以及周期约为2天和12小时的中尺度扰动同时发展，使江淮地区产生暴雨，亚引起了热源、水汽汇和上升运动的最大值，对此中尺度扰动起了主要作用。     

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。     

1991年江淮特大暴雨的降水性质与对流活动

从计算大尺度热源和分析ＴＢＢ资料两个方面，阐述了１９９１年江淮梅雨期间降水性质与对流活动的季节性演变特征。结果表明：梅雨期间江淮上空３个强上升运动时段分别形成了３场暴雨，由暴雨释放的热量使江淮大气出现了３个时段的强加热；３场暴雨的降水性质呈显著的季节性演变，由第１场暴雨以锋面性降水为主发展到第３场暴雨异常强的对流性降水。文中详细分析了热源和水汽汇的时空分布特征，并从大气运动场和热力结构讨论了盛夏强对流降水期间积云对流以涡动形式对热量和水汽的强铅直输送作用。江淮地区ＴＢＢ值能很好地反映降水状况，雨期一致地对应于ＴＢＢ低于２５０Ｋ的时段。梅雨中后期东亚地区对流活动季节性地增强，带状对流区（特别是ＴＢＢ高负距平区）与雨带位置相符。对流带位置及对流活动强弱与西南暖湿气流活动密切相关，它很好地表征了东亚地区的低空急流（给积云输送热带对流大气）。梅雨期间对流带主要出现在江淮流域，但可在东亚范围内飘移，它落在江淮与否则决定了江淮暴雨的维持与中断     

浙江中西部两次梅雨暴雨过程发生发展机理分析

利用常规观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和自动站加密资料,对2017年梅汛期6月21—22日和24—25日两次大暴雨过程进行对比分析,得到两次过程均为典型的梅雨暴雨,不同点如下:①前者700hPa为暖式切变线,梅雨锋坡度约为45°;后者700hPa为静止锋切变线,梅雨锋坡度近乎90°,且后者低空急流和梅雨锋强度均明显强于前者。②前者水汽先来源于东海,后来源于南海,水汽来源单一;而后者水汽由南海和东海共同提供,整层水汽通量强度较强。③前者浙江中西部位于湿位涡零等值线附近,表明触发机制为低层冷空气活动;而后者浙江中西部湿位涡上正下负,中层冷空气叠加在低空西南暖湿气流上触发对流不稳定暴雨。④后者浙江中西部为E指数大值中心,且Δθ58指数均为负值,表明夏季风高能高湿气团积聚,有利于中小尺度对流系统发展;而前者Δθ58指数在浙江省大部分地区为正值,区域内上空位势层结较稳定。     

一次热带气旋过程对出梅影响的数值模拟研究

采用中尺度数值模式WRF对2001年江淮梅雨期热带气旋(Tropical Cyclone,TC)进行数值模拟,研究TC"飞燕"对梅雨结束过程的影响。结果表明,模式能够较好地模拟出"飞燕"的路径与强度演变,并能够较为精确地再现梅雨后期的降水强度和落区。对比分析消除"飞燕"影响的敏感性数值试验结果发现,"飞燕"影响梅雨的机制在于:随着其向东北向移动,西太平洋副热带高压北抬,东亚高、低空急流强度均有所减弱,低空切变辐合变弱,梅雨锋强度减弱,使得来自西南方向的水汽输送减少,造成假相当位温梯度和湿位涡倾斜项减小,垂直上升运动明显削弱,降水中断,导致梅雨结束。而消除"飞燕"影响后,梅雨后期降水仍然较多,梅雨期将有所延长。     

基于拉格朗日方法的江淮梅雨水汽输送特征分析

利用NCEP再分析资料,引入基于拉格朗日方法的气流轨迹模式(HYSPLITv4.9),结合用于海量轨迹分析的气块追踪分析方法,探讨了江淮梅雨气候平均的水汽输送特征以及梅雨异常年水汽输送的差异。结果表明,在气候态下,江淮梅雨的水汽主要来自印度洋、孟加拉湾—中国南海、太平洋和欧亚大陆4个区域,其对江淮梅雨的水汽输送贡献分别为35%、19%、22%和19%。其中,印度洋、孟加拉湾—中国南海和太平洋上的输送气流主要来自850 hPa以下的对流层低层,而欧亚大陆的输送气流主要来自600 hPa左右的对流层中层。进一步对比梅雨异常年水汽输送的差异,发现孟加拉湾—中国南海、太平洋和印度洋的水汽输送对江淮梅雨的异常有重要影响,梅雨偏多年来自孟加拉湾—中国南海的水汽输送较多,其对江淮梅雨的水汽输送贡献为24%,比梅雨偏少年约增加了13%,梅雨偏少年则是来自太平洋和印度洋的水汽输送较多,对江淮梅雨的水汽输送贡献分别达到了40%和30%,比梅雨偏多年约增加了5%和10%。     

我国南方持续性暴雨成因的TBB场分析

利用多种资料分析了2014年7月13—17日贵州持续性暴雨过程的中尺度环境场特征及贵阳极端降水成因,并以多个时次不同要素资料进行合成分析,构建此次梅雨锋西段持续性暴雨的天气学模型。结果表明：(1)此次贵州持续性暴雨发生在单阻型梅雨稳定的背景下,当地持续3~4 d的强降水由中低层低涡切变、低空急流及地面静止锋(梅雨锋)共同作用造成。(2)梅雨锋雨带的建立、维持及移动造成贵州不同区域出现强降水。此次过程梅雨锋雨带对贵州的影响分四个阶段,其中,第三阶段梅雨锋西段缓慢南压过程中多个β中尺度云团更替、合并及缓慢移动造成贵阳及周边部分县市降水量突破历史极值。(3)中低纬度系统相互作用使水汽输送异常偏强。7月16日白天当年第9号超强台风“威马逊”进入我国南海海面后促使副热带高压西侧向北输送的水汽加强,该水汽与来自孟加拉湾的强盛西南暖湿气流在贵州上空汇合、加强,形成异常偏强的水汽通量及水汽辐合中心,这可能是贵阳极端降水发生的重要原因。(4)相比2010—2014年5—9月贵阳发生的另外4场大暴雨过程,该过程更长的降水持续时间可能是贵阳极端降水发生的另一重要原因。(5)贵阳强降水期间,强降水的雷达回波表现为层状云-积云混合降水回波,并具有低质心暖云降水特征,同时径向速度图上可见强劲西南急流及中尺度气旋性辐合。

     

2005年浙江省梅雨期降水特征及其成因分析

通过对梅雨期间副高的演变、大尺度环流背景以及低空急流位置的研究表明：产生浙江省2005年梅雨期间雨量少、降水分布极不均匀，南多北少等特征的主要原因是副高强度弱、位置偏南；西风带环流无阻塞形势，经向度大；低空急流位置靠南等因素共同作用所致。梅雨期降水过程性明显，两次过程均由于冷空气南下影响造成。     

THE ANALYSIS OF THE RELATIONSHIP BETWEEN PULSE OF LLJ AND HEAVY RAIN USING WIND PROFILER DATA

1 INTRODUCTION With the principle of Doppler effect, the wind-profiler acquires high-resolution vertical wind profiles every few minutes and every few dozens of meters[1, 2]. In contrast, data obtained with conventional soundings do not reflect the true conditions right over the sounding site, for the balloons are going with the wind in upper levels. The National Oceanic and Atmospheric Administration, U.S.A., made a final assessment of the wind-profiler networks deployed in central …     

NUMERICAL SIMULATION OF THE IMPACT OF LATENT HEAT FLUX ANOMALY IN THE TROPICAL WESTERN PACIFIC ON PRECIPITATION OVER SOUTH CHINA IN JUNES

Based on composite analysis and numerical simulations using a regional climate model （RegCM3）, this paper analyzed the impact of the LHF anomaly in the tropical western Pacific on the precipitation over the south of China in June. The results are as follows. （1） Correlation analysis shows that the SC precipitation in June is negatively correlated with the LHF of the tropical western Pacific in May and June, especially in May. The SC precipitation in June appears to negatively correlate with low-level relative vorticity in the abnormal area of LHF in the tropical western Pacific. （2） The LHF anomaly in the tropical western Pacific is a vital factor affecting the flood and drought of SC in June. A conceptual model goes like this： When the LHF in the tropical western Pacific is abnormally increased （decreased）, an anomalous cyclone （anticyclone） circulation is formed at the low-level troposphere to its northwest. As a result, an anomalous northeast （southwest） air flow affects the south of China, being disadvantageous （advantageous） to the transportation of water vapor to the region. Meanwhile, there is an anomalous anticyclone （cyclone） at the low-level troposphere and an anomalous cyclone （anticyclone） circulation at the high-level troposphere in the region, which is advantageous for downdraft （updraft） there. Therefore a virtual circulation forms updraft （downdraft） in the anomalous area of LHF and downdraft （updraft） in the south of China, which finally leads to the drought （flood） in the region.     

OBSERVATIONAL ANALYSIS OF ASYMMETRIC DISTRIBUTION OF CONVECTION ASSOCIATED WITH TROPICAL CYCLONES “CHANCHU” AND “PRAPIROON” MAKING LANDFALL ALONG THE SOUTH CHINA COAST

Observational data of mesoscale surface weather stations and weather radars of Guangdong province are employed to analyze the asymmetric distribution of convection prior to, during and after landfall for tropical cyclones of Chanchu and Prapiroon making landfall on the south China coast in 2006. The results showed that strong convection is located in the eastern and northern sectors of the landfalling Chanchu and Prapiroon, namely in the front and right portions of the TC tracks, for a period of time starting from 12 h prior to landfall to 6 h after it. Their convection also had distinct differences in the vertical direction. The analysis indicated that although the landfall of Chanchu and Prapiroon has the same asymmetric distribution of convection, the causes are not exactly the same. The asymmetric distribution of convection in the case of Chanchu is mainly correlated with the impacts of a strong environmental vertical wind shear, low-level horizontal wind shear, and low-level convergence and divergence. In the case of Prapiroon, however, the asymmetric distribution of convection is mainly associated with the impacts of low-level convergence and divergence.     

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。     

初夏东亚大尺度低空强西风分支的数值模拟

本文采用p—σ坐标五层原始方程模式模拟出初夏东亚大尺度低空强西风分支的现象。并进一步阐明低空强西风分支及其对应的副热带季风雨带和热带季风雨带形成的物理机制,本文所得的结果对于初夏长江中下游流域的梅雨和南海海域的降水预报有一定参考价值。      

夏季西太平洋副热带高压北跳及异常的研究

根据欧洲中心1980～1989年逐日200,500和850hPa风场、高度场及日本气象厅提供的GMS观测的黑体辐射温度（TBB）逐日资料,探讨了夏季西太平洋地区（125～145°E）副热带高压脊线季节性北跳、季内脊线位置的异常与低纬度的西风爆发和热带对流的关系。研究表明：初夏西太平洋地区低层赤道西风爆发后,西太平洋地区的赤道对流加强（赤道地区的TBB值减小）;赤道西风向北扩展,赤道强对流向北推移,热带对流加强（热带地区TBB值减小）。夏季西太平洋副热带高压脊线的二次北跳现象与低层赤道西风二次北跳及赤道对流向北推移密切相关。研究指出：夏季热带对流弱（强）,西太平洋副热带高压脊线位置相对偏南（北）,夏季西太平洋副热带高压脊线位置的异常与高、低层流场辐合、福散中心的位置及高层西风传播方向有关。     

THE STUDY OF STORM RAINFALL CAUSED BY INTERACTION BETWEEN THE NON-ZONAL HIGH LEVEL JET STREAK AND TYPHOON IN THE DISTANCE

In this paper, statistics were analyzed concerning correlation between the storm rainfall far from typhoon and non-zonal upper-level jet stream. The results show that the jet stream at 200 hPa is constantly SW (90.2 %) during the period in which storm rainfall occurs. Rainfall area lies in the right rear regions of the jet axes. While the storm intensifies, the jet tends to be stronger and turn non-zonal. With the MM4 model, numerical simulation and diagnosis were carried out for Typhoon No.9711 (Winnie) on August 19 to 20, 1997. The distant storm rainfall is tightly correlative to the jet and low-level typhoon trough. The divergence field of jet is related to the v component. The upper level can cause the allobaric wind convergence at low level. This is the result of the form of low-level typhoon trough and the strength of the storm. By scale analysis, it is found that there is a branch of middle scale transverse inverse circulation in the right entrance regions behind the jet below the 300-hPa level, which is very important to the maintenance and strengthening of storm rainfall. This branch of inverse circulation is relative to the reinforcement of jet's non-zonal characteristics. From the field of mesoscale divergence field and non-zonal wind field, we know that the stronger symmetry caused by transverse circulation in the two sides of the jet, rainfall’s feedback and reinforcement of jet’s non-zonal characteristics had lead to positive feedback mechanism that was favorable of storm rainfall’s strengthening.     

STUDY ON THE AIR-SEA INTERACTION ON THE INTERANNUAL TIME SCALE IN THE SOUTH CHINA SEA*

In this paper we document the correlationship between sea surface temperature(SST) and low level-winds such as sea level wind and 850 hPa wind in the South China Sea(SCS) based on COADS(1958-1987) and ECMWF objective analysis data(1973-1986).Further statistical analyses tell us that there is a fixed SCS basin mode for variations both of SST and low-level winds in the region on the interannual time scale due to air-sea interactions.A simplified,coupled model that is designed following the McCreary and Anderson's(1985) model and includes the feedback between the upper ocean and the circulation of East Asian monsoon demonstrates an interannual oscillation in the coupled air-sea system,which is similar to the observations in the SCS.     

冬季西伯利亚高压动力结构的研究

本文研究了冬季西伯利亚高压建立时期的动力结构。研究得到,在高压建立前期,对流层中以正涡度为主。低层和高层有弱的辐合,中层是辐散;相应在700hPa以下是上升,以上是下沉。但当反气旋发展时,高层为正涡度和辐合气流,低层为负涡度和辐散气流,整层为下沉运动。这表明对流层中、上层的强质量辐合是导致西伯利亚高压发展的一个重要因子。涡度方程的诊断表明,西伯利亚高压区负涡度的出现和加强是对流层中、上层负涡度平流和低层散度项的作用。 另外,西伯利亚高压热平衡计算表明,对流层有深厚的冷却层(热汇)。这种非绝热冷却将在对流层中导致深厚的下沉运动,从而引起中高层的辐合,低层的辐散,有利于高压的加强。因而西伯利亚高压是在动力和热力因子共同作用下形成的。     

二维滞弹性非静力平衡云模式第一部分──低空风切变对云微物理过程的影响

本文对已有的二维时变的深对流型模式［1］进行了部分修改和补充，尤其对于云微物理过程参数化方案进行了一些改进，使原有的模式对暖云、雹云和雪云都具有一定的模拟能力。依据建立的模式．就低空风切变（单向无扭转）对对流的影响，尤其对云和降水形成过程的作用进行了对比试验。为此我们设计了五种风速垂直分布方案进行了对比分析。结果表明：低空风切变对对流的发生、发展有很大的影响，而且对云和降水的形成过程影响更大。