2005年6月华南致洪暴雨的大尺度环流特征及成因探讨

利用NCEP/NCAR的逐日再分析资料,分析了2005年6月华南致洪暴雨的环流背景及其可能成因.结果表明:2004-2005年经历的一次弱El Nino事件是2005年华南致洪暴雨的气候背景.与2005年夏季相比较,6月17-26日强降水期间,华南地区的视加热《Q1》和视水汽汇《Q2》异常强烈,并且《Q1》和《Q2》的高值带与该时段降水量分布非常相似,高值中心与雨量中心位置基本一致.阿拉伯海东岸和孟加拉湾地区的异常加热源在其西北侧强迫出的高层异常反气旋性环流,使得南亚高压加强偏西.我国大陆处于异常气旋性环流之下,不利于南亚高压北上,有利于南亚高压在青藏高原南部、华南地区维持,使得华南地区位于高空西风急流南侧的上升运动区,有利于该区域强降水发生和维持,形成洪涝.     

梅汛期南亚高压活动的谱特征分析——角动量谱

本文应用2003-2005年100 hPa北半球高度场资料,选取符合文献[2]确认的南亚高压中心位置具有季节性大幅度东进、北移和东进且伴随北移的15个个例,分析了南亚高压季节性演变与江淮梅雨期的相关.并在此基础上,计算了30～40 °N纬度带的角动量输送谱,进一步分析、归纳了南亚高压季节性东进、北移过程所具有的角动量输送谱的演变特征和类型.得到了具有相当共性的诊断结论.这些结论对识别具有什么样特性和中纬度长波槽的发展与南亚高压季节性东进、北移之间存在着的响应关系,有了进一步的认识.最后本文指出在盛夏季节不同纬度间的环流相互作用对造成南亚高压大幅度东进、北移的响应关系还有待积累更多个例作进一步分析.     

近52年江淮梅雨的降水分型

根据1954-2005年江淮地区梅雨期间的逐日降水资料,采用旋转经验正交函数分解法(REOF)分析得到,江淮梅雨具有江淮型、江南型、淮河型和两湖型4种优势降水型,都存在着6～7年和准20年的周期振荡.20世纪90年代后表现为江南梅雨型减少、而淮河梅雨型增加的趋势.进一步采用系统聚类法对汀淮梅雨期逐年降水场进行客观分型得到,江淮梅雨分为全流域丰梅型、全流域枯梅型、南丰北枯型、北丰南枯型和南北丰中间枯型共5种雨型.全流域丰梅型具有入梅早、出梅晚、梅雨期长、梅雨量大和梅雨强的特点,而全流域枯梅型正好与之相反.雨带型中,以南北(北)丰中间(南)枯型入梅早(晚),南(北)丰北(南)枯型出梅早(晚),这些特征与雨带的地理位置相对应.江淮各梅雨型均具有明显的年代际变化,20世纪90年代主要对应全流域丰梅型和南丰北枯型,而2000年以后以全流域枯梅型、北丰南枯型和南北丰中间枯型为主.近52年中20世纪60年代(90年代)梅雨期最短(长)、梅雨量最少(多)、梅雨强度最弱(强).最后,从南亚高压位置、高空东、西风急流、西太平洋副热带高压和阻塞高压的位置及维持、垂直速度、季风气流的水汽输送6个方面对比了不同梅雨降水型所对应的大气环流特征及主要差异.     

浙中北梅雨标准的初步研究

以浙江省5-7月降水异常EOF第二模态的空间分布作为界定浙中北梅雨区域的依据，选定浙中北梅雨的代表站，结合逐日日照、副高脊线位置提出了一个重新划分浙中北梅雨的标准，分析了与现业务用梅雨资料差异，并初步统计梅雨要素的基本气候特征：入梅早梅雨强度易偏强，入梅迟梅雨强度易偏弱；出梅早梅雨强度易偏弱，出梅迟梅雨强度易偏强；浙中北梅雨要素年际差异大，但梅雨强度存在显著的年代际特征。     

初夏至盛夏东亚副热带西风急流变化与江淮出梅的关系

利用1961—2005年逐候资料对东亚副热带西风急流初夏至盛夏变化与江淮出梅的关系进行了分析。结果表明,多年平均7月初夏至盛夏急流中心由西太平洋地区西跳至青藏高原的同时我国东部地区急流北跳至37.5°N以北,比梅雨结束早1候;急流北跳使得我国东部高空强辐散中心北移至华北地区,江淮地区上空辐散显著减弱,上升运动减弱,从而使得江淮梅雨结束,雨带北移;而急流中心的西跳仅使得我国东部地区高空辐散中心减弱,降水减弱,有利于雨带北移。我国东部急流北跳与江淮地区梅雨结束时间显著正相关,在北跳偏早(晚)年份梅雨结束早(晚),长江中下游地区降水偏少(多),而急流中心西跳早晚对我国华北北部地区和淮河附近地区降水有较大影响。可见,我国东部急流北跳与梅雨结束关系密切,可作为梅雨结束的先期信号。     

循环分块矩阵方程之解及其应用

利用1961—2005年逐候资料对东亚副热带西风急流初夏至盛夏变化与江淮出梅的关系进行了分析。结果表明,多年平均7月初夏至盛夏急流中心由西太平洋地区西跳至青藏高原的同时我国东部地区急流北跳至37．5°N以北,比梅雨结束旱1候;急流北跳使得我国东部高空强辐散中心北移至华北地区,江淮地区上空辐散显著减弱,上升运动减弱,从而使得江淮梅雨结束,雨带北移;而急流中心的西跳仅使得我国东部地区高空辐散中心减弱,降水减弱,有利于雨带北移。我国东部急流北跳与江淮地区梅雨结束时间显著正相关,在北跳偏早（晚）年份梅雨结束早（晚）,长江中下游地区降水偏少（多）,而急流中心西跳早晚对我国华北北部地区和淮河附近地区降水有较大影响。可见,我国东部急流北跳与梅雨结束关系密切,可作为梅雨结束的先期信号。     

高原和山脉地形对长江中下游梅雨形成的影响

长江中下游梅雨(下称梅雨)是丙南暖湿季风气流随季节增暖北进过程中的产物,是东亚副热带季风系统中的一个重要组成部分.利用气候平均资料分析和敏感性数值模式试验,研究了青藏高原(下称高原)和江南山脉地形对梅雨形成的影响.分析表明,在对流层低层,江南处于强劲西南急流风速中心的下游,有江南山脉地形对西南急流强迫抬升,具有强烈的风速和水汽辐合,这是梅雨形成的直接原因.敏感性数值试验表明,无高原时该西南急流增强,江南上空气旋性涡度增大,梅雨雨量增加2 mm/d,这反映了夏季高原巨大的感热气泵的抽吸作用使其东侧的江南地区环流的气旋性减弱,上升受到抑制,降水减少;无江南山脉地形时梅雨雨量减少2 mm/d,雨带北移到淮河流域,而加高山脉地形时则梅雨量增大,雨带位置南移,说明山脉地形对西南季风气流有强迫抬升增幅降水作用,对梅雨雨带的形成亦有重要影响.     

2008年梅雨异常大尺度环流成因分析

利用NCEP再分析资料对2008年江淮梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析研究。结果表明： （1）2008年入（出）梅显著偏早、 梅雨期长度略偏短, 梅雨分布呈南涝北旱、 东多西少, 梅雨量偏少、 强度偏弱。（2）该年入梅显著偏早是东亚大气环流由冬季型向夏季型转换提前所致, 副热带高空西风急流北跳、 500 hPa西风带环流调整、 西太平洋副热带高压季节性北跳、 夏季风北涌至江淮流域的时间均早于常年。（3）该年出梅显著偏早的主导因素是冷空气活动。（4）南涝北旱梅雨型是受南亚高压东段脊线位置接近常年、 副热带高压脊线处于适宜梅雨发生纬度带的南段、 低空西南急流和水汽输送带北缘位置以及高空强辐散和中低空强辐合区位置偏南的影响。（5）东多西少梅雨型是冷空气路径偏西所致。（6）梅雨期夏季风北涌至江淮流域活动次数偏少是梅雨量偏少的重要因素。     

江淮流域梅雨期降水的空间非均匀分布与前期海温的关系

利用中国气象局提供的1978-2007年全国753站逐日降水资料、NECP/NCAR提供的逐日再分析资料和NOAA提供的第2套扩展重建海温资料,从区域整体角度确定了近30 a（1978-2007年）江淮流域梅雨期.采用EOF（empirical orthogonal function,经验正交函数）分析,讨论了江淮流域梅雨期降水空间非均匀分布特征,着重研究了影响江淮梅雨空间非均匀分布的前期海温关键区及关键时段.结果表明：全区一致梅雨旱涝与前期冬季北太平洋鄂霍次克海附近的海温异常有密切的联系.当前期冬季该海域海温偏高时,冬季风偏弱,对应后期梅雨一致偏涝,反之则偏旱.5月南海至台湾和菲律宾以东附近海温偏低,江淮流域梅雨量偏多,反之则偏少.梅雨的南北反相分布与前期秋冬季中印度洋的海温有非常密切的关系,当前一年10月至当年1月中印度洋海温偏高时,梅雨期850 hPa江淮之间易形成切变线,有利于梅雨区“南旱北涝”,反之则“南涝北旱”.梅雨的东西反相分布与前期秋、冬季热带中东太平洋的海温关系密切,ENSO事件有可能通过影响西太平洋副热带高压的东西位置,从而引起东亚大气环流异常,导致梅雨东西分布反相.前期秋季和冬季热带中东太平洋海温偏高年（对应ENSO暖事件）,西太副高位置偏西,有利于梅雨区“东旱西涝”,反之则“东涝西旱”.     

梅雨期长江中下游地区湿位涡的特征及其与青藏高原的联系

本文基于欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, 简称ECMWF）提供的ERA-Interim再分析数据集和FGOALS-f3-L海气耦合模式,分析了1980～2017年梅雨期长江中下游地区对流层大气湿位涡（MPV）的分布特征及其与青藏高原的联系。研究发现,梅雨期湿等熵面在长江中下游地区呈自下而上向北倾斜的分布特征,湿位涡正压项（MPV₁）和斜压项（MPV₂）的大值带均沿倾斜的湿等熵面分布在梅雨区上空,且随雨带的北移而北移。对流层中层MPV₁和MPV₂大值带均分布在梅雨雨带的北侧,而对流层低层MPV₂负值带与梅雨雨带近乎重合。这主要是由于入梅前后MPV₂的分布结构满足倾斜涡度发展的必要条件,有利于暖湿空气沿湿等熵面上滑,从而导致暖湿空气的垂直涡度显著增强,造成梅雨降水。进一步分析发现MPV₂负值带西起青藏高原向东经过江淮地区一直延伸到西北太平洋地区。数值试验结果表明青藏高原大地形条件对MPV₂负值带的形成有重要影响,当去掉高原地形时,长江中下游地区的MPV₂负值带显著减弱甚至消失。     

江淮梅雨空间非均匀性的定量探讨

针对江淮梅雨空间分布非均匀的定量化问题,基于1960—2007年江淮地区高密度站点资料,运用空间集中度和集中区的方法定量分析江淮梅雨的空间非均匀性特征。结果表明,江淮梅雨的降水集中区呈现出年代际南北移动特征,自1970s末降水转型后,1980—1999年,强降水易于发生在长江中下游地区,而2000年后易于出现在淮河流域。48 a来梅雨的空间非均匀程度呈现弱的增加趋势。当梅雨雨带偏南,即位于长江中下游地区时,降水空间集中度较大。通过与大气环流场的回归分析表明,江淮梅雨非均匀程度的增加可能与西太平洋副高和副热带西风急流的南移有关。     

湖北省2013年梅雨新特点与启示

使用湖北1961—2012年70个站点逐日20—20时降水资料及相应时段入梅、出梅日期和梅雨期强度指数统计资料,通过最小二乘法拟合、滑动平均、趋势系数和气候倾向率分析等方法,从多年变化、空间分布、趋势变化、强度指数等方面,探讨近52 a湖北梅雨期降水的气候变化特征。结果表明：(1)湖北的入梅、出梅日期和梅雨期长度历年差异较大,梅雨期较长但呈减少趋势。2000年为湖北梅雨的转折点,该年之后入梅日期推迟,出梅日期提前,梅雨长度缩短,梅雨期降水呈现弱化的特点。(2)湖北年降水量、梅雨期降水量、暴雨量、暴雨站次数较多,梅年比、暴雨比较高,且历年差异较大。年降水量的年际变化表现为小振幅波动震荡,其他的波动震荡较大且除梅年比外的震荡趋势很一致。(3)梅雨期降水存在明显的区域性和年代际变化。52 a平均特征表明,鄂西南和鄂东为高值区,鄂西北为低值区。1990s和2000s的梅雨期降水量和梅年比分别较其他时段明显偏多、偏高和偏少、偏低,1970s的梅雨期暴雨日、暴雨量较其他时段明显偏少,暴雨比明显偏低。(4)趋势系数和气候倾向率分析表明,鄂东的暴雨比明显增加,湖北大部分站点的年降水量、梅年比、梅雨期降水量、暴雨量、暴雨日在增加,主要位于江汉平原南部和鄂东南,少部分站点在减少,主要位于江汉平原中北部和鄂西南,但趋势均不明显。(5)梅雨强度指数其呈弱增加趋势,其在典型的水涝年份的等级为强或偏强,在典型的干旱年份的等级为偏弱,且等级偏弱的年数最多,为20个。

     

Variations of Meiyu Indicators in the Yangtze-Huaihe River Basin during 1954-2003

1. IntroductionThe primary physical manifestation of the EastAsian summer monsoon is persistent, heavy precipita-tion identified with a coherent, well-defined rainband.Generally, such rainband movement is characterizedby a stepwise northward advance from southern Chinaand the western North Pacific in early-mid May to theYangtze River valley and southern Japan in mid-June,then to north China and the Yellow Sea as well as thesouthern Japan Sea in late July (Ding, 1992, 1994;Tao and Chen, …     

近50a江淮地区梅雨期水汽输送特征研究

利用1958—2007年ERA再分析风场及气压场资料和APHRO高分辨率逐日降水资料,对近50 a来梅雨期水汽输送的时空特征及其与江淮地区降水的关系进行了研究,发现各条水汽通道对江淮地区梅雨期降水强度及范围的影响程度均不同。梅雨期影响我国降水的水汽输送有显著的年际变化,并且水汽输送强弱年对应江淮地区降水强度也有明显差异。相关分析及合成差值的结果显示,西太平洋水汽输送贡献更大,且西太平洋水汽输送(东南通道)增强时,江淮地区降水增多。印度洋水汽输送的加强会减弱太平洋的水汽输送从而使得江淮少雨。在全球变暖的背景下,西太平洋的水汽输送对降水的增强作用有所减弱而印度洋输送所导致降水强度减弱的范围则明显扩大。自1980年起,江淮降水出现缓慢增多的趋势与全球变暖所导致的东亚环流异常进而影响水汽输送异常相关。     

梅雨期持续性暴雨过程云—辐射—降水的关系

本文利用站点观测数据以及ERA5再分析资料分析了2006—2020年14次长江中下游地区梅雨期持续性暴雨的基本特征以及过程中云—辐射—降水的关系。结果表明,在梅雨期持续性暴雨过程中,降水呈纬向分布;云量分布随高度向南倾斜,中云分布与降水分布对应良好,高云分布在降水区南侧;降水发生时,梅雨锋北侧中低云增加,南侧高云增加,北侧中低云辐射降温以及南侧高云温室效应和暖平流共同作用造成梅雨锋两侧温差增大,锋面加强使得持续性暴雨得以维持。     

2007年入梅期由横槽与低涡切变引发淮河流域强降水的诊断研究

采用对比分析、诊断和数值计算的方法, 运用NCEP资料、常规观测资料、卫星云图资料和地面降水资料, 对2007年6月19～20日发生在淮河干流及其以北地区一次特殊的降水过程 (入梅期首场强降雨) 进行研究。主要结论包括: (1)该年梅雨期降水和首场降水的特点及原因: 梅雨期雨带位置偏北(位于淮河流域而非长江流域), 并且在115°E的中部地区降雨量最大; 入梅后的降雨首先产生在淮河干流上游的湖北、 河南南部地区, 随后雨区迅速北跳至淮河以北的山东南部地区。分析表明, 在临近35°N和115°E区域, 梅雨锋强烈, 冷暖空气汇集, 加之充沛的水汽输送和高低空急流耦合所激发的上升运动, 共同导致了115°E的中部地区产生强烈降水和汛期的雨带偏北; 19～20日淮河及其以北地区阻塞形势迅速调整, 其后所产生的500 hPa横槽对于首场强降水的维持起到了重要作用。低层涡旋系统沿着锋生带, 在槽前气流的引导下向东北方向移动, 致使雨带北跳。 (2) 首场降雨主要由横槽和切变线及其所引发的涡旋共同产生。高空横槽提供了较为活跃的冷空气, 这种横槽形式在典型的梅雨期尚不多见, 但亦值得关注。锋区和低层水汽叠加较好。上升运动的持续增强, 使得不断有强降水时段出现并最终导致强降水产生。 (3) 该年入梅前后存在比较明显的气象信号变化 (包括夏季风、 副高脊线、 阻塞、 环流形势等), 入梅期实质上是中高纬大气环流由非梅雨期特征向梅雨期特征的调整和过渡期。 (4) 在切变线诱生出低涡的过程中, 动力作用比热力作用的影响更为显著。低涡生成后向东北方向移动, 这一时期虽属梅雨起步阶段, 未完全呈现典型梅雨暴雨的特征, 但中尺度云团、 雨团仍十分活跃。     

江淮区域梅雨的划分指标研究

为便于江淮区域的梅雨划定, 更好地开展区域梅雨短期气候预测业务, 本文从区域角度出发, 在明确区域梅雨概念的基础上, 选取江淮区域梅汛期降水变率一致的36个代表站点, 根据梅雨的大范围持续性时空分布特征, 采用连续5个滑动候满足候内雨日≥4的站点覆盖率指标, 并结合西太平洋副高脊线位置, 提出了江淮区域梅雨入、出梅的确定方法。基于所提出的区域梅雨划分指标, 进一步分析了江淮区域梅雨特征量的气候特征, 并与已有的长江中下游梅雨特征量进行了比较。结果表明, 本文定义的区域梅雨指标既考虑了梅雨系统大范围持续性降水的天气现象, 又可反映典型梅雨系统的高低层环流配置及梅雨的降水条件, 能较好地描述梅雨的区域气候特征。区域梅雨指标反映的入、 出梅日期的气候特征、 长期变化趋势及异常梅雨等方面与已有长江中下游梅雨特征量基本一致, 但本文的区域梅雨入、 出梅与大气环流季节性调整具有更好的一致性, 且采用江淮区域空间分布均匀的36个站点来描述区域梅雨更具代表性。     

江淮梅雨季节强降雨过程特征分析

为了便于识别梅雨季节江淮地区的强降雨过程,促进汛期强降雨过程的预报方法研究,使用中国国家级地面气象站逐日观测资料,提出了一种划分江淮梅雨季节强降雨过程的客观方法,并对江淮梅雨季节内强降雨过程的特征进行了分析。结果表明:该方法能有效划分出江淮梅雨季节的强降雨过程,划分结果与预报业务中的划分结果具有较高的一致性,便于在业务中应用。在江淮梅雨季节内,梅雨期的强降雨过程存在明显的年际变化且与梅雨强、弱密切相关,强梅雨年具有较多的强降雨过程以及过程累积强降雨日,强梅雨年的强降雨过程具有持续性、反复性和频发性的特征。弱梅雨年则相反。近56年来梅雨期强降雨过程累积雨量在整个江淮地区有线性增加的趋势,且江苏南部至浙江北部地区雨量增大的趋势最为显著。梅雨期强降雨过程累积雨量及雨日的空间分布是一致的,最大区域中心均位于安徽西南部、江西东北部及湖北东部等地。按照此客观划分方法确定的梅雨期的强降雨过程累积雨量与梅雨期总雨量具有较为相似的时空变化特征。      

传统梅雨区西北部梅雨期降水特征研究

本文从气候平均角度及年际时间尺度对传统梅雨区(28°~34°N,110°~123°E)的西北部(NW区)梅雨期降水及其与大气环流和海温的关系进行了研究,重点比较其与典型梅雨区梅雨期降水的异同。结果表明:(1)气候平均而言,850 hPa层次上大于40 g·m·kg^-1·s^-1的水汽输送带无法覆盖NW区,导致该地区在35~37候没有类似于江南地区、长江中下游地区和江淮地区梅汛期集中性降水的特征。(2)1979—2017年共39 a中,NW区有24 a出现了梅雨现象,有15 a为空梅,平均入梅日期为6月27日,比长江流域偏晚13 d,平均出梅日期为7月13日,与长江流域相近,梅雨期平均日降水量与长江流域相当。(3)NW区梅雨期时,雨量偏多的地区在我国黄淮地区,此时江南地区雨量偏少。东亚夏季风系统成员,如南亚高压、西太平洋副热带高压、青藏高原南部梅雨锚槽、低层西北太平洋反气旋等都比长江流域梅雨时偏北。(4)与典型梅雨区不同,NW区的入梅时间与赤道印度洋、赤道中东太平洋等关键区海温没有显著关联。     

INTERACTION BETWEEN TROPICAL CYCLONE AND MEIYU FRONT

Generally speaking,the convection activities are inactive over western Pacific warm pool andtropical cyclone(TC)activity seldom occurs over the offshore of East Asia during the period ofMeiyu rainfall.However,if a TC is active in this area,the Meiyu rainfall will often weaken or endup.Based on a statistical study with the data from 1980 to 1995,it is found that about 91% of 23TC activities affected the intensity of Meiyu rainfall,and 50% of the end-up of Meiyu events wererelated to the active TCs and the change of subtropical high.The present paper simulates the effectof TC on Meiyu circulation by using MM4 model,and the results agree with the observations.From the point of view of vapor and energy transport,the landing of TC cuts not only thetransport of the water vapor to Changjiang-Huaihe River basin from the Bay of Bengal but also theconversion of the mean flow energy to the Meiyu circulation because of the TC forcing to the zonalcirculation.These two effects make the convection and perturbation existing in Meiyu region lackthe supply of the vapor and energy for their maintenance and lead to the end of Meiyu rainfall.