The Summertime Great Plains Low Level Jet And The Effect of Its Origin On Moisture Transport

Radiosonde data from six stations in Kansas and Oklahoma for the period of June 16–24, 1993 indicate that a low-level jet (LLJ) occurred almost every day except on the 20th. Major characteristics of these LLJs are documented in this paper. The maximum wind speed (the jet speed) varied from 13 to 32 m s^-1 and heights ranged from 167 to 910 m. All the jets were southerly except the one on June 19 which changed its direction dramatically from a southerly to a northerly direction in about three hours although its intensity did not change appreciably. Thermal stability of the boundary layer during these LLJ occurrences ranged from near-neutral to highly stable. All the low-level jets exhibited significant diurnal variations. Analyses show that relatively weak large-scale forcing existed for the LLJs on June 21 and June 22, while strong forcing was present on other days. Analyses also show that moisture transport by the LLJ from the Gulf of Mexico to the Great Plains depends on the location of the LLJ origin. In the two weeks of June 13–19 and 20–26, 1993, powerful storms swept through the central United States, accompanied by tornadoes, strong wind, large hail and heavy rainfall. The analyses indicate that these weather events could be a result of the interactions of the LLJs with synoptic-scale flow.     

基于多普勒测风激光雷达的低空急流观测研究

基于相干多普勒测风激光雷达于2018年8月在山东德州获取的为期一个月的风廓线观测数据,进行了低空急流的判定、识别与统计分析。参考BONNER对低空急流的判定标准,对1 500 m高度以下的每10 min平均风廓线数据进行低空急流识别与统计,急流发生频率仅为3.6%。参考张世丰对低空急流的判定标准,统计了350 m高度以下10 min平均风廓线的低空急流风速、高度、风向及风切变等结构特征。急流发生频率为24.9%,急流速度主要介于6～10 m·s-1之间,急流高度出现3个峰值,分别位于110 m、160 m和220 m左右,急流风向主要为偏东风和偏南风。结果表明,多普勒激光雷达可以获取高时空分辨率的风廓线数据,进而可以有效检测低空急流结构的存在及其特征。     

长江流域一次大暴雨过程的低空急流形成和影响机制分析

利用WRF模式对2016年6月30日—7月6日长江流域的一次大暴雨天气过程中的低空急流进行数值模拟,在成功模拟低空急流基础上,分析此次急流过程中可能的影响机制;同时对地形高度进行敏感性试验,分析地形因素对此次低空急流可能的影响。(1)此次低空急流发生时,东侧为西太平洋副热带高压,西侧则为西南涡。这种“东高西低”的高低压配置为低空急流的形成与发展提供了有利的背景场。(2)高空急流和低空急流的耦合作用是低空急流发展的一个重要背景条件。(3)垂直方向高空动量不断下传为低空系统的发展提供了动力支持,是低空急流发生的一个重要条件。(4)逆温和垂直风切变之间的正反馈机制是低空急流形成与加强的因素之一。(5)山体在急流生成及发展过程中对气流有摩擦和阻挡作用,这种阻挡作用随着山体地形高度的增加而有所加强,同时山脉的走向会改变原始的风向,使得急流前端超前或滞后。青藏高原有强背风波效应,它的绕流和挤压作用会使得低空气流表现为狭长的带状,使动量更加聚集从而风速增加形成低空急流。      

Climatic features of the south-westerly low-level jet over southeast china and its association with precipitation over east China

The major features of the south-westerly low-level jet (LLJ) in the lower troposphere over Southeast China and its climatic impacts are investigated by using FNL reanalysis data and observational precipitation data. Results show that LLJ mainly occurs in spring and summer and the occurrence frequency of LLJ over southeast China has significant diurnal cycle, most LLJ occur in the nighttime (0200 LST and 0800 LST). The high nocturnal occurrence frequency of LLJ is mainly resulting from increased nocturnal ageostrophic wind. Research on the climatic impacts of large-scale conditions depicts that, the occurrence of LLJ in April mainly results from the northward shifting of western pacific subtropical high (WPSH), and the occurrence of LLJ in July results from the strengthening of detouring flow around Tibetan Plateau. Analysis of the climatic effects of LLJ on precipitation distribution in 3 rainy seasons over Southeast China indicates that the rainfall events with strong intensity correspond to strong LLJs. The LLJ affects the precipitation over Southeast China by transporting water vapor and triggering upward motion. Rainfall regions well corresponds to the regions of the moisture convergence and strong upward motion triggered by LLJ. Negative wind divergence anomalies at 850 hPa and positive wind divergence anomalies at 200 hPa over the Yangtze-Huaihe River Valley strengthen the upward motion over this region, which are conductive to produce more precipitation over the Yangtze-Huaihe River Valley.     

广汉机场春季地面风的变化特征及其对飞行训练的影响

利用广汉机场2010~2014年遥测地面风场资料,分析了春季地面风的年变化、月变化以及日变化特征,讨论了地面风对飞行训练的影响。结果表明:广汉机场春季盛行偏北风,此外主要还受到北西北、北东北风的影响,飞行训练易遭遇左侧风;4~5m/s以及6m/s以上的地面风日数年变化不大,但春季最大风速的年变化差异较大;3~5月月平均地面风速呈递增特征,从3月到5月主导风向由北风顺时针变化为东北风,东东南、东南、南东南风频率逐渐增加,左侧风以及逆风影响增大。地面风速的日变化呈现出“一峰一谷”的大陆型变化特征,即白天风速大,夜间风速小,午后风速最大,4~5m/s的风受日变化影响大,6m/s以上的风主要受天气系统的影响。      

鲁南初冬一次罕见特大暴雪的成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对2015年11月23—24日山东南部出现的一次罕见特大暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明：1）这是一次典型的回流形势降雪,850 hPa东南风急流影响的鲁南地区降雪强度较大,而东北风急流影响的区域降雪强度较弱。2）700 hPa强西南低空急流、850 hPa东南低空急流为鲁南地区降雪提供了充沛的水汽,水汽通量的强辐合区域即为大暴雪的发生区域。3）暴雪区上空散度呈现出弱辐散—强辐合—强辐散的垂直结构;暴雪落区与高空的强辐合中心以及强上升运动中心吻合度较高。4）暴雪期间,850～925 hPa之间维持一个逆温层;强冷空气使得925 hPa以下边界层温度锐降导致降雨迅速转雪,降雪持续时间长是鲁南地区产生异常强降雪的重要原因。     

Analysis of the Characteristics of the Low-level Jets in the Middle Reaches of the Yangtze River during the Mei-yu Season

Here, we analyze the characteristics and the formation mechanisms of low-level jets(LLJs) in the middle reaches of the Yangtze River during the 2010 mei-yu season using Wuhan station radiosonde data and the fifth generation of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ERA5) reanalysis dataset. Our results show that the vertical structure of LLJs is characterized by a predominance of boundary layer jets(BLJs) concentrated at heights of 900–1200 m.The BLJs occur most frequently at 230...     

Low-level jet development and the interaction of different scale physical processes

Two cases of low-level jet events and the interaction of the involved physical processes are investigated. The vertical distribution of the dominant atmospheric motions is studied, using data from a SODAR-RASS system and in situ instrumentation, at a coastal region of the Eastern Mediterranean (Messogia Plain in Attica—Greece). The first low-level jet (LLJ) case was observed during the cold period, after the passage of a cold front and could be characterized as purely synoptic. Coherent inertial motions were found to follow the frontal surface at both the wind components, with larger amplitudes at the alongfront wind component, a fact consistent with the deformation theory. The contribution of the diurnal cycle was found weak in both the components, due to the cloudiness and the small diurnal temperature range, while the synoptic scale dominated the northerly wind component. The second LLJ case represents two successive summertime large-scale jets. The absence of cloudiness and the increased solar radiation provided a favorable environment for the development of local flows which interacted with the synoptic wind field. This interaction led to a LLJ with an oscillating core and a variable depth. The diurnal cycle had a strong imprint on the wind component along the sea breeze direction (easterly), while the synoptic variations dominated the northerly wind component. Strong amplitudes of a coherent quasi 2-day variation were also found in both the cases.     

切变线冷区和暖区暴雨落区分析

利用常规、自动气象站、NCEP/NCAR再分析资料（1°×1°,逐6h）和WRF模式逐小时资料,对2010年6月30日—7月2日山东省暴雨过程的落区进行了分析.结果表明：本次暴雨过程具有暖区暴雨和冷区暴雨两种特征.暖区暴雨强度强、范围广、落区集中,位于925 hPa经向切变线右侧或者低涡的东南象限“人”字型切变线内、暖温度脊后部、地面低压前部南风区内;冷区暴雨区强度弱、范围小、落区分散,位于925 hPa经向切变线左侧、冷温度槽前、地面低压后部北风区内.冷区和暖区暴雨均位于大气可降水量大于70 kg/m^2的区域、低空急流顶端的左侧.低空急流与强降水同时开始或者低空急流提前1h开始,降水强度最大时段出现在850 hPa风速跃增后1～3h.只有冷区暴雨时,冷空气较弱,冷锋伸展高度较低,暴雨区位于冷锋后部θse锋区前沿、θse暖脊脊线顶点、强上升运动中心.冷区与暖区暴雨共存时,冷暖空气势力均比只有冷区暴雨时强,冷锋伸展高度较高,冷区与暖区暴雨均位于强上升运动中心南侧1个纬距内风速辐合处.只有暖区暴雨时,冷空气较强,冷锋伸展高度较高,暴雨区位于冷锋前1个纬距内、θse暖脊脊线与地面交点、上升运动中心.低层向北倾斜锋区的南北跨度与中层向南倾斜锋区的南北跨度的差值大小,直接影响上升运动的强度和暴雨区的分布.     

基于多种探测资料对华北中部一次回流暴雪过程的分析

2020年1月5日07时至6日04时（北京时,下同）华北中部出现一次回流暴雪天气,过程最大降雪量15.5 mm。文中应用ERA5再分析和多种高分辨率观测资料分析了此次暴雪的大尺度天气背景和本地动、热力状况,探讨了暴雪落区、强度演变和降雪微物理特征及成因。结果表明,受河套地区地面倒槽和东北平原高压影响,900 hPa以下东北气流（被称为“回流”）自东北平原经渤海抵达华北平原,早于降雪7 h开始影响华北中部,受太行山阻挡在华北平原形成浅薄的近地面中尺度辐合线,对应暴雪落区;暴雪落区位于500 hPa高空槽前、700 hPa南北走向切变线东侧,850 hPa受西南低涡外围东南气流影响。降雪前1 h石家庄市观测到800 m以下转为东北风,1 km以下气温迅速下降至?5—?1℃,形成“冷垫”;暴雪区上空700 hPa附近低空急流较降雪早2 h出现,随后急流变厚、向下伸展至2 km高度,其下部暖湿空气沿“冷垫”爬升触发降雪,急流风速增至极值（19 m/s）和急流指数达峰值（约8）与大于1 mm/h强降雪时段重合,此时700 hPa上下为上升运动和水汽输送的大值中心。本次降雪粒子直径多为0.35—0.55 mm,降雪强度与粒子数浓度呈线性正相关;降雪云层位于1.3—5.5 km高度,大致以3 km （约?10℃）为分界线,下层为冰雪混合层,上层为冰雪层,冰雪层相对湿度与地面雪花粒子浓度及降雪强度呈正相关。基于雨滴谱仪探测资料反演的地面反射率因子与降雪强度拟合关系为Z=149.85R1.14。      

2019年6月上旬江西一次持续性暴雨天气过程成因

利用常规气象观测资料、FY-2G卫星TBB资料和NCEP/NCAR再分析资料,基于HYSPLIT模式,对2019年6月6—10日影响江西的一次持续性暴雨过程成因进行初步分析。结果表明： 1） 此次暴雨过程是一次大范围的持续性暴雨,产生于对流性不稳定环境场。暴雨区上空中层多短波槽活动,受槽后偏北气流影响,干冷空气叠加在低层暖湿气流之上,导致暴雨过程的发生。2） 暴雨落区主要位于低层850 hPa高度层的急流前端12—16 m/s的风速区内。3） 高空偏北气流的强弱在700 hPa高度层的风场和降水气块轨迹来源变化上有所体现。700 hPa高度层的假相当位温大于348 K的高温高湿区与正涡度区基本吻合,其位置对未来6 h的降水落区有一定的指示意义。     

Nocturnal Low-level Winds and Their Impacts on Particulate Matter over the Beijing Area

Three-month wind profiles, 260 m PM1 concentrations [i.e., particulate matter (PM) with an aerodynamic diameter ≤ 1 μm], and carrier-to-noise ratio data at two Beijing sites 55 km apart (urban and suburban) were collected to analyze the characteristics of low-level nocturnal wind and PM in autumn and winter. Three mountain-plain wind events with wind shear were selected for analysis. The measurements indicated that the maximum wind speeds of the northerly weak low-level jet (LLJ) below 320 m at the suburban site were weaker than those at the urban site, and the LLJ heights and depths at the suburban site were lower than those at the urban site. The nocturnal 140 m mean vertical velocities and the variations in vertical velocity at the urban site were larger than those at the suburban site. A nocturnal breeze with a weak LLJ of ～3 m s-1 noticeably offset nocturnal PM transport due to southerly flow and convergence within the northern urban area of Beijing. Characteristics of the nocturnal LLJ, such as start-up time, structure, intensity, and duration, were important factors in determining the decrease in the nocturnal horizontal range and site-based low-level variations in PM.     

2018年北京“7.16”暖区特大暴雨特征及形成机制研究

利用京津冀区域加密自动气象站、SA多普勒天气雷达、L波段风廓线雷达、NCEP 0.25° 再分析资料及0.03° 高分辨率地形资料研究了北京2018年7月15—16日暖区特大暴雨特征和形成机制。结果表明:（1）这次暖区特大暴雨发生在副热带高压边缘的暖气团（θ_se高能区）中,无明显冷空气强迫,斜压性弱,有丰沛的水汽,850 hPa以下出现强水汽辐合。（2）暴雨的中尺度对流系统发展有3个过程:带状对流建立和局地强雨团影响、北京北部“列车效应”南部雷暴冷池出流造成对流加强和移动、平原地区线状对流重建。（3）暴雨发生前,低层西南风出现风速脉动,低空急流建立。首先在2500—3500 m高度形成低空急流,2 h后2500 m以下风速显著增大,5 h后急流厚度由边界层伸展到700 hPa。急流出口区降压,低层出现气旋性风场或切变,有利于垂直上升运动发展,触发和加强对流。（4）西南低空急流暖湿输送导致高温、高湿、高能的对流不稳定层结反复重建,这是对流发展加强的重要原因。（5）地面辐合线是对流触发并逐渐组织成带状对流系统的关键影响因素。地面辐合线方向、低空急流轴、回波移动方向三者几乎重叠是造成对流后向传播和“列车效应”的有利条件。（6）太行山和燕山地形对对流触发和暴雨增幅有重要影响。北京最大雨强≥40 mm/h站点中的77.4%位于西南部和东北部200—600 m海拔高度处。偏东风在华北西部太行山局地迎风坡触发对流,西南低空急流在北京北部迎风坡和喇叭口地形处辐合和抬升更为显著,造成局地特大暴雨。      

淮河流域风场垂直结构特征分析

为进一步加深南北气候过渡带上山地丘陵地区的风场认识,利用淮南2015年3月至2016年2月ST（Stratosphere-Troposphere）风廓线雷达的探测资料,分析了该地区20 km高度内风场的变化特征及垂直结构。结果表明:淮河流域850 hPa、700 hPa、500 hPa、100 hPa等压面高度上,风场有明显的垂直变化,风速及其波动幅度随春、夏、秋、冬先减小后增大,且随高度增加,夏季最小、冬季最大的季节规律逐渐增强;风场的垂直分布存在差异,在中低层以下,以小于10 m/s的风为主,风向转换多,中低层以上10～25 m/s的偏西风居多;年平均风场结构为低层以5 m/s北风为主,到2 km左右向西偏转,风速小于10 m/s,在5 km高度处形成15 m/s的西风,且风速持续增大,10 km左右达到25 m/s后逐渐减小,到15 km左右风向顺时针向北偏转,直到20 km附近与低空风场相近。     

一次江淮切变线暴雨过程的数值模拟与诊断分析

采用非静力中尺度模式WRFV3.3对2010年7月12-13日一次江淮切变线暴雨过程进行数值模拟,分析了暴雨形成的大尺度环流条件、中尺度气旋演变,并对涡旋与变形场的相互作用指数VDI与降水之间的关系进行了探讨。结果表明：本次暴雨过程为典型的切变线降水过程,是在高层200 hPa强大的南亚高压稳定少动,中层500hPa短波槽生成东移、西太平洋副热带高压维持的背景下,由低层700 hPa和850 hPa切变线上中尺度低涡以及地面梅雨锋扰动的共同作用造成的。WRFV3.3较好地模拟了本次暴雨过程的雨带和暴雨中心。中尺度气旋发生于长江中下游呈东北-西南走向的切变线上,暴雨发生于700 hPa切变线南侧、低空急流轴的左侧,急流轴上的大风速中心与1 h雨强有较好的对应关系。中尺度涡旋与大风速中心之间存在着明显的相关性,风速增强,涡旋增强。VDI指数对降水中心和强度有较好的指示性,有助于在实际预报业务中对降水中心和强度做出正确判断。     

The Roles of Low-level Jets in “21·7” Henan Extremely Persistent Heavy Rainfall Event

An extremely heavy rainfall event lasting from 17 to 22 July 2021 occurred in Henan Province of China, with accumulated precipitation of more than 1000 mm over a 6-day period that exceeded its mean annual precipitation. The present study examines the roles of persistent low-level jets(LLJs) in maintaining the precipitation using surface station observations and reanalysis datasets. The LLJs triggered strong ascending motions and carried moisture mainly from the outflow of Typhoon In-fa(2021). Th...     

利用风廓线雷达对广东前汛期短时强降水类暴雨过程低空风场特征的研究

为了更加深入地了解暴雨中尺度系统,利用风廓线雷达资料,对2012—2014年发生在广东前汛期的短时强降水的暴雨过程临近时次的低空急流强度、低空急流高度、低空急流指数以及各层垂直风切变等物理量进行了分析研究。研究结果表明:（1）在广东前汛期,86%的暴雨过程都会有短时强降水的出现; （2）2 km高度以下最大风速呈正态分布特征,主要集中在10~21 m/s之间,60%以上的强降水发生前3小时低空急流便已经存在,且随着强降水的临近,低空急流的比例逐渐增大,超过80%的过程强降水出现时有低空急流相配合; （3）暴雨发生前低空急流强度基本维持,最低高度逐渐降低。强降水出现时次,低空急流表现出逐渐加强的特征,最低高度也明显下降,从而导致低空急流指数I增大; （4）地面到不同等压面的垂直风切变随着高度的增加而逐渐减小,其中强降水发生时地面到925 hPa垂直风切变相较于暴雨发生前有所增大,而地面到850 hPa及700 hPa垂直风切变在强降水发生时则表现出下降的特征; （5）选取暴雨发生前各类物理量的中值作为暴雨发生的阈值,则低空急流强度在13.5 m/s左右,最低高度为1 km左右,低空急流指数I为6×10-3 s-1左右,地面到925 hPa、850 hPa以及700 hPa之间的垂直风切变分别在7.3×10-3 s-1、6×10-3 s-1以及4×10-3 s-1左右。      

大气污染对太行山中部地区地表风的影响

为了研究大气污染对太行山中部地区地表风的影响,我们对阳泉、榆社(高山站),石家庄、邢台(平原站)4个站点1966~2005年间的能见度、近地面温度、近地面风速数据进行了统计计算与趋势分析。结果显示:在平原站能见度相对山坡站下降更加明显的背景下,平原站的近地面温度、近地面风速、850hPa风速都呈下降趋势;而山坡站的近地面温度、近地面风速呈上升趋势。分析表明:(1)由于气溶胶的辐射效应与冷却效应,抑制了垂直通量的上下传输,致使平原站下午的近地面气温呈下降趋势,平原站和高山站的地表风速呈相反的变化趋势。(2)平原站850hPa (与高山站高度相近)风速呈现下降趋势,印证了高山站的近地面风速增加是气溶胶的辐射效应减弱了垂直能量交换造成的。      

浙北梅雨季低空急流特征及其与暴雨的关系

应用2004-2011年常规探空资料、浙江北部雨量资料和2011年NCEP/NCAR再分析资料,对梅雨季影响浙北的西南低空急流进行统计,并在此基础上对急流活动与浙北暴雨的关系进行了分析,为浙江北部梅雨期暴雨的预报提供实际参考价值.结果表明:西南风低空急流在700 hPa层上出现次数最多,自上而下减少,其活动有明显的日变化特征,早晨增强,傍晚减弱;在不同类型的低空急流中,以SJ型、DJU型和TJ型居多,而DJL型急流偏少.浙北梅雨季暴雨发生前近90％伴有急流活动,其中DJU型急流较多;夜间暴雨比白天暴雨更依赖于低空急流,夜间暴雨发生前12h即有低空急流建立.2011年6月中旬的暴雨集中期对应着两次西南风低空急流的增强过程,低空急流最大风速出现在600 hPa附近并向低层伸展.     

天山两麓一次极端暴雪天气多尺度配置特征及机制分析

利用自动站小时监测资料、常规与加密观测资料、NCEP/NCAR再分析资料（0.25°×0.25°）、FY-2G卫星相当黑体亮温（TBB）资料，分析2017年2月19日至20日天山两麓的极端暴雪天气过程。结果表明: （1）此次过程发生在500 hPa南欧脊衰退、乌拉尔低槽与中亚偏南低槽先结合、后分段东移进入的环流背景下，天山北麓暴雪高低空系统呈典型后倾结构，天山南麓暴雪形势为典型“东西夹攻”型。（2）影响天山北麓暴雪的低空西北急流和影响天山南麓暴雪的低空偏东急流均为冷湿气流，西北急流风速的增大比雪强的增强提早12h左右，偏东急流比降雪提前6h出现。（3）主要水汽通道在850～400 hPa，水汽通量进入新疆后，850～700 hPa偏西水汽输送强于600～400 hPa西南水汽输送，水汽辐合主要在850～700 hPa。（4）乌鲁木齐降雪前位势不稳定性加强，沙雅降雪前有明显对流不稳定，两暴雪中心均有地形强迫强化产生并维持的中尺度垂直上升支和次级环流圈，而沙雅系统性动力作用小于乌鲁木齐的。（6）中尺度云团是造成天山两麓暴雪产生的最直接的影响系统。