2011年浙江梅汛期前后旱涝急转形势及梅雨锋结构特征分析

2011年浙江省出现了自1999年以来最典型、最强的梅雨降水集中期,连续4次强降水过程造成旱涝急转.本文利用NCEP再分析资料对2011年浙江梅汛期前后大尺度环流背景进行了分析并与历史同期进行了对比,同时又对4次强降水过程的梅雨锋结构进行了诊断分析.结果表明:(1)中高纬环流急转前后都具有很大的经向度,但由急转前的“三槽三脊”转变为“两槽一脊”,梅汛期为单阻形势,贝加尔湖阻塞高压前的西北气流为梅雨提供了冷空气条件.梅汛期印缅槽和西太平洋副热带高压较急转前明显加深、加强,偏强的印缅槽和西太平洋副热带高压有利于在副热带高压西北侧建立持久、稳定的水汽通道,西南气流与偏东气流在浙江构成准纬向切变,使得大量暖湿气流辐合上升,青藏高压北侧的偏北大风造成高层强烈辐散,这都为暴雨提供了良好的动力和水汽条件.(2)暴雨主要出现在梅雨锋前沿,梅雨锋区的上升运动与南北两支下沉气流相配合,北支携带冷空气向梅雨锋输送,南支与梅雨锋区上升气流构成经向垂直反环流,加强了锋区的上升运动.(3)4次暴雨过程梅雨锋都为相当位温密集带,在对流层低层垂直方向上近似直立分布.由于受冷空气影响,第一、三、四次过程梅雨锋区具有较明显的温度梯度,低层锋区向北倾斜;相反,没有冷空气的作用,第二次过程锋区无温度梯度,梅雨锋向南倾斜.     

2011年春夏季节长江中下游旱涝急转可能成因

利用1980-2011年观测的降水和美国NCEP/NCAR大气再分析等资料,采用经验正交分解（EOF）和线性回归等统计方法,讨论了2011年发生在长江中下游地区春夏旱涝急转的成因。结果表明：该年1-5月持续的La Nina事件导致西北太平洋副热带高压位置位于125°E以东,西北太平洋副热带高压西北侧的西南风伴随的水汽通量无法达到长江流域,从而导致了2011年长江流域1-5月份的持续性干旱现象。伴随La Nina的减弱,6月份的青藏高原的感热明显增强,诱发西北太平洋副热带高压自东向西北方向移动到110°E,引导西南风水汽向长江流域输送,而青藏高原对流的加强和向东移动与来自西北太平洋副热带高压西北侧的西南气流在长江中下游地区的汇合导致了6月份长江中下游降水的急剧增加,从而形成了2011年长江中下游地区春夏季节的旱涝急转。     

长江中下游梅雨锋暴雨的结构和特征

应用国家气象中心ＨＬＡＦＳ模式计算的物理参数,对１９９６年长江中下游地区梅雨期一次持续性大暴雨过程形成的物理条件进行了诊断分析,给出了梅雨锋强暴雨的风场,垂直环流及其有关的物理场结构和分布特征,所得结果有利于实时预报业务和科研工作。     

2011年长江中下游旱涝急转成因初步分析

以2011年1~6月长江中下游"旱涝急转"事件为例,研究了长江中下游旱涝急转与大尺度环流和海温异常的关系,初步得到以下引发旱涝急转的原因:(1)中高纬度大气环流出现快速调整,迅速由强冬季风形势调整为两槽一脊环流形势所控制,进而造成长江中下游由受中高纬度系统控制转变为冷暖空气对峙之地;(2)西太平洋副热带高压位置和强度迅速调整,1~5月来自热带地区的水汽输送条件差,长江中下游地区水汽辐合较常年明显偏弱。6月,水汽输送和收支状况发生根本性转变,长江中下游表现为显著的水汽辐合中心,且明显强于常年;(3)6月青藏高原上空存在显著的气旋性异常环流,利于对流活动发展,受其底部异常西风的影响,对流活动频繁地东传至长江中下游地区,增强了梅雨锋的强度,先后引发了5次强降水过程;(4)前期持续的La Ni?a事件及其变化通过影响Walker环流、西太平洋副热带高压等大气环流系统,为旱涝急转事件的发生提供了有利的背景条件。     

2011年长江中下游梅雨锋暴雨的环流特征分析

利用客观分析资料和常规观测资料,分析了2011年6月长江中下游梅雨锋暴雨的大尺度环流特征,并对其中两次梅雨锋暴雨过程的降水特征和锋生条件进行对比分析。结果表明:(1) 500 hPa 中高纬地区两槽一脊强度均比常年偏强,持续稳定的高纬经向环流形势的存在为梅雨锋强降水持续稳定提供了所需的冷空气,冷空气与印缅槽前稳定的西南气流在长江流域频繁交汇,有利梅雨锋锋生以及形成大范围持续性强降水;(2) 200 hPa 南亚高压北侧强西风急流以及其南侧东风急流均比常年明显偏强;(3) 来自孟加拉湾的西南急流与副热带高压南侧偏强的东南气流辐合形成强南风影响我国华东地区,为梅雨锋强降水提供了充足的水汽输送,梅雨锋区水汽辐合明显加强时段与梅雨期四次强降水过程一一对应;(4) 两次梅雨锋暴雨过程降水特征和锋生条件存在明显差异,前者冷暖空气同时对锋区作用造成能量锋区锋生,是一次对流性降水,后者无冷空气影响,是一次地面静止锋波动引起的稳定性降水。     

2011年长江中下游梅雨特征及成因分析

利用NCEP2.5°×2.5°再分析资料、NOAA的OLR资料、常规观测降水资料以及历史梅雨特征指数等资料,系统地分析了2011年梅汛期南亚高压、副热带高压、季风和对流系统等的演变特征,以揭示2011年梅雨期降水异常的成因。分析表明： 2011年入梅和出梅均偏早,旱涝急转迅速,降水集中,梅雨总量异常偏多;南亚高压和西太平洋副热带高压北跳、500 hPa西风带环流的调整、西南季风北涌至长江流域的时间均早于常年是2011年入梅偏早的原因。ITCZ的北抬伴随强热带风暴“米雷”北上引起副热带高压的北抬东退是出梅偏早的主要原因;南亚高压和副热带高压位置和强度迅速调整,同时中高纬度环流也快速调整,西南季风和水汽输送也由弱转强,使得长江中下游地区由受冬季风控制迅速转为冷暖气流的汇合地,且此期间大气层结不稳定,降水强度大。以上原因导致该区域出现迅速的旱涝急转;梅雨期间,西太平洋副热带高压和高空西风急流稳定偏强,强盛的季风涌、中高纬度冷空气和青藏高原对流扰动东传的有利配置导致了2011年梅雨总量异常偏多。     

长江中下游旱涝急转年多尺度低频振荡特征及其对旱涝急转的影响

利用国家气候中心提供的753站逐日降水及TRMM 3b42卫星降水资料,NOAA向外长波辐射(OLR)资料及NCEP/NCAR再分析数据集,对长江中下游地区春夏出现的旱涝急转现象进行详细分析,探讨了长江中下游旱涝急转年多尺度低频振荡特征及其对旱涝急转的影响。(1) 2011年作为长江中下游夏季旱涝急转的典型年,转折前后大气环流场存在显著差异,副高短期活动、孟加拉湾低槽及中高纬度槽脊对旱涝急转具有重要影响。(2) 2011年长江中下游夏季降水具有多时间尺度周期特征,10～20 d 及30～60 d 低频分量是夏季降水的重要组成部分,不同低频分量具有不同的作用关键区域,相应的低频系统也有差别。前者在南海-西太平洋地区最活跃,具体表现为低频反气旋的发生发展;后者则主要活跃在阿拉伯海-孟加拉湾地区,低频对流加强是该地区最主要的特征。(3) 副高的短期活动是造成2011年长江中下游旱涝急转的关键,它的西伸和加强在低频场上表现为南海-西太平洋附近10～20 d 低频反气旋的发展加强,后者与孟加拉湾地区30～60 d低频对流的影响相互叠加,在旱涝急转期作用达到最强;孟加拉湾地区30～60 d低频对流旺盛发展,OLR极值转变要早于南海-西太平洋地区副高极值的变化约5 d的时间,可能是影响副高西伸的一个重要因素。      

2011年梅汛期一次暴雨过程的对流涡度矢量方程诊断分析

利用NCEP FNL资料、FY-2E云顶亮温、常规观测及加密自动站降水量等资料,以及高分辨率中尺度模式WRF V3.3的模拟结果,结合对流涡度矢量方程对2011年6月一次江淮梅雨锋暴雨过程进行了诊断分析。结果表明,模拟结果再现了该次暴雨过程的降水特征,该过程主要受地面低压及梅雨锋锋面系统的控制和影响,其中6月14-15日为所选暴雨个例最旺盛的阶段,且该时段伴随梅雨锋上中尺度对流系统的移动发展和梅雨锋锋生。对流涡度矢量及其垂直分量的倾向方程的诊断分析表明,对流涡度矢量垂直分量的局地变化主要受非绝热加热项的影响;而非绝热加热与次级环流和梅雨锋锋生的关系说明中尺度对流活动与梅雨锋锋生存在类CISK机制的反馈关系。因此,对流涡度矢量,特别是其垂直分量可以用来诊断和揭示伴随非绝热加热的中尺度对流系统与梅雨锋锋生之间的关系。     

一次长江中下游梅雨锋暴雨过程的诊断分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2C卫星云顶亮温(TBB)和中尺度模式WRF输出的15 km高分辨率资料,对2008年影响浙皖赣地区的一次梅雨锋暴雨过程进行了诊断分析.结果表明,青藏高原东侧西风槽和副热带高压之间的相互作用、对流层中低层切变线的维持以及低涡东移、发展是暴雨发生的天气尺度背景.TBB数据显示,在切变线附近不断有中尺度对流云团生成并东移、发展.与暴雨区相对应,在低空西南急流左侧存在多个β中尺度强水汽通量辐合中心,高空西风急流人口区右侧排列着一系列的辐散中心,表明该地区存在较强的水汽辐合上升运动.对流层低层高温高湿、中高层冷空气侵入,导致大气层结处于极不稳定状态.湿位涡的分布与中心位置对暴雨落区及强度具有较好地指示意义.暴雨区附近对流层高、低层都存在较明显的位涡水平平流,导致位涡扰动不断地自上游向下游地区移动.锋区前暖区的对流层中低层存在强垂直位涡柱,引发气旋性环流的发展,从而促进了辐合上升运动.     

1999年6月长江中下游梅雨暴雨的环流特征分析

利用客观分析资料和加强观测期资料,对1999年6月发生在我国长江流域的持续性梅雨期降水过程的大尺度环流特征进行了分析,结果表明:(1)1999年梅雨期,我国长江中下游强降水带状分布非常明显,强降水主要发生在长江中下游地区,强降水带呈东西向分布,并且雨带的南北边界非常清楚。(2)在对流层低层,从孟加拉湾来的西风气流和西太平洋副热带高压前缘的东南气流在长江流域维持,为此次强暴雨过程产生和发展提供了有利的大尺度条件。高空急流和低空急流的存在和维持为此次梅雨锋暴雨过程的发生提供了有利的抬升机制,而对流层中低层的中性对流不稳定特征则为持续性暴雨过程的发生提供了有利的不稳定机制。(3)梅雨锋区对流层低层的水汽辐合非常明显,水汽输送主要来自孟加拉湾和西太平洋,同时南海季风槽在向梅雨锋区输送水汽的过程中起到了非常重要的作用,它是热带海洋地区向我国内陆输送水汽的通道。(4)平均纬向风速u对流层高层出现了与高空西风急流与高空东风急流相对应的两个强风速核;径向平均风速v在400 hPa以下层次盛行南风,而在400 hPa以上的高层盛行北风;受两侧下沉气流的制约,梅雨锋降水带南北两侧存在位势不稳定层结中的不稳定能量无法释放,因此没有出现明显的降水。     

长江黄河流域上中下游汛期重旱涝的气候特征

为了揭示长江，黄河流域汛期（6-8月）重旱涝的气候特征，首先采用墨西哥帽小波对长江，黄河流域1951-1999年汛期的降雨资料作分析，得到了两流域汛期降雨量的年际变化趋势；其次将长江流域划分为三段（上游、中游、下游段），黄河流域分为两段（上中游、下游段），以各游段逐月的平均降水量（R）为基准，计算降雨量距平面分率，从而得到逐游段，逐月49年来的重旱涝的时序资料；最后分析该时序资料，得到两流域上中下游汛期重旱涝的时空分布，其结果深化了我们对重旱涝的认识。     

THE RELATIONSHIP BETWEEN THE ATMOSPHERIC HEATING SOURCE/SINK ANOMALIES OF ASIAN MONSOON AND FLOOD/DROUGHT IN THE YANGTZE RIVER BASIN IN THE MEIYU PERIOD

NCEP/NCAR reanalysis data and a 30-year precipitation dataset of observed daily rainfall from 109 gauge stations are utilized in this paper. Using the REOF we analyzed the spatial distribution of precipitation in the 109 stations in the Yangtze River Basin in Meiyu periods from 1978 to 2007. The result showed that the spatial distribution of precipitation in the Yangtze River Basin can be divided into the south and north part. As a result, relationships between an atmospheric heating source (hereafter called ) over the Asian region and the precipitation on the south and north side of Yangtze River in Meiyu periods were separately studied in this paper. The results are shown as follows. The flood/drought to the north of Yangtze River (NYR) was mainly related to the over the East Asia summer monsoon region: when the over the Philippines through Western Pacific and the south China was weakened (strengthened), it would probably result in the flood (drought) in NYR; and the precipitation on the south side of Yangtze River (SYR) was related to the over the east Asia and Indian summer monsoon region: when the over the areas from south China to the northern East China Sea and Yellow Sea and south-eastern Japan was strengthened (weakened), and the over the areas from the Bay of Bengal to south-eastern Tibetan Plateau was weakened (strengthened), it will lead to flood (drought) in SYR.     

全球海表温度年代际尺度的空间分布及其对长江中下游梅雨的影响

使用统计诊断的方法,探讨了近百年全球海表温度年代际尺度的空间分布结构与长江中下游梅雨异常变化的可能联系.采用三次样条函数拟合的方法将1885～2000-全球海表温度场和长江中下游梅雨雨量百分比序列的年代际变化分量分离出来,在分析各自年代际变化特征基础上,研究了全球海表温度的年代际尺度分布结构对长江中下游梅雨异常变化的影响.结果表明(1) 全球海表温度年代际尺度变化分量清晰地表征出气候背景的分布状态,其中太平洋年代际振荡(PDO)型态表现突出,特别是1976年以后太平洋的气候背景呈现暖事件增强的趋势.同时,印度洋及大西洋中部海域的海表温度也表现出明显的升温趋势.(2) 长江中下游梅雨年代际尺度变化趋势与全球海表温度的年代际变化趋势基本一致,特别是与PDO典型分布型态的变化趋势有很好的对应,当PDO暖事件趋势处于较强时期时,长江中下游梅雨为偏多的趋势,反之亦然.其中20世纪70胩代中期PDO出现暖位相增强的突变,长江中下游梅雨也在此时期转入增多的趋势.同时,印度洋、大西洋部分地区的海表温度的年代际变化与梅雨的年代际变化之间也有一定的关联.(3) PDO指数与西太平洋副热带高压面积指数的年代际变化趋势一致的统计事实,从一个侧面说明海洋的-代际变化最终通过副热带高压的变动影响梅雨的异常变化的可能性.     

THE RELATIONSHIP BETWEEN MEIYU IN THE MID- AND LOWER REACHES OF THE YANGTZE RIVER VALLEY AND THE BOREAL SPRING SOUTHERN HEMISPHERE ANNUAL MODE

1 INTRODUCTION As confirmed by many studies[1-4], sea surface pressure is of interannual variations in subtropical Southern Hemisphere, which is defined as the Southern-hemisphere Annual Mode (SAM). It is in fact a seesaw effect of sea surface pressure symmetric longitudinally between the South Pole region and austral middle latitudes.     

THE RELATIONSHIP BETWEEN MEIYU IN THE MID- AND LOWER REACHES OF THE YANGTZE RIVER VALLEY AND THE BOREAL SPRING SOUTHERN HEMISPHERE ANNUAL MODE

1 INTRODUCTIONAs confirmed by many studies[1-4], sea surface pressure is of interannual variations in subtropical Southern Hemisphere, which is defined as the Southern-hemisphere Annual Mode (SAM). It is in fact a seesaw effect of sea surface pressure symmetric longitudinally between the South Pole region and austral middle latitudes. SAM is in fact a correction to the Antarctic Atmospheric Oscillation (AAO) [3-5] At present, more attention is paid to the structure of SAM and its …     

长江中下游旱涝的环流型与赤道东太平洋海温遥相关波列特征

根据长江中下游地区夏季旱涝年前期冬、春季北太平洋海温分布特征进行分析研究 ,提出了影响区域性旱涝的海温“强信号”概念 ;探讨了北半球大气环流结构对赤道东太平洋海温异常响应问题 ,并研究了东太平洋海温与北半球夏、春季高度偏差场季尺度相关偏差场波列结构相关特征。研究结果表明 ,赤道东太平洋海温异常可能通过低纬walker环流引起赤道西太平洋区域性大气异常运动 ,从而产生遥响应环流型 ,形成类似PNA遥相关“大圆波列”。此类遥响应特征在西太平洋区域表现出与副热带高压、西风槽、阻塞高压等相关的系统的准定常经向波列。研究结果还表明此类经向波列结构描述了中高纬地区系统对低纬异常海温遥响应的动力学特征。应用 1997～ 1998年冬季实际海温资料 ,并在赤道中东太平洋地区引入实际海温异常的敏感性试验 ,较成功地模拟了 1998年夏季长江流域洪涝的降水分布特征。文中从统计、动力分析和数值模拟综合分析方法揭示出由前期东太平洋海温异常引起的大气环流变异 ,构成中国长江流域旱涝的物理图像及其动力学模型。     

东亚夏季风区的低频振荡对长江中下游旱涝的影响

利用相关分析与合成分析的方法,讨论了东亚夏季风区的低频振荡及其与我国长江中下游地区旱涝的关系。研究发现,东亚强季风涌年,准30～60d振荡的影响显著,容易造成长江中下游多雨;东亚弱季风涌年,准30-60d振荡减弱,10-20d低频振荡为主要的振荡周期,容易造成长江中下游干旱。研究结果初步揭示了低频振荡对我国长江中下游地区旱涝的影响。研究表明,东亚夏季风中低频振荡传播规律对长江中下游地区降水的中长期预报有重要的指导意义。     

COMPARISONS OF CIRCULATION ANOMALIES BETWEEN THE DAILY PRECIPITATION EXTREME AND NON-EXTREME EVENTS IN THE MIDDLE AND LOWER REACHES OF YANGTZE RIVER IN BOREAL SUMMER

Based on the NCEP/NCAR reanalysis dataset and in situ meteorological observations of daily precipitation in boreal summer from 1979 to 2008, the features of circulation anomalies have been investigated using the composite analysis for the extreme events and non-extreme events of regional mean daily rainfall(RMDR) occurring over the midand lower- Yangtze valley(MLYV). The extreme RMDR(ERMDR) events are the events at and above the percentile99 in the rearranged time-series of the RMDR with ascending order of rainfall amount. The non-extreme RMDR events are those at the percentiles 90-85 and 80-75 separately. Our results suggest that the threshold value is 25 mm/day for the ERMDR at percentile 99. Precipitation at all the percentiles is found to occur more frequently in the Meiyu rainfall season in MLYV, and the ERMDR events have occurred with higher frequency since the 1990 s. For the percentiles-associated events, the MLYV is under the control of an anomalous cyclonic circulation in the mid- and lower- troposphere with vastly different anomalous circulation at higher levels. However, at both low and high levels, the ERMDR events-related anomalous circulation is stronger compared to that linked to the non-ERMDR events. The dominant sources of water vapor differ between the ERMDR and non-ERMDR events. During the ERMDR events plentiful water vapor is transported from the Bay of Bengal into the MLYV directly by divergence while there is distinctly increased water vapor from the South China Sea(SCS) in non-RMERMDR episodes. The diabatic heating rates < Q1>, < Q2> and< Q1>- < Q2> have their anomalous patterns and are consistent with each other for these percentiles but their strength decreases markedly with the drop of rainfall intensity. For the precipitation at percentiles 99 and 90-85, the sea surface temperature anomalies(SSTA) in the Pacific distribute positively(negatively) in the south(north), and are stronger when the ERMDR emerges, with little or no SSTA as the events at percentile 80-75 occur. Besides, these results suggest that the genesis of the ERMDR event is directly related to intense local circulation anomalies and the circulation anomalies over the Pacific and SCS in tropical to mid-latitudes, and probably linked with the Pacific SSTA closely while the non-ERMDR events are mainly associated with the anomalous circulation on a local basis. The findings here help understand and predict the happening of ERMDR events over the MLYV.     

A NUMERICAL STUDY ON THE INFLUENCE OF WIND FIELDS AT UPPER LEVELS IN THE MEIYU PERIOD ON THE DEVELOPMENT OF LOW LEVEL JET AND MESOSCALE SYSTEMS

Using a mesoscale model,a numerical study on a heavy rainfall case occurring in theChangjiang-Huaihe River Basin is made in this paper.The influence of the intensity ofnortheasterly wind in front of the Qinghai-Xizang high at upper level on the low level wind fieldand development of mesoscale systems as well as heavy rainfall is investigated.The model wellreproduced the heavy rainfall process and the weather systems associated.And it indicates that thestrong northeasterly flow around the high at upper troposphere will bring about not only thestrengthening of low level southeasterly wind,but also the appearance of shear-line and mesoscalevortex at low level.The coupling of northerly wind at upper level and southerly wind at lowerlevel constructs a vertical indirect circulation which is most favourable for the development ofconvective motions.Its ascending branch in the shear-line area is very strong and shows apronounced mesoscale characteristic.     

A NUMERICAL STUDY ON THE INFLUENCE OF WIND FIELDS AT UPPER LEVELS IN THE MEIYU PERIOD ON THE DEVELOPMENT OF LOW LEVEL JET AND MESOSCALE SYSTEMS*

Using a mesoscale model,a numerical study on a heavy rainfall case occurring in the Changjiang-Huaihe River Basin is made in this paper.The influence of the intensity of northeasterly wind in front of the Qinghai-Xizang high at upper level on the low level wind field and development of mesoscale systems as well as heavy rainfall is investigated.The model well reproduced the heavy rainfall process and the weather systems associated.And it indicates that the strong northeasterly flow around the high at upper troposphere will bring about not only the strengthening of low level southeasterly wind,but also the appearance of shear-line and mesoscale vortex at low level.The coupling of northerly wind at upper level and southerly wind at lower level constructs a vertical indirect circulation which is most favourable for the development of convective motions.Its ascending branch in the shear-line area is very strong and shows a pronounced mesoscale characteristic.