MCC转为带状MCSs过程中水平涡度的变化与暴雨的关系

利用实况资料和WRF中尺度数值模式对2010年6月18—19日的一次MCC转带状MCSs的暴雨过程进行数值模拟与诊断分析。结果表明:850 hPa西南涡和切变线的形成与维持是影响此次暴雨产生的中尺度系统,前期MCC的形成到成熟以低涡降水为主,后期的圆形MCC转为带状MCSs主要为切变线降水。在雨区附近,u、v的垂直切变所形成的强水平涡度造成的旋转,对应垂直环流的上升支可触发暴雨产生,垂直方向上u、v不同的分布可形成不同的垂直环流。低涡与切变线附近的水平涡度有明显差异,这种差异导致暴雨形成的原因不同,低涡暴雨主要由v的垂直切变造成,切变线暴雨主要由u、v的垂直切变共同作用,本次过程中v的垂直切变构成了沿切变线的东西向雨带,u的垂直切变沿纬向的不均匀性引起的垂直运动与切变线上MCSs的生成、发展和多雨团的形成关系密切。低涡、切变线降水中心附近的正倾侧项（水平涡度向垂直正涡度转换）也有类似的差异,低涡的转换主要由?v/?p<0决定,切变线的转换主要由-?u/?p>0决定。水平涡度向垂直涡度的转换尺度较小,易在平均状态下被忽略。倾侧项主要有利于暴雨的加强,但对西南涡、切变线的发展贡献较小。      

The impact of meso-scale eddies on the Subtropical Mode Water in the western North Pacific

Based on the temperature and salinity from the Argo profiling floats and altimeter-derived geostrophic velocity anomaly (GVA) data in the western North Pacific during 2002–2011, the North Pacific Subtropical Mode Water (NPSTMW) distribution is investigated and cyclonic and anti-cyclonic eddies (CEs and AEs) are constructed to study the influence of their vertical structures on maintaining NPSTMW. Combining eddies identified by the GVA data and Argo profiling float data, it is found that the average NPSTMW thickness of AEs is about 60 dbar, which is thicker than that of CEs. The NPSTMW thicker than 150 dbar in AEs accounts for 18%, whereas that in CEs accounts for only 1%. About 3377 (3517) profiles, which located within one diameter of the nearest CEs (AEs) are used to construct the CE (AE). The composite AE traps low-PV water in the center and with a convex shape in the vertical section. The ‘trapped depth’ of the composite CE (AE) is 300 m (550 m) where the rotational velocity exceeds the transitional velocity. The present study suggests that the anticyclonic eddies are not only likely to form larger amounts of NPSTMW, but also trap more NPSTMW than cyclonic eddies.     

吕宋海峡附近中尺度涡特征的统计分析

采用1993年1月到2008年12月16a融合海面高度距平数据,追踪吕宋海峡附近海域(18°～23°N,116°～126°E)中尺度涡的移动轨迹,结果表明:时间分辨率为7d的卫星高度计资料难以观测到中尺度涡从西北太平洋通过吕宋海峡传进南海的过程,但对1994年吕宋海峡中部观测到的一个气旋涡及其附近中尺度涡的运动轨迹进行分析可见,西北太平洋海面高度变化会与吕宋海峡内部海面高度耦合后向南海传播。海面高度距平数据的时间-经度图表明,西北太平洋海面高度变化信号在西传至吕宋海峡附近(121°～122°E)时出现信号不连续。对21°N,116°～140°E断面的海面高度距平数据按周期分别为1～3月、3～6月、330～390d(年信号)进行分段带通滤波,发现不同周期的西北太平洋信号穿过吕宋海峡传入南海受到的阻隔作用、向西传播的速度以及它们所受的强迫机制均不同。     

黑潮延伸体区海平面异常和中尺度涡的时空特征分析

利用1993-2010年间的卫星高度计资料,用EOF方法及小波分析研究了黑潮延伸体区域的海平面异常和中尺度涡的时空变化特征.研究结果表明:海平面EOF第一模态是季节模态,与该海域风应力旋度第一模态类似,相关系数达0.65.EOF第二模态主要反映了黑潮南部次级环流的变化情况,显著性周期是8-10年.通过相关分析发现黑潮延伸体南部次级环流的年代际变化与PDO有关,同时它又与风应力旋度第二模态有关;该海域的海面高度受到北太平洋东部SSH信号西传的影响,信号的传播需要大约3-4年时间.EOF第三模态是黑潮弯曲模态.日本南部的气旋涡和反气旋涡可以表征黑潮弯曲的形成,而且弯曲强度和涡的持续时间、强度和位置有关.     

2009年6月6日鄂北冰雹天气过程分析

利用常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料等,对2009年6月6日鄂北冰雹天气发生前的抬升、水汽及不稳定条件进行了诊断分析。结果表明：地面中尺度辐合线为冰雹天气发生提供了抬升条件,促进强对流天气爆发;垂直水汽分布上,中低层干盖的形成有效地抑制了边界层对流的发展,为不稳定能量的积聚创造了有利条件;地面“干线”的形成,增加了大气的潜在斜压性,促进了次级环流的发展,增加了大气不稳定性。多普勒天气雷达资料以及闪电定位等监测数据分析表明：雷达回波组合反射率强度、回波顶高和垂直液态水含量的迅速跃增,对降雹有较好的指示意义;10 min闪电频次在降雹前出现了20次以上的峰值,可以起到冰雹预警作用。     

河北省一次强对流天气机理分析

利用常规天气资料、气象自动站加密观测资料及乡镇加密雨量站资料、其它物理量资料及卫星云图资料等,对2009-06-08河北省的强降水及强对流天气进行了分析。研究表明,蒙古低涡携带强的正涡度平流和冷空气,为强对流天气提供了良好的动力条件;南风与偏东风急流为大暴雨提供了良好的水汽,同时,低涡底部的西北风急流与2支暖风急流汇合,为暴雨、冰雹、大风等强对流的形成提供了条件。暴雨落区处于低层次大值能量场的顶部,能量场剖面具有鞍形场结构,高层、低层具有大值能量,中层为中性结构,为深对流的发展提供了初始热力条件。自动气象站加密风场资料分析表明,长时间的中小尺度风场辐合增强了地面空气的辐合抬升,同时也是造成此次局地大暴雨的中尺度系统和触发条件。     

成都“2008.9.24”暴雨的中尺度数值模拟

为了更好的研究四川成都地区2008年9月23日～25日强降水天气的物理机制,利用中尺度天气预报模式(Weather Research Forecast,WRF)模拟了此次过程,并结合FY-2号C星云图资料,对过程的发生、发展过程进行分析后发现,此次暴雨过程为低层弱低压辐合,同时台风"黑格比"登陆后带来大量水汽,并借助西伸的西太平洋副高源源不断的向四川盆地输送,另外存在来自南方孟加拉湾水汽的持续供应,对流云团形成于地面低压与西伸副高的交界处,并沿着副高边缘由西南向东北移动,雨带分布在副高边缘气压梯度大的地方,模拟结果与观测事实基本相符。利用WRF模式模拟暴雨产生的环流形势,配合卫星云图,能进一步揭示暴雨产生的物理机制,可作为深化暴雨研究的有效手段。     

干旱区一次锋面过境短时暴雨中尺度系统分析

利用加密自动站、卫星云图及雷达图像等资料,对2010年6月7日白天到夜间宁夏中北部地区出现的短时暴雨天气成因及中尺度系统演变进行分析。结果表明,此次短时暴雨是在“东高西低”稳定的环流形势和锋面过境背景下,500 hPa西风槽,700 hPa切变线、低涡、低空急流,850 hPa切变线,地面冷锋等主要影响系统相互配合、共同作用下发生的;大降水落区位于低空急流左侧与切变线尾部的辐合区,这可作为宁夏中尺度暴雨天气系统的一种典型特征;逆风区的出现和S型风场、锋面过境雷达图像特征是此次强降水典型的雷达回波特征,逆风区分布与中尺度系统走向基本一致。     

近16年暖季青藏高原东部两类中尺度对流系统（MCS）的统计特征

利用日本高知大学提供的逐小时分辨率静止卫星云顶黑体亮温（TBB）资料,使用模式匹配算法对2000～2016年（2005年除外）暖季（5～9月）青藏高原东部的两类中尺度对流系统（MCS）进行了识别和追踪,并利用人工验证订正了结果。基于此,利用NOAA的CMORPH（Climate Prediction Center Morphing）降水资料和NCEP的CFSR（Climate Forecast System Reanalysis）再分析资料对高原东部两类MCS进行了统计和对比研究。研究发现,7月和8月是高原东部MCS生成最活跃的季节,然而,此两个月能够东移出高原MCS的比例最小;5月虽然MCS生成数最少,但是移出率高达近40%。对比表明,能够东移出高原的MCS（V-MCS）比不能移出的MCS（N-MCS）生命史更长,触发更早,短生命史个例占比更低。暖季各个月份,相比于N-MCS,V-MCS的对流更旺盛且发展更快,然而,由于其发生频数远低于N-MCS,总体而言,V-MCS对高原东部的降水贡献率仅为15%左右,是N-MCS相应数值的一半左右。高原东部两类MCS的环流特征差异显著,有利于V-MCS发生、维持和东移的因子主要位于对流层中低层（西风带短波槽、西风引导气流、低层风场切变）,而在对流层高层,N-MCS拥有更好的高空辐散条件（其对应的南亚高压更强）。