1979—2018年江淮气旋时空分布特征

利用MICAPS地面观测资料和中央气象台历史天气图资料,对1979—2018年的585个江淮气旋进行了时空分布特征的研究,发现江淮气旋的发生次数年变化有长、中、短多周期共存,月分布在4—6月（暖季）最多,10—12月（冷季）最少;江淮气旋发生的最集中区域为鄱阳湖盆地和洞庭湖盆地,其次在淮河上游和大别山东北侧,空间分布大值区随环流的季节变化出现一定的南北偏移。利用ERA-Interim月平均再分析资料分析冷、暖季天气背景发现,暖季孟加拉湾存在深厚南支槽,低空西南急流输送暖湿气流,使水汽通量在江淮流域及上游辐合;江淮流域处于暖季锋生正值中心,且位于高空急流入口区右侧,有利于暖季江淮气旋生成。冷季仅在700 hPa的孟加拉湾北侧有浅槽,850 hPa为高压脊,江淮地区为冷平流控制,低空急流不明显,对水汽的输送弱;江淮流域锋生正值区不连续且上游为锋消区,高空急流轴偏南,气象条件不利于江淮气旋生成。从动力和水汽条件上,暖季均比冷季更有利于江淮气旋的发生。     

近34年河南首场暴雨时空分布特征及环流背景分析

利用1985-2018年河南省121个国家气象观测站每日20时至次日20时降水资料、常规高空地面观测资料、NCEP1°×1°再分析资料,通过统计和诊断分析方法分析了近34年河南首场暴雨的时空分布特征、影响系统、环流形势和物理量特征。研究结果表明:首场暴雨具有明显的年际变化和月变化特征,主要集中在4-5月,首场暴雨发生时间有提前的趋势;首场暴雨以全省性降水为主,黄淮之间沿黄及其以北和南部地区是暴雨的三个易发区;暴雨出现频次较多的站点和单日雨量最大的站点基本一致,首场暴雨出现的频次从河南省西北部到东南部逐渐增多。首场暴雨的地面影响系统主要是江淮气旋和江淮倒槽两类,高空影响系统500 hPa以低槽为主,700 hPa受低槽、切变线影响,850 hPa受低涡、切变线影响。江淮气旋类暴雨一般热力、动力条件较好,江淮倒槽类暴雨水汽条件较好。首场暴雨的水汽通量、辐合、辐散条件要优于夏季的,垂直速度略小于夏季的,比湿和不稳定度明显低于夏季的。     

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.     

干、湿环境下中尺度对流系统发生的环流背景和地面特征分析

对2007～2010 年暖季(6～9 月)发生在江淮和黄淮流域46 个对流天气过程的环流背景和地面特征进行了统计研究。根据整层可降水量小于或大于等于50 mm 将这些个例发生的环境分成干环境(10 个个例)和湿环境(36 个个例)。干环境下发生强对流的天气形势可以分为槽后型和副高边缘型,湿环境下的天气形势可分为槽前型、副高边缘型和槽后型,湿环境下有明显的暖湿区配合。湿环境下槽前型发生的概率最高,地面系统较为复杂,有静止锋、倒槽、冷锋和暖锋,而干环境下在本研究的个例中无槽前型发生。干、湿环境下副高边缘型的对流,从地面到500 hPa 都发生在副高后部的“S”流型的拐弯处,但部分湿环境个例低层有切变线。干环境下槽后型的发生概率较高,而湿环境下发生概率则相对较少。由这些研究表明,干、湿环境下强对流系统的触发和维持机制存在明显的差异。     

副热带高压自身变化周期和形态结构对入梅的影响

针对2010年江淮入梅预报出现偏差情况,利用2008、2010、2011年降水实况资料和6-7月NCEP再分析资料,分析了预报出现偏差的原因,讨论了副热带高压水平移动和垂直结构对降水落区的影响,分析了局地入梅的预报方法和参考指标.研究发现:副热带高压(以下简称“副高”)和南亚高压的自身双周振荡规律在预报中不可忽略,在对大尺度系统和较长时间系统的变化判断时,高层系统的预报可信度可能更高.另外,在对梅雨预报时,副高垂直结构的变化对降水落区有一定影响,当500 hPa副高脊线越过20°N,副高脊线自上而下向南倾斜时,底层脊线在20°N以南,不利于江淮地区降水发生.副高上下结构垂直度较大时,利于降水落区北移.副高西脊点自高空到低空呈自西向东倾斜,500 hPa西脊点偏西也不利于江淮梅雨期的开始.     

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%。     

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.     

亚洲副热带高空西风急流活动的气候特征及其与我国部分地区夏季降水的关系

利用1948-2008年NCEP/NCAR再分析风速资料,分析了亚洲副热带200hPa西风带急流(下称西风急流)时空变化的气候特征及其与我国江淮流域梅雨期降水和新疆夏季降水的关系。结果表明:(1)由冬入夏时,西风急流轴由30°N左右北进到45°N左右,中间有两次明显的快速北进,分别发生在4月和6～7月;由夏入冬时,急流轴再由45°N左右南撤至30°N附近。急流轴在北进过程中以90°E处出现最早,也最明显。(2)一年之中,西风急流中心主要位于西太平洋上空140°E处,只有两个月左右的时间停留在亚洲大陆上空。急流中心在6月中旬开始迅速西移,6月下旬移至江淮流域上空,7月底到达新疆天山地区上空,8～9月东退至冬季平均位置140°E左右。(3)江淮流域梅雨期的降水量与西风急流的位置有一定相关关系。若某年1月急流中心异常偏西,4～5月急流轴又异常偏南,则该年可能为丰梅年,江淮地区易出现暴雨洪涝灾害;否则相反。(4)盛夏季节新疆上空急流的强度及纬度位置与新疆降水也有一定关系。若某年4月中旬～5月下旬新疆和中亚地区西风急流轴明显偏北,该年夏季急流轴又偏南,且急流偏强,则新疆多雨;否则相反。