地形作用下低空急流的演变与强降水对流风暴系统的相互作用

利用雷达、卫星、风廓线雷达和地面加密区域自动气象站等观测资料,分析了2016年入梅后发生在鄂东地区一次极端强降水事件的中尺度对流系统发生发展过程、结构演变及其传播特征,旨在揭示造成强降水过程中的3个中尺度对流系统（MCS）的触发、发展、维持机理以及它们之间内在的中尺度动力学关系,尤其是地形作用下的低空急流的演变与强降水对流风暴系统相互作用过程。研究表明:（1）与大多数梅雨锋上的强降水带与低空切变线平行分布不同,此次极端强降水雨带呈倾斜的“n”字形,其中两条主雨带近乎与低空切变线垂直;此次极端强降水分别由大别山迎风坡上西北—东南向MCS、湖北中东部平原地区西北—东南向MCS和桐柏—大洪山东侧东北—西南向MCS造成。3个MCS移动缓慢,都具有后向传播的特征。（2）大别山迎风坡上MCS初始雷暴是低空急流下边界不断向下扩展过程中在地形抬升作用下触发的,而湖北中东部平原地区的MCS和桐柏—大洪山东侧MCS的触发、发展、加强都与大别山迎风坡上MCS形成的冷池加速推进形成的出流边界与环境气流形成的强烈辐合抬升作用有关。（3）垂直于大别山的边界层西南急流对山坡上的对流冷池产生的顶托作用不仅平衡了冷池密度流产生的向下作用力,而且进一步强化了山区的辐合抬升强度,使得大别山迎风坡上强降水风暴系统得以长时间维持和发展;当山坡上的对流冷池堆积到足够厚度,或者由于低空急流的下边界迅速抬升时,这种平衡被打破,大范围的冷池俯冲下山并在平原地区快速推进,造成了湖北中东部平原地区大范围的雷暴大风和MCS发展加强,并沿冷池前沿逐步组织化,形成平原地区东南—西北向的强降水带。      

长江中上游平原地区冬季雾观测分析

长江中上游年平均雾日数达到20~106 d,是我国主要雾区之一。利用2010年12月在江汉平原观测获得的边界层廓线和雾滴谱资料,重点分析了该地区冬季雾过程的边界层结构及其生消过程。结果表明:荆州冬季雾多出现在寒潮过境1~2 d后,多为平流辐射雾;雾顶发展是水汽在上层逆温下积累,并伴随200~300 m高度冷平流降温引起;近地层冷平流降温导致饱和水汽压减小,同时上层系统性下沉增温引起逆温增强,水汽积累促使强浓雾过程产生;低空急流促使外界偏干气流与雾体混合后雾滴蒸发,是该地区雾顶迅速下降的主要原因;平均数浓度为150~406个·cm-3,极大值达到1 983个·cm-3,平均液水含量为0.014~0.118 g·m-3,极值达到0.786 g·m-3,与南京和重庆强浓雾观测值相似,超过其他地区观测值。城市地区高气溶胶浓度,配合充足的水汽条件,使得荆州雾过程微物理参量数值较大,易出现能见度小于50 m,持续时间4~9 h的强浓雾过程。     

Weakening of Interannual Variability in the Summer East Asian Upper-tropospheric Westerly Jet since the Mid-1990s

In this study,we found that the intensity of interannual variability in the summer upper-tropospheric zonal wind has significantly weakened over Northeast Asia and the subtropical western North Pacific(WNP) since the mid-1990s,concurrent with the previously documented decrease of the westerly jet over North China and Northwest China.Corresponding to this weakening of zonal wind variability,the meridional displacement of the East Asian westerly jet(EAJ) manifested as the leading mode of zonal wind variability over the WNP and East Asia(WNP-EA) before the mid-1990s but not afterward.The energetics of the anomalous pattern associated with the meridional displacement of the EAJ suggests that barotropic energy conversion,from basic flow to anomalous patterns,has led to the weakening of the variability in the EAJ meridional displacement and to a change in the leading dominant mode since the mid-1990s.The barotropic energy conversion efficiently maintained the anomalies associated with the variability in the EAJ meridional displacement during 1979-1993 but acted to dampen the anomalies during 1994-2008.A further investigation of the energetics suggests that the difference in the patterns of the circulation anomaly associated with either the first leading mode or the meridional displacement of the EAJ,i.e.,a southwest-northeast tilted pattern during 1979-1993 and a zonally oriented pattern during 1994-2008,has contributed greatly to the change in barotropic energy conversion.     

卫星导风资料所揭示的对流层上部环流形势与我国夏季主要雨带之间的关系

综合运用1998—2002年的降水资料和卫星导风资料, 统计分析了对流层上部的流场特征, 证实我国夏季出现重要降水过程时, 对流层上部存在3种特定的环流形势:我国南方雨带上空, 在对流层上部常伴有一个反气旋脊, 是中心位于青藏高原上空的反气旋向东的延伸, 强降水区位于该反气旋脊线和副热带西风急流之间的气流辐散区或脊线南侧热带东风的速度辐散区里, 以6—7月在我国长江流域和华南地区较为多见; 强降水区位于我国东部沿海对流层上部不对称反气旋外流区的西侧、高空变形场东侧, 常见于7—9月下旬; 强降水区位于高空槽前的西南气流里, 这种流型以7—8月时在我国30°N以北地区居多。     

西风角动量输送的气候特征及其与急流关系研究

利用1958～1997年NCEP/NCAR一日四次的风场再分析资料,系统地分析了季节平均西风角动量（即u角动量）经向、垂直输送通量及其三个分量（平均经圈环流、定常波、瞬变涡输送通量）的气候特征,特别是讨论了12～2月、6～8月它们与东、西风带、副热带西风急流、极夜急流之间的联系。结果表明:（1）包含纬度因子的角动量通量与动量通量在高纬地区存在显著差别,高纬对流层上部的强动量输送中心在角动量通量中不明显。而u角动量强经向输送主要在中低纬对流层顶附近和冬半球高纬平流层顶附近,副热带西风急流和极夜西风急流均位于u角动量强向极输送中心及其高纬一侧的辐合区中。（2）发现三个输送分量对急流维持的作用随纬度、季节不同。北半球冬季（夏季）的副热带西风急流主要由平均经圈环流（强度相当的定常波和瞬变涡）强经向输送及辐合维持;南半球西风急流全年均由平均经圈环流和瞬变涡旋输送及辐合维持;冬半球中平流层极夜急流主要由定常波、瞬变涡旋输送及其辐合共同维持。（3）热带东风区是牵连角动量（即Ω角动量）的高值区,它主要由平均经圈环流向对流层上部输送;冬半球副热带及中纬西风区存在u角动量垂直输送的切变区,它主要由平均经圈环流和瞬变涡旋完成;热带对流层顶附近有u角动量的定常波弱向下输送。     

2018年冬季浙江连续阴雨天气东亚高空急流特征分析

利用欧洲中心ERA 5月平均资料和日资料分析2018年冬季浙江罕见连续阴雨寡照期间东亚高空副热带急流和温带急流的位置和强度特征,分析连阴雨异常天气期间东亚高空急流在位置和强度上的部分异常特征.结果表明:东亚高空急流活动区域以青藏高原上空为分界线,分为南北两支,南支副热带急流活动区域沿青藏高原南侧呈准纬向分布,北支温带急...     

WINTERTIME MIDDLE EAST SUBTROPICAL WESTERLY JET STREAM INTERANNUAL VARIATION CHARACTERISTICS AND ITS POSSIBLE PHYSICAL FACTORS

Using National Centers for Environmental Prediction/Department of Energy (NCEP/DOE) monthly reanalysis data and an extended reconstruction of the sea surface temperature data provided by National Oceanic and Atmospheric Administration, the basic characteristics of the interannual variation in the wintertime Middle East subtropical westerly jet stream (MEJ) and its possible physical factors are studied. The results show that the climatological mean MEJ axis extends southwestward-northeastward and that its center lies in the northwest part of the Arabian Peninsula. The south-north shift of the MEJ axis and its intensity show obvious interannual variations that are closely related to the El Ni?o-Southern Oscillation (ENSO) and the mid-high latitude atmospheric circulation. The zonal symmetric response of the Asian jet to the ENSO-related tropical convective forcing causes the MEJ axis shift, and the Arctic Oscillation (AO) causes the middle-western MEJ axis shift. Due to the influences of both the zonal symmetric response of the Asian jet to the ENSO-related tropical convective forcing and the dynamical role of the AO, an east-west out-of-phase MEJ axis shift is observed. Furthermore, the zonal asymmetric response to the ENSO-related tropical convective forcing can lead to an anomalous Mediterranean convergence (MC) in the high troposphere. The MC anomaly excites a zonal wave train along the Afro-Asian jet, which causes the middle-western MEJ axis shift. Under the effects of both the zonal symmetric response to the ENSO-related tropical convective forcing and the wave train along the Afro-Asian jet excited by the MC anomaly, an east-west in-phase MEJ axis shift pattern is expressed. Finally, the AO affects the MEJ intensity, whereas the East Atlantic (EA) teleconnection influences the middle-western MEJ intensity. Under the dynamical roles of the AO and EA, the change in the MEJ intensity is demonstrated.     

两次西行热带气旋影响云南降水对比分析

利用常规观测资料、中国气象局上海台风研究所(CMA-STI)热带气旋最佳路径数据和FY-2C卫星云图观测资料,以0608台风派比安和0809强热带风暴北冕两个西行热带气旋影响云南降水为例,通过其路径、降水量、移动速度、环境场和物理量场的对比分析,结果表明:两次台风源地、移动路径及登陆地点、影响时段、最大降水落区相同,但影响时间长度、影响范围和造成的灾害程度后者强于前者;西南季风与热带辐合带(ITCZ)较活跃,副热带高压西伸增强,并有低空急流、辐合区配合台风低压环流共同作用是热带气旋导致云南强降水的重要天气背景;云图中尺度分析发现,多种系统的共同作用,导致台风环流持久不消,进而易激发多个α-中尺度对流系统(MαCS)和β-中尺度对流系统(MβCS)云团生成并持久维持,是台风低压强降水发生的直接原因;物理量场的诊断分析表明,活跃的季风系统,使孟加拉湾和南海构成强大的水汽通道,伴随低空急流的建立和增强,致使大量不稳定能量和水汽向云南输送,在云南形成条件性对称不稳定(CSI)和深厚斜压性的正反馈机制,是导致云南强降水的重要物理机制。     

冬季东亚中纬度西风急流对我国气候的影响

利用1957—2001年欧洲中期数值天气预报中心再分析资料及地面台站观测资料，分析了冬季东亚西风急流与我国气候的关系。首先定义了冬季东亚西风急流强度指数(区域30°~35°N，127.5°~155°E冬季200 hPa纬向风u₂₀₀平均值的标准化值)和切变指数(区域15°~25°N，100°~115°E与区域30°~40°N，100°~115°E的平均u₂₀₀之差的标准化值)，这两个指数能较好地反映冬季东亚西风急流的强度变化和位置的南北移动，二者相关系数为-0.48，通过99%信度检验。西风急流强度与亚洲和西太平洋大范围的大气环流有密切关系，而西风急流位置移动则与印度洋、中东太平洋的大气环流有密切关系，并分析了冬季急流强度指数和切变指数与我国温度和降水的关系。结果表明:当西风急流强度偏强时，西风急流位置偏北，此时在急流入口区左侧由于气流辐合造成低层气压上升，在出口区左侧则由于气流发生强烈辐散，引起低层气压下降，所以西伯利亚地区上空从对流层低层到中层高度值升高，北太平洋高度值降低，东西向气压差加大的形势，同时东亚大槽偏强，海陆气压差加大和东亚大槽偏强，导致冬季风强度偏强，引起我国从北到南的陆面降温，同时30°~40°N低层有下沉气流，使得华北、华中和长江中下游地区降水偏少；当西风急流强度偏弱时，西风急流位置偏南，整个东亚地区存在南风异常，东亚冬季风较弱，在25°N附近有上升气流，此时华南和内蒙古、华北降水偏多，内蒙古地表温度偏高。     

0509号台风麦莎的结构与外围暴雨分布特征

利用地面加密观测资料、FY-2C卫星TBB资料和NCEP再分析资料，对2005年8月6～8日0509号台风麦莎登陆后环流结构及暴雨分布特征进行了综合分析。结果表明：台风麦莎具有明显不对称结构，台风东侧和北侧的积云对流较为旺盛；台风环流地面正涡度中心位于台风东侧，并随着台风北上移向台风东北象限并加强。地面强辐合区随着倒槽发展向偏北方向伸展；850hPa台风环流场表现为东侧和北侧的环流强盛，偏东风低空急流在台风北上过程中从东南风急流转为东北风急流；台风东侧暖，西侧冷，其东北侧有强暖平流输送。200hPa高空急流发展，急流入口区右侧强辐散有利于台风登陆后长时间维持。500hPa强上升运动区与台风外围暴雨区有较好对应关系。