The Seasonal Prediction of the Exceptional Yangtze River Rainfall in Summer 2020

During June and July of 2020, the Yangtze River basin suffered from extreme mei-yu rainfall and catastrophic flooding. This study explores the seasonal predictability and associated dynamical causes for this extreme Yangtze River rainfall event, based on forecasts from the Met Office GloSea5 operational forecast system. The forecasts successfully predicted above-average rainfall over the Yangtze River basin, which arose from the successful reproduction of the anomalous western North Pacific subtropical high (WNPSH). Our results indicate that both the Indian Ocean warm sea surface temperature (SST) and local WNP SST gradient were responsible for the westward extension of the WNPSH, and the forecasts captured these tropical signals well. We explore extratropical drivers but find a large model spread among the forecast members regarding the meridional displacements of the East Asian mid-latitude westerly jet (EAJ). The forecast members with an evident southward displacement of the EAJ favored more extreme Yangtze River rainfall. However, the forecast Yangtze River rainfall anomaly was weaker compared to that was observed and no member showed such strong rainfall. In observations, the EAJ displayed an evident acceleration in summer 2020, which could lead to a significant wind convergence in the lower troposphere around the Yangtze River basin, and favor more mei-yu rainfall. The model forecast failed to satisfactorily reproduce these processes. This difference implies that the observed enhancement of the EAJ intensity gave a large boost to the Yangtze River rainfall, hindering a better forecast of the intensity of the event and disaster mitigation.     

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。     

黄土高原上两次低空东北急流大暴雨的诊断分析

通过对黄土高原上两次没有低空西南急流参与的区域性大暴雨的分析，发现低空东北急流在两次暴雨中份演了主要角色，因此，称这类暴雨为东北急流暴雨，与西南急流对比分析后认为，两种急流有很大同，东北急流具有自己的特点。文章最后给出了东北急流暴雨的三股气流模式。     

梅雨暴雨中高低空急流与西南涡的活动

利用MM5中尺度模式对1991年7月5日00时-6日12时的降水进行了数值模拟。通过对每3h一次模拟结果的诊断分析，发现高空急流的走向与西南涡的活动关系密切，当我国东部位于西北风急流时，西南低涡稳定少动；位于西风急流时，西南涡快速东移；位于西南风急流时，西南涡加强，移速减慢。暴雨活动与西南涡的东移一致。最初暴雨区稳定少动，之后暴雨区快速东移，后期暴雨区缓慢移动。湿位涡对西南涡的斜压性加大有重要的贡献。在西南涡斜压性未建立之前以及冷锋附近，雨区可位于低层西南风急流左侧的任何位置，当低涡的斜压性加大，出现暖空气的作用时，暴雨区均出现在西南风急流的左前方。     

高低空急流在云南大范围暴雨过程中的作用及共同特征

通过对1980—1991年出现的46次云南全省性大范围暴雨过程的主要影响系统进行分型,找出云南暴雨的主要影响系统,利用美国国家环境预测中心NCEP再分析资料,对暴雨出现次数最多的11次冷锋切变型全省性大范围暴雨过程进行合成分析,揭示了在冷锋切变环流形势下云南大范围暴雨发生前后对流层高低空急流或强风速带的演变特征及其与大范围暴雨发生之间的关系,找出了它们的共同特征,并提取造成云南暴雨的强信号,以期对今后的暴雨预报提供依据。     

乌拉特中旗一次寒潮天气过程分析

通过对乌拉特中旗2010年3月13—15日的寒潮天气过程,应用天气学原理和方法进行诊断分析,总结出阻高崩溃型寒潮天气过程形成发展的特点以及预报着眼点。