台风登陆背景下陕西两次大暴雨过程对比分析

采用天气学、动力诊断等方法对2010年7月陕西出现两次大暴雨过程综合分析。目的在于揭示近海台风活动对陕西区域性暴雨作用和影响,结果表明：近海台风活动是影响造成两次大暴雨的一个关键因子。两次暴雨的水汽输送均由登陆后的台风低压环流东侧的偏南急流来实现,且以700hPa表现最为显著。前一次暴雨过程中热力条件和高层抽吸对增强上升运动和对流作用明显。后一次暴雨过程是因持续、深厚和稳定少动的河套低压自身不断发展加深的作用,加剧了上升运动发展,其上升运动区与暴雨区吻合较好。     

A Comparison of Polar Vortex Response to Pacific and Indian Ocean Warming

During recent decades,the tropical Indo-Pacific Ocean has become increasingly warmer.Meanwhile,both the northern and southern hemispheric polar vortices(NPV and SPV)have exhibited a deepening trend in boreal winter.Although previous studies have revealed that the tropical Indian Ocean warming(IOW)favors an intensifying NPV and a weakening SPV,how the tropical Pacific Ocean warming(POW) influences the NPV and SPV remains unclear.In this study,a comparative analysis has been conducted through ensemble atmospheric general circulation model(AGCM)experiments.The results show that,for the Northern Hemisphere,the two warmings exerted opposite impacts in boreal winter,in that the IOW intensified the NPV while the POW weakened the NPV.For the Southern Hemisphere,both the IOW and POW warmed the southern polar atmosphere and weakened the SPV.A diagnostic analysis based on the vorticity budget revealed that such an interhemispheric difference in influences from the IOW and POW in boreal winter was associated with different roles of transient eddy momentum flux convergence between the hemispheres.Furthermore,this difference may have been linked to different strengths of stationary wave activity between the hemispheres in boreal winter.     

平流层极涡变化与我国冬季气温、降水的关系

利用国家气候中心提供的1951-2010年逐月环流指数资料,分析了北半球极涡强度指数、面积指数和中心强度指数的相关关系,并通过极涡强度指数的变化讨论了冬季北半球极涡强度的时间变化特征。结果表明,冬季极涡强度指数与面积指数和中心强度指数有较好的相关性,能够更好地反映冬季极涡强度的变化特征;冬季极涡存在准13年的年代际振荡周期,准5年的年际振荡周期在20世纪90年代后期较为明显。结合气温、降水观测资料和NCEP/NCAR月平均再分析资料,探讨了极涡强、弱不同年份我国冬季气温、降水和大气环流形势的变化。相对极涡弱值年而言,极涡强值年我国北方地区、东部地区特别是东北地区的气温偏高,西南大部分地区的气温偏低,长江流域和华南地区的气温变化不明显;我国南方地区降水偏多,长江中下游和华南地区的降水偏多最为明显,北方地区的降水略有减少;500hPa高度场上高纬度地区的位势高度降低,中高纬度的位势高度升高,冷空气向极地聚集,东亚大槽减弱,我国东北和东部地区的气温偏高;同时东亚冬季风减弱,湿空气向我国内陆输送,长江流域和我国南方地区的降水偏多。     

西南低涡的一些基本事实及初步分析

本文统计了1970～1989年20年西南低涡生成的资料,得到了西南低涡生成的月际和年际分布的其本事实。在此基础上分析了生成低涡的500hPa环流背景和九龙涡生成的地理环境,试图揭示西南涡生成的机理,最后,文章利用非热成风适应原理,对低涡生成机理进行了理论分析。     

引发暴雨天气的中尺度低涡的数值研究

2008年7月17—19日发生在山东的大到暴雨天气是由“海鸥”台风和副热带高压共同向山东输送水汽,与弱冷空气相互作用造成的。对流层低层的中尺度低涡是暴雨天气的直接制造者。利用常规观测资料和中尺度模式WRF（Weather Research and Forecasting）的模拟资料对该中尺度低涡的结构及形成机制进行了分析研究。结果表明,数值模拟可以清楚地捕捉到中尺度低涡东移过程中有新的涡旋中心形成,并与原来的涡旋中心合并的过程,而不是简单的沿切变线东移。中尺度低涡形成在增温增湿明显、上升运动为主的对流区内;中尺度低涡形成后其中心转为下沉运动,对流区东移,降水区位于低涡的东北和东南象限。中尺度低涡上空近地面层的冷池、600～400hPa的弱冷空气堆、900～850hPa的弱风区及高低空急流耦合发展是中尺度低涡形成和发展阶段的重要特征。中尺度低涡减弱阶段,下沉运动变强,低空急流和高空出流都明显减弱。涡度方程的收支表明,对流层低层的散度项、倾侧项及对流层中层的水平平流项和铅直输送项是正涡度的主要贡献者。中低层的水平辐合、涡度由低层向高层的垂直输送都有利于中尺度低涡的形成和发展。倾侧项对中尺度低涡的形成也有重要贡献。中尺度低涡形成后期,低层辐合、高层辐散及垂直输送的减弱导致正涡度制造的减弱,从而使中尺度低涡减弱。     

广西东南部“海葵”残涡特大暴雨成因初探

利用各种常规气象资料、ERA5再分析资料等对2023年9月“海葵”残涡造成广西东南部特大暴雨的成因进行分析。结果表明：(1)华南地区处于南亚高压东南侧的辐散区,500 hPa副热带高压减弱东退,西风槽东移引导弱冷空气南下,有利于“海葵”残涡长时间维持在广西东南部上空,冷暖空气交汇激发对流,产生特大暴雨。(2)低层季风气流加强,在广西东南部有西南风和东南风的辐合,充足的水汽输送到“海葵”残涡东侧堆积,中高层辐散、低层辐合的良好配置促进了上升运动发展,为特大暴雨的发生提供有利条件。(3)对流单体后向传播形成“列车效应”,回波质心低,抬升凝结高度低,以高效率的暖云降水为主,超低空急流对强降水的出现具有一定的指示作用。     

川渝地区两类西南涡形成前环境物理量场分析

利用地面自动站常规资料、探空资料和NCEP再分析资料,挑选了2009~2012年发生在27~33°N,105~110°E的25个有暴雨产生和25个没有暴雨产生的西南涡。通过再分析资料对两类系统形成前的环境物理量场进行对比分析,结果表明有无暴雨产生的西南涡形成前约6h的环境物理量场区别明显:在对流层低层,相对无暴雨产生的西南涡,有暴雨产生的西南涡强度、尺度及冷暖空气交汇更强,涡西北侧有一股较强冷空气侵入;在对流层中层,有暴雨产生的西南涡在上游有小槽存在,而无暴雨产生的西南涡不存在明显的波动小槽;在对流层高层,有暴雨产生的西南涡的涡中心位于南亚高压东北侧,高空急流在距离涡区北侧约500km处,而无暴雨产生的西南涡上空为强劲的高空急流,没有闭合的南亚高压形态存在。有暴雨产生的西南涡水汽输送和水汽汇聚量比无暴雨产生的西南涡更大;有暴雨产生的西南涡具有低层辐合、正涡度和高层负涡度、辐散的一致性叠置特征,而无暴雨产生的西南涡此特征不显著;有暴雨产生的西南涡的涡中心附近上升运动为大值中心,中心及西、南侧为中性或不稳定层结,而无暴雨产生的西南涡的涡中心不是上升运动大值中心,低层为中性层结。     

一次东移西南涡对初始扰动的伴随敏感性试验

初始条件能否包含有足够的中尺度信息对西南涡的模拟至关重要,采用中尺度模式MM5对我国长江流域一次东移西南涡进行模拟试验,并结合一个伴随模式MAMS对这次西南涡进行敏感性试验,分析预报变量对初始条件的敏感性分布,根据敏感性分析结果对初始条件追加一个适当的扰动进行模拟对比,结果表明:追加扰动后的初始条件较成功地模拟出了本次西南涡的形成和移动情况,而原来的试验模拟的低涡与实况相比要落后十几小时;伴随模式MAMS较好地模拟出了本次西南涡的敏感性场分布,本次西南涡对西风扰动的大敏感性区域主要位于400hPa以下的西南地区,对南风扰动的大敏感性区域主要位于500hPa以下的西南地区,对温度扰动的大敏感性区域则主要位于500hPa与900hPa之间的西南地区;追加的风场扰动在中低层的西南地区表现为一个气旋性环流,在这个气旋性环流的西南方存在另一个反气旋性环流;在此基础上增加初始场水汽扰动则在一定程度上加强了模拟低涡的强度和移动速度。     

一次高原低涡东移引发四川盆地暴雨的机制分析

利用T213L19资料以及地面和高空观测资料,对2008年7月20～25日一次高原低涡东移引发四川盆地暴雨的机制进行了分析,结果表明:降水的发生、发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡高低层正负区叠加的配置是低涡暴雨发展的有利形势,MPV1负值中心和MPV2正值中心及其包围的密集区是暴雨产生的警戒区。中低层z-螺旋度水平分布对降水落区和强降水中心的分布有较好的指示性,z-螺旋度垂直分布能反映暴雨发生时大气的动力特征,雨区上空高层负涡度、辐散与低层正涡度、辐合相配合,是触发暴雨的动力机制;相对螺旋度与降水落区及降水中心亦配合较好,并与未来6h的降水落区和强度分布存在较好的正相关,这对降水落区及强度分布的预报有一定参考价值,强降水中心通常出现在相对螺旋度梯度的高值一侧。     

浅水非线性波作用下沙纹床面底层流动特性试验研究

通过水槽试验研究浅水非线性波作用下沙纹床面底层流动特性,利用CCD图像技术观测分析非对称沙纹的形成和演化规律。利用声学多普勒测速仪(ADV)测量非对称沙纹底床上的流场,得到了不同波高、周期、水深条件下的沙纹峰顶和谷底断面的瞬时速度。试验结果分析表明,浅水非线性波作用下床面上形成非对称沙纹,其近底流速具有较强紊动特性,随着距床面距离的增大紊动强度逐渐减弱。在水流方向改变时,沙纹背部具有明显漩涡运动。沙纹背后形成的漩涡能起到维持沙纹的作用。浅水非线性波作用下,沙纹的形成原因主要是床面泥沙颗粒在非对称流动和床面近壁粘性底层中漩涡结构动力作用下,作受迫摆动、推移所致。