东北冷涡活动的季节内振荡特征及其影响

东北冷涡是造成我国东北地区低温冷害、持续性阴雨和突发性强对流的重要天气系统.利用1979～2009年NCEP/NCAR逐日再分析资料和中国气象科学研究院提供的中国区域高分辨率格点降水资料,定义了一个客观描述东北冷涡活动的指数 (NECVI),并基于该指数分析了东北冷涡活动的低频特征及其与相关环流和降水的关系.结果表明,东北冷涡活动具有显著的10～30天振荡周期.与东北冷涡活动相关的大气环流的10～30天振荡和我国东部夏季降水异常具有明显的锁相关系,对雨带的位置起着重要的调制作用,在东北冷涡及其相关低频环流由西北向东南的移动过程中,我国东部也经历一次由北至南的降水过程.本文还进一步讨论了东北冷涡的低频活动与中高纬大气环流遥相关型的关系.与东北冷涡相联系的低频环流是夏季低频欧亚 (EU) 型遥相关波列的一部分,低频欧亚型 (EU型) 与东亚/太平型 (EAP型) 遥相关波列在东亚地区交汇,并通过波列之间的相互作用影响东北冷涡低频系统的移向和移速,进而影响中国东部降水的位置与维持时间.因而前期EU型和EAP型低频波列的发展情况可能预示着后期中国东部各个区域降水的演变.本文研究结果将为提高我国东部强降水的1～2周延伸期天气预报提供参考.     

渭河流域一次致洪暴雨过程的中尺度滤波分析

利用常规高空观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°的再分析资料以及25点低通滤波技术,对2003年8月28—29日发生在渭河流域的一次致洪暴雨进行了中尺度分析和探讨,分析出中尺度环流演变特征,总结了渭河流域致洪暴雨的概念模型,认为这次暴雨过程中在以西南气流为主的平均气流场上隐藏着尺度较中尺度平均流场小得多的涡旋,其移动方向和发展程度决定了强降水落区及其强度;高空西风风速脉动与低层南风风速脉动耦合形成了中尺度次级环流圈,其上升支为强降水提供了足够的动力抬升机制;而850 hPa低空急流、700 hPa中尺度低涡、南风脉动以及高空西风风速脉动等条件的合理配置是中尺度次级环流形成的必备因素;地面中尺度辐合线是本次暴雨的触发机制。     

Study on the Dynamic Characteristics of an Eastward-offshore Mesoscale Vortex along the Meiyu-Baiu Front

The eastward-moving Meiyu-Baiu frontal mesoscale vortices (MBFMVs) appear frequently and often cause heavy rainfall events along their tracks. A move-off-shore MBFMV was selected to enhance our understanding of this type of vortex. Synoptic analyses indicate that the MBFMV is a type of meso-α vortex and mainly occurs in the lower troposphere. A short wave trough near the coastline is highly favorable for the formation, sustainment, and displacement of the MBFMV. Vorticity budgets indicate that at lower levels of the MBFMV, convergence is the dominant factor for the increase of positive vorticity, and at high levels of the MBFMV, the vertical transportation associated with convective activities is the most important factor. The hori-zontal transportation was the main factor decreasing the positive vorticity. The land and sea environments are crucial to the evolution of the MBFMV. The characteristics of the Meiyu-Baiu Front (MBF) are also vital to the variation of the vortex.     

Seasonality of the Lagged Relationship between ENSO and the Northern Hemispheric Polar Vortex Variability

This paper reports the seasonal feature of the relationship between ENSO and the stratospheric Polar Vortex Oscillation (PVO) variability in the Northern Hemisphere.It is shown that the lagged ENSO-PVO coupling relationship exhibits distinct seasonal feature,due to the strong seasonality of PVO and ENSO.Specifically,the PVO variability not only during winter,but also in autumn and spring months,is significantly correlated with ENSO anomalies leading by seasons;however,no significant effect of ENSO is found on the PVO variability in winter months of November and February.Although a significant ENSO effect is primarily observed when ENSO leads PVO by about one year,a significant correlation is also found between PVO in the following spring months (M +1 A +1) and ENSO anomalies in the previous autumn (A-1 S-1 O- 1 N -1) when ENSO anomalies lead by about 18 months.The significant correlation between PVO in various seasons and the corresponding ENSO anomalies leading by seasons could be explicitly verified in most of the individual years,confirming that the lagged ENSO effect can largely modulate the seasonal timescale variability of PVO.Moreover,the composite spatial patterns of the zonal-mean temperature anomalies further show that the ENSO effect on the PVO in various seasons is related to the interannual variability of the seasonal timescale PVO events.     

Unstable Dynamical Properties of Spiral Cloud Bands in Tropical Cyclones

A nondivergent barotropic model （Model 1） and a barotropic primitive equation vortex model （Model 2） are linearized respectively in this paper. Then their perturbation wave spectrums are computed with a normal mode approach to study the instability problem on an appointed tropical cyclone （TC）-like vortex, thereby, the dynamic instability properties of spiral cloud bands of TCs are discussed. The results show that the unstable mode of both models exhibits a spiral band-like structure that propagates away from the vortex outside the radius of maximum winds. The discrete modal instability of the pure vortex Rossby wave can account for the generation of the eyewall and the inner spiral band. The unstable mode in Model 2 has three parts, i.e., eyewall, inner and outer spiral bands. This mode can be interpreted as a mixed vortex Rossby-inertia gravitational wave. The unbalanced property of the wave outside the stagnation radius of the vortex Rossby wave is one of the important reasons for the formation of the outer spiral band in TCs. Accordingly, the outer spiral band can be identified to possess properties of an inertial-gravitational wave. When the formation of unstable inner and outer spiral bands is studied, a barotropic vortex model shall be used. In this model, the most unstable perturbation bears the attributes of either the vortex Rossby wave or the inertial-gravitational wave, depending on the vortex radius. So such perturbations shall be viewed as an unbalanced and unstable mixed wave of these two kinds of waves.     

070703天长超级单体龙卷的多普勒雷达典型特征

主要使用南京多普勒天气雷达资料,分析了2007年7月3日发生在安徽天长和江苏高邮的龙卷风天气,着重分析了中气旋和龙卷涡旋特征(TVS)等产品的典型特征.龙卷发生在飑线回波带的北端强烈发展的超级风暴单体中,回波带前沿存在强烈的水平风切变,使得回波带上不断有中气旋生成.对产生龙卷的超级风暴单体,龙卷发生30min前,雷达给出了中气旋(M)产品,该中气旋持续了7个体扫的时间(42min),在中气旋出现后第5个体扫,雷达给出龙卷涡旋特征(TVS)产品,龙卷涡旋特征持续了3个体扫,综合切变产品也给出了显著的提醒.实地调查结果,龙卷风和第2个TVS同时发生,龙卷风位置与TVS位置对应,但位于TVS的南侧,位于中气旋最大风速圈的南缘.虽然CINRAD/SA雷达的TVS产品有虚警的情况,但结合反射率因子、平均径向速度、中气旋、综合切变等产品的分析,对于龙卷监测和预警会很有帮助的.     

甘肃河东一次区域性暴雨天气过程分析

2008年7月20～22日甘肃河东出现了一次区域性暴雨天气,对这次过程的环流形势演变、主要影响系统和物理量场特征进行分析.结果表明:在有利的环流形势下,高原低涡东移发展是造成此次强降水的主要系统;低空急流为此次暴雨提供了充足的水汽;低层辐合、高层辐散的流场形势引起强烈上升运动,为暴雨的发生和维持提供了很好的动力条件,保证了降水云系的发展和维持;比湿和假相当位温分布对暴雨落区预报有一定的指示意义.     

20世纪90年代以来东北暴雨过程特征分析

使用1990～2005年全国730站日降水资料和NCEP格点分析资料对1990～2005年东北地区大暴雨过程进行了分类研究,探讨21世纪前后夏季东北暴雨的主要特征.按照东北地区日降雨量大于50 mm的站点数不少于5个的标准,统计出1990～2005年东北地区的69个暴雨个例(共90天).在统计的基础上,进一步对造成大范围暴雨过程的天气形势进行分类研究.考虑阻塞高压、热带、副热带系统和西风带之间的相互关系,将暴雨过程的主要影响系统大致分为6类:(1)台风与西风带系统(西风槽、东北低涡)的远距离相互作用(20个,28.9%);(2)登陆台风(或南来低涡)北上与西风带系统(西风槽、东北低涡)相互作用(16个,23.2%);(3)台风直接暴雨(1个,1.5%);(4)低槽冷锋暴雨(16个,23.2%);(5)低空切变型暴雨(2个,2.9%);(6)东北低涡暴雨(14个,20.3%).在所有个例中与台风有关的共有37个,超过一半,占总数53.6%.台风的远距离水汽输送或登陆台风北上与西风带系统相互作用是东北地区产生大暴雨或持续性大暴雨的重要环流条件.此外,东北低涡和西风槽前系统造成暴雨个例也比较多,也是东北地区大范围暴雨的重要影响系统,低槽冷锋暴雨和东北低涡暴雨也各分为4小类.低空切变暴雨的切变线一般在低层较为明显.上述分析表明,夏季东北地区暴雨过程种类繁多,情况较为复杂,且进入新世纪以来该区降雨过程较为活跃,值得深入研究.     

近五十年中国西北地区夏季降水场变化特征及影响因素分析

利用中国气象局信息中心提供的西北地区1951～2005年夏季月平均资料集和1958～2002年ERA40资料, 分析近五十年来西北地区夏季降水场的主要变化特征, 及与之相关的大尺度水汽输送和环流场变化, 讨论大尺度环流指数如涛动、 极涡、 赤道太平洋Niño3.4区海温与西北地区夏季降水的相关性。结果表明, 近五十年西北西部尤其是南疆的降水增多, 与西伯利亚 (50°N～60°N, 40°E～70°E) 上空位势高度增加和伊朗高原 (35°N～42.5°N, 60°E～75°E) 上空位势高度减少有很大关系。1987年后, 西北西侧水汽辐合也是该区降水增多的一个重要因素。西北东部降水受海温影响大。此外, 北大西洋涛动、 极涡面积可以反映近几十年来西北降水西增东减的年际波动。极涡面积大小与西北降水第一模态相关性尤其突出, 可以作为考察西北降水变化的一个重要指标。     

低涡过程对流云和降水结构特征及其环境条件分析

利用遥感及加密观测资料详细分析了2005年6月25～26日一次低涡过程对流云和降水的结构特征,并利用NCEP再分析资料以及实况风场资料分析了其形成的有利条件。分析表明：此次低涡过程中出现的中尺度对流云团（MCC）经历了十几小时的发展演变,云顶亮温低达-90℃,导致了局地暴雨出现,对流云和降水的分布有很好的对应但同时具有显著的时空分布不均匀性。对流云内部高空存在冰晶的大值区,云水含量也比周围环境丰富,冰晶下落过程中通过碰粘其它冰晶、碰冻云水导致了云内的可降水增多,播撒-供应机制起主要作用。而对流降水的“双峰“廓线结构表明暖雨过程非常强。此次过程有形成强对流非常有利的环境：强西南低空急流水汽输送和水汽辐合与高空偏西风急流的相互作用为对流云团和强降水的形成提供水汽和不稳定条件;低层不稳定区域上强垂直上升运动则提供了不可缺少的动力条件;中尺度辐合系统的形成是此次强对流产生的直接原因。