梅雨期青藏高原东移对流系统影响江淮流域降水的研究

利用GOES-9和FY-2C卫星TBB资料、1°×1°的NCEP再分析资料以及常规地面观测资料对2003和2007年梅雨期内青藏高原东移对流系统影响重庆、四川以及江淮梅雨锋地区降水的主要方式作了研究。结果表明,2003和2007年梅雨期内,青藏高原东移对流系统影响下游地区降水主要存在4种方式:(1)高原上的动力辐合中心伴随高原对流系统东移,影响所经地区的降水,该种影响方式较为常见,持续时间较长,影响范围较广。(2)高原对流系统移出高原后在四川盆地引发稳定少动的西南低涡,触发一系列暴雨过程,此种影响方式持续时间较长,主要影响地区为四川和重庆(往往会造成强度很大的暴雨),当西南低涡以东盛行较强西南风时,向梅雨锋的动能输送较强,这十分有利于梅雨锋地区对流活动和降水的加强。(3)高原东移对流系统在四川盆地触发西南低涡,西南低涡生成后,在引导槽的作用下沿梅雨锋东移,沿途引发一系列暴雨,此种影响方式持续时间最长,波及范围最广。(4)对流系统东移出青藏高原后直接影响下游地区,此种影响方式最为常见,但其影响时间最短,强度最小。对环境场的分析表明,高原强对流往往发生在500hPa影响槽槽区附近的上升运动区,当200hPa高空急...     

典型梅雨暴雨系统的云系及其相互作用

利用GOES-9红外云图和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,分析了2003年6月29日～7月12日长江中下游一次典型梅雨期间暴雨系统的云系成员及其相互作用.结果表明:(1)梅雨暴雨系统的云系成员主要有四个,它们是梅雨锋云系、西风带短波槽云系、青藏高原东移扰动云系和季风云涌.这些云系成员都可以影响到梅雨锋云系的形状和强度,对梅雨锋云系的建立或重建都起到重要的作用.(2)梅雨云系成员是相应的天气系统相互作用的产物,副热带高压决定梅雨锋云系的位置,因此也决定了暴雨发生的区域.适当强度的高空槽可以诱生梅雨气旋,产生锋面气旋暴雨.高原东移扰动云系如果受高原槽的引导可以移出高原,同时也诱生西南低涡并移出四川盆地,高空槽和低涡共同作用造成了沿途暴雨.季风云涌在副高东退的情况下,就有可能北上和梅雨锋云系连在一起.不同的云系成员和梅雨锋云系相互作用的结果形成不同的云系分布.     

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2003年淮河大水天气分析与研究；长江中下游梅雨锋暴雨野外科学试验；神奇的青藏高原；长江流域梅雨锋暴雨灾害研究。     

与强对流相联系的云系特征和天气背景

对2005—2011年造成高影响的一些强对流天气过程,按其云系特征和天气背景分为冷气团内部型、西风槽或冷涡云系尾部型、梅雨锋或切变线云系上嵌入型和高原东移高空槽云系型4种类型。冷气团内部型强对流发生在锋面或切变线云带后部的晴空区内,沿高空西北气流下滑的积云簇或向东南方向移动的短波槽是其发生的关键因子。西风槽或冷涡云系尾部型强对流发生于云带的尾部,云带后部干气流的反气旋式侵入是其主要特征。梅雨锋或切变线云系上嵌入型强对流出现在梅雨锋或切变线上,云带的北边界因常与高空急流相平行而比较清楚,强对流云团出现时云带北部的急流与高空的反气旋脊线距离较近。高原东移高空槽云系型强对流的关键影响系统是从青藏高原东部移出的短波槽云系,从水汽图像上可以看到其后部常有暗区或暗带相伴。     

季风梅雨带水汽输送与动力强迫源结构

对长江流域季风梅雨水汽输送特征、长江流域夏季旱涝过程与强信号强迫源(青藏高原与低纬海洋)遥相关动力结构以及季风梅雨过程水汽输送源汇结构等有关研究成果及观点进行综述，给出季风梅雨水汽输送流型与强迫源遥相关物理图像，即由青藏高原动力强迫效应形成的低纬海洋-高原-长江流域远距离水汽输送流型，以及海洋强信号区(南海、西太平洋暖池、赤道东太平洋等区域)热力异常构成长江流域梅雨期洪涝、暴雨等灾害性气候异常特征。研究结果揭示了长江流域洪涝及其暴雨形成过程二维Rossby波列或低频波传播能量的动力机制。     

梅雨锋上暴雨云团活动的个例分析

在夏季青藏高原上低层没有辐合带和对流系统活动时,在高原东坡下午有对流云发展。在有利的地形条件下,这类对流云团可发展成中-a 系统,东移进入梅雨锋云带。在长江中游复杂地形区域中-a 尺度对流云团只具有较复杂的中尺度对流组织和较复杂的消、长更替等过程。这类中尺度云团有时停滞,有时发生跳跃性迁移。当梅雨锋云带上对流降水逐渐活跃和加强时,在对流层下部有冷带和温度锋区出现,并且当有一个强的中-a 尺度暴雨云团发展起来之后,可以在梅雨锋上形成3～4个中-a 尺度暴雨云团。同时在梅雨锋南侧低层不稳定区的中-α尺度对流云团移入梅雨锋云带时,容易引起强的中-α尺度云团发展。     

2007年梅雨锋降水的大尺度特征分析

2007年6-7月在华南、长江中下游以及淮河流域先后出现东西走向静止锋暴雨,引起粤东和淮河流域洪涝灾害.分析了这3个地区静止锋暴雨的动力学、热力学结构的异同点.2007年7月引起淮河洪涝的主要强降水是7月8-9日的暴雨,分析了引起这场强暴雨的大气环流特征以及梅雨锋深厚的锋生过程和气旋生成过程.主要结论为:(1)华南前汛期降水、长江梅雨期降水以及淮河强降水出现时东西向静止锋在动力学和热力学的结构相同,可通称为"梅雨锋".(2)2007年淮河静止锋暴雨的出现,是由于中国东部上空有深厚高空槽发展,诱导梅雨锋上气旋生成过程和深厚的锋生过程.气旋生成过程和锋生过程使梅雨锋上出现强烈的上升运动,形成了致洪暴雨.     

近年来影响我国东部洪涝的高原东移涡环流场特征分析

利用NECP再分析资料,对1998—2004年间5次影响我国东部地区严重暴雨的高原东移涡过程的对流层中上层环流场特征进行了分析,指出了影响高原低涡东移出高原的四种天气系统类型:北槽南涡型、切变线、切变流场及西风槽前部;揭示了高原低涡东移出高原与500 hPa上的冷空气、副热带高压位置、200 hPa上的南亚高压及西风急流之间的关系;获取了高原低涡东移出高原的强信号,为高原东移涡暴雨预报提供了科学依据。     

2016年和1998年长江中下游梅雨季风环流异同点及物理机制对比分析

对比强厄尔尼诺次年2016年和1998年长江中下游梅雨季风环流异同点,并探讨其物理机制,结果表明:（1）2016年梅雨集中期和1998年两段梅雨期季风环流有诸多相似特征:西北太平洋副热带高压（副高）偏强偏西、南亚高压偏强偏东、孟加拉湾到南海西南季风偏弱;此外,华北东部到江淮均有冷槽维持;副高持续稳定地将西南季风引导至长江中下游形成强西南暖湿气流,并与来自冷槽的北方南下干冷空气辐合,在高层辐散形势配合下形成强降雨。（2）三段梅雨期,青藏高原附近均为高压脊控制,受暖平流及高原热源、梅雨凝结潜热等因素影响,青藏高原到江南、华南一带大气中高层呈大范围强温度正距平;印度尼西亚群岛附近洋面为海温正距平,对流和热源偏强;这是季风环流相似特征形成的两个重要因素。（3）2016年梅雨集中期,青藏高原暖脊最强,东部冷槽最浅,海温正距平范围最大最北,因而南亚高压和副高位置最北,梅雨雨带也最北;梅雨集中期的结束与冷空气减弱以及台湾以东洋面等海域海温正距平显著增强引起超强台风“尼伯特”登陆有关;7月第4候之后,菲律宾以东洋面、南海及东海海域海温正距平增强,对流活跃,导致7月21日之后副高显著偏北;因而没能出现第2段梅雨集中期。（4）1998年7月中旬至8月初,青藏高原上空高压脊较浅,北部呈位势高度负距平,冷空气势力较强,温度偏低,东部冷槽深,西北太平洋海温正距平区域维持不变,故南亚高压和副高异常偏南,从而出现第2段梅雨。     

梅雨锋的典型结构、多样性和多尺度特征

在天气尺度梅雨锋的天气学定义基础上,利用GMS-5静止卫星红外云图、常规气象探空资料、NCEP再分析与最终分析资料对2002年长江流域典型梅雨期6月26—28日和二度梅期间7月23日、1998年5月梅雨与7月二度梅共4个梅雨锋个例进行了分析与比较,归纳了梅雨锋结构多样性;并着重对典型梅雨期的梅雨锋发展过程、水平以及垂直结构进行了多种物理量场(包括风场、温度场、急流、锋区、假相当位温、散度、垂直速度、静力稳定度等)的综合分析。结果表明,不同的个例,不同的地区和时期,一次梅雨过程的不同阶段,梅雨锋的结构和性质都有可能不同,它可以从比较接近极锋的性质过渡到接近赤道锋的性质。在水平结构上梅雨锋是在高、低纬度不同尺度的环流系统共同作用下形成的,从而造成了梅雨锋结构具有丰富的多样性。对典型梅雨锋结构进行综合分析表明梅雨锋对流层中下层锋面由强假相当位温水平梯度形成;梅雨锋南侧为暖湿气团、北侧为变性气团;梅雨锋南面为西南季风、北面为偏东气流;梅雨锋的上升运动和强降水主要发生在梅雨锋的前沿;梅雨锋上方对流层上半部存在与副热带高空急流相配合的高空副热带锋;对流层上部的高空热带东风与副热带高空西风急流构成了梅雨锋降水的高空辐散流场。根据典型期梅雨锋以及二度梅倾斜型梅雨锋的对流层上、中、下水平环流特征,给出了梅雨锋的多尺度概念模型,主要包括中低纬度系统相互作用、对流层高层的行星尺度的环流系统副热带高空西风急流、高空热带东风急流与南亚高压、对流层中层的副热带高压与北方的短波槽以及对流层低层的行星尺度季风和切变线。     

我国长江中下游梅雨锋暴雨研究的进展

我国长江中下游梅雨锋暴雨研究在最近五年中取得了明显的进展，其中有：第一，提出了基于多种实时观测资料的梅雨锋暴雨的多尺度物理模型；第二，建立了梅雨锋暴雨的天气学模型；第三，提出了梅雨锋的详实结构及其维持机理；第四，提出了多种中尺度暴雨的定量卫星遥感反演理论和方法，并形成一系列新的反演产品；第五，成功地研究了双多普勒雷达同步探测和反演中尺度暴雨三维结构的理论和方法；第六，发展了配有三维变分同化系统的中尺度暴雨数值预报模式系统，在2003年淮河抗洪救灾中发挥了积极作用。     

1998年青藏高原东侧边界层风场与长江暴雨洪水的关系

应用1998年6～8月四川省和重庆市探空资料,分析了青藏高原东侧大气边界层风场演变与长江上游暴雨和长江洪水的关系.结果表明:1998年夏季长江上游的暴雨天气与高原东侧成都边界层风场变化密切相关,当成都边界层为东北风时,高原东侧边界层维持气旋式偏东流场,长江上游未来产生暴雨等强对流天气;当为西南风等其他风向时,高原东侧边界层维持反气旋式偏南流场,未来是无降水天气;高原东侧边界层的动力激发作用是1998年长江上游暴雨产生的重要机制.并且,再次证明了西邻青藏高原的成都是长江上游天气变化关键点的观点.     

CHARACTERISTICS OF MESOSCALE FLOOD-MAKING TORRENTIAL RAIN SYSTEM SIMULATED BY HIGH RESOLUTION LIMITED AREA MODEL—NUMERICAL SIMULATION OF A HEAVY RAIN PROCESS DURING MEIYU SEASON IN 1991*

An experimental work on the transplant of high resolution limited area model(HIRLAM) isfirstly introduced into China.For the implementation,first of all is to adjust a new geographicalcoordination and to remove the instability caused by the Tibetan Plateau,the roof of the world.Then,we have applied this model to simulate a flood-making torrential rain process which occurredin the Changjiang-Huaihe River Valley in July 1991.That revealed the formation,development andmovement of a mesoseale heavy rain system which had made a disastrous flood event in the middleand lower reaches of Changjiang River Valley.The result encourages us to use the HIRLAM for the researches on the Meiyu belt,the salientfeature of precipitation of East Asia,and the numerical prediction of heavy rains in China.     

冬季积雪对我国夏季降水预测的评估分析

根据高原积雪和高纬积雪与我国夏季降水相关分析的结果，将高原积雪和高纬积雪作为独立因子分别对我国夏季降水预测做了检验，结果表明：高原积雪较高纬积雪效果要好，冬季高原积雪异常偏多时，长江流域夏季易发生洪涝，这也是预测汛期降水的一个重要信号。     

1998年夏季中国暴雨洪涝灾害的气象水文特征

文章分析了1998年夏季我国长江、嫩江、珠江流域发生的严重洪涝灾害的气象、水文特征及其成因。6月中、下旬珠江、长江、嫩江流域出现了持续性强降水, 局部地区下了大暴雨; 7月下旬长江流域出现了“二度梅”, 湖南、湖北和江西省普降暴雨; 8月上半月嫩江流域再次出现持续性强降水。频繁的强降水使长江、嫩江、华南西江等干、支流水位迅猛上涨, 支流河水不断涌入干流, 使得干流洪峰迭起。雨水和洪峰迭加, 引发了百年一遇的大洪水。1998年7月副热带高压南落是造成长江流域“二度梅”的主要原因。副热带高压、南海季风涌、中高纬冷空气和从青藏高原东移的中尺度对流系统 (MCS) 等4个因子的最佳组配, 有利于长江流域出现持续性强降水。     

CHARACTERISTICS OF MESOSCALE FLOOD-MAKING TORRENTIAL RAIN SYSTEM SIMULATED BY HIGH RESOLUTION LIMITED AREA MODEL—NUMERICAL SIMULATION OF A HEAVY RAIN PROCESS DURING MEIYU SEASON IN 1991

An experimental work on the transplant of high resolution limited area model(HIRLAM) isfirstly introduced into China.For the implementation,first of all is to adjust a new geographicalcoordination and to remove the instability caused by the Tibetan Plateau,the roof of the world.Then,we have applied this model to simulate a flood-making torrential rain process which occurredin the Changjiang-Huaihe River Valley in July 1991.That revealed the formation,development andmovement of a mesoseale heavy rain system which had made a disastrous flood event in the middleand lower reaches of Changjiang River Valley.The result encourages us to use the HIRLAM for the researches on the Meiyu belt,the salientfeature of precipitation of East Asia,and the numerical prediction of heavy rains in China.     

持续性梅雨锋暴雨的环流特征分析

重点分析了1999年梅雨季长江中下游地区暴雨集中期大尺度环流特征和主要影响天气系统.认为该期间发生的持续性暴雨是在一种特定的大尺度环流背景下发生的.主要表现为:(1)副高活动有明显的阶段性西进、滞留、东撤,这一特征与中高纬度天气系统的活动密切相关,副高活动直接影响低空急流的水汽输送路径及降水强度;(2)华北高压坝的建立有利于切变线北侧维持偏东风气流,对锋区的稳定起重要作用;(3)高原南侧生成的低涡在沿切变线东移过程中逐渐加强,使梅雨锋中的对流活动加剧,降水加强.     

青藏高原异常雪盖和ENSO在1998年长江流域洪涝中的作用

1997/1998年冬季青藏高原大部地区积雪异常偏多，出现了历史上罕见的严重雪灾。作者在回顾关于青藏高原雪盖与中国季风雨关系的基础上，分析了1998年夏季各月中国东部降水分布和主要雨带移动的特点，并与青藏高原多雪年夏季我国主要雨带活动的统计特征进行对比分析，探讨了1998年夏季长江流域洪涝的成因。结果表明，1998年夏季降水的一些重要特征:如6月强降雨出现在湖南、江西、浙江一线，7月二度梅发生在湖南北部、湖北南部、江西北部一带，8月长江上游、汉水流域和黄淮地区降水频繁，以及夏季我国主要雨带北移明显推迟，都与多雪年的情况非常相似。突出地反映了1998年夏季长江流域洪涝的发生，前期冬季青藏高原出现的积雪异常起着重要的作用。多雪年夏季西太平洋副热带高压北移也明显偏迟，致使中国主要雨带持续偏南，造成长江流域降水异常偏多。另外，分析表明，它还与1997年强厄尔尼诺的共同作用有密切关系。