能量转化视角下一次引发冬季区域强对流的南支槽研究

2020年1月24—25日广西出现一次罕见区域性强对流,过程伴随近20年最大范围冰雹天气。南支槽异常发展东移是此次过程的扰动背景,提供了必要的热动力及水汽条件。基于波作用通量及多尺度能量诊断方法,利用常规观测资料、风云卫星资料、NCEP/NCAR以及ERA5再分析资料,从能量转化角度对此次引发区域强对流的南支槽过程进行研究。结果表明:整个过程中纬度和副热带西风急流均较历史同期偏强,有利于上游扰动向下游传播。欧亚大陆上空存在南北两支活跃Rossby波列。源自地中海一带的南支副热带西风急流Rossby波列对南支槽起到主要调控作用,Rossby波能量沿急流频散并在南支槽区辐合,促进了南支槽发展东移。源自北大西洋阻塞高压内部的北支Rossby波列则起到协同作用,促进了乌拉尔山冷槽发展及其与中东槽合并,从而增强了南支波列向下游的传播,进一步增强南支槽;天气尺度有效位能向天气尺度动能的转换以及由背景场向天气尺度的动能输送是南支槽天气尺度扰动发展的主要贡献项。动能的平流输送将获得的天气尺度动能在空间上再分配,维持南支槽稳定发展东移。在此背景下,天气尺度向对流尺度的降尺度动能串级是区域强对流最主要能量源,同时对流尺度有效位能向动能的稳定转换促进了中低对流层的对流扰动发生发展。

广西沿海一次冬季暖区暴雨的多尺度能量诊断

利用常规气象观测、多普勒天气雷达、风云2G卫星、ERA5再分析资料,基于多尺度子空间变换及局地多尺度能量分析方法,对2020年1月24—26日广西沿海一次漏报的暖区暴雨天气进行了诊断研究,结果表明:暖区暴雨期间南支槽前西南急流的暖湿输送为暴雨发生提供有利背景场;对流系统不断在越南东北部喇叭口地形作用下触发,受高层气流引导移入广西沿海一带造成明显降水;暖区暴雨的发生发展主要由对流尺度动能主导,两者演变具有较好的匹配关系;对流能量主要来源于对流层中、低层,而在对流层高层为能量的流失;背景尺度向对流尺度的动能转换贡献最大;对流层中层、低层背景流场的正压失稳主导了暖区暴雨的发展;对流层中层对流尺度有效位能向动能的浮力转换进一步促进了系统的发展;动能的空间输送使得对流动能在空间上均匀分配,有利于对流系统平稳发展,使其维持较长生命史并移动较远距离造成多地降水;天气尺度动能转换和气压梯度力做功的贡献很小,体现了暖区暴雨弱天气尺度强迫的性质。