浙江沿海地区一次东风扰动暴雨的成因分析

2010年7月24—27日浙江沿海出现一次东风扰动大暴雨天气过程。利用NCEP 1°×1°客观分析资料对引发此次暴雨天气的环流背景、影响系统和热力动力条件进行诊断,并就沿海地形对暴雨的影响进行数值试验。结果表明:(1)浙江位于大陆高压和西太平洋副高之间的低值区,这种"鞍形场"形势为暴雨发生提供了有利背景条件,海上低涡登陆后再度发展加强,低涡与副高间的东南风急流为暴雨产生提供了动量、水汽和热量条件。(2)暴雨过程水汽来自西太平洋和南海,水汽辐合集中在边界层,对流层偏南风越深厚,高层辐散和中层辐合越强,相当位温等值线上凸越明显,雨势越大。(3)暴雨区位于湿位涡正压项(MPV1)负值区和斜压项(MPV2)正值区等值线密集带叠加区,高层MPV1正值区与低层MPV1负值区的强度变化与暴雨中心雨势变化相对应。(4)沿海地形对暴雨增幅作用十分显著,迎风坡由于地形动力抬升使上升运动加强,中心雨量增加约40%。

热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压的个例分析

利用NCEP/NCAR1000—10hPa2.5°×2.5°日平均和每日4次再分析资料,分析了2003年6月19—25日热带对流层上空东风带扰动对西太平洋副热带高压东西向进退的影响。结果表明:热带对流层上空东风带扰动从对流层中低层伸展到50hPa高度附近,在200hPa上表现最为明显,在热力场上表现出“上暖强,下冷弱”的垂直分布特征。当西太平洋副热带高压南/北侧的东/西风带上的扰动在相向运动中抵达同一经度上时,对应于西太平洋副热带高压的异常东退。垂直涡度方程的诊断分析表明:在东风带扰动附近,涡度倾向效应贯穿于对流层整层到50hPa高度上,在200hPa高度附近表现最显著,当高层东风带扰动东/西侧的负/正变涡增强时,当东/西风带扰动在相向移动过程中,它们涡度倾向正值区在130°E南北打通时,西太平洋副热带高压出现突然东撤。涡度方程分析还表明,对于涡度倾向变化的贡献中,水平涡度平流的贡献最大、β效应的贡献最小;当东风带扰动附近的水平涡度平流和β效应增强时、且由β效应所引起的东/西风带扰动中的南、北风分量在130°E附近南北同相迭加出现“正压发展”时,有显著的正涡度增长,对应于西太平洋副热带高压的东撤。

与2003年梅雨期西太副高东西向运动有关的热带上空东风带扰动的结构和演变特征

利用NCEP/NCAR 1 000～10 hPa 2.5°×2.5°的再分析资料,分析了与西太平洋副热带高压(简称西太副高)东西进退相关系的热带对流层上空东风带扰动(简称EV)的结构和演变特征。结果表明:西太副高与其南侧的东风带扰动存在同时西进的过程,当西太副高南、北两侧的东、西风带上的扰动在相向运动中抵达同一经度上时,西太副高出现异常东退。热带对流层上空东风带扰动为中高层天气系统,它从对流层中层伸展到50 hPa高度附近,在200 hPa上表现得最为明显,在热力场上表现出"上暖强下冷弱"的垂直分布特征;在西太副高东退时,东风带扰动东西侧的辐散效应和垂直运动的性质发生了显著变化,东风带扰动中心附近的垂直速度场出现从上升运动到向下下沉运动转化的过程。

东风带扰动热力特征及其对西太副高东退影响的个例分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2003年6月22—25日西太平洋副热带高压(下称西太副高)西伸东退时热带东风带扰动附近大气热源的分布和演变特征,以及对西太副高西伸东退的影响和机制。结果表明,高层东风带扰动附近的非绝热效应分布和强度的突变影响西太副高西伸东退,当扰动中心西侧非绝热加热加强,扰动中心东侧西太副高区域冷却加强时,西太副高东退;潜热释放造成的非绝热效应在高层变化最为明显,非绝热变化的主要影响因子是垂直运动。总结了西太副高东退过程与东风带扰动系统热力联系的可能概念模型:东风带扰动处大气热力结构变化引发经向风场异常,使东风带扰动西侧高层有北风发展和强烈的上升运动,扰动东侧有整层的南风发展,有助于西太副高异常东退。因此,西太副高的西伸东退与热带东风带扰动系统的热力作用密切关联。

东风带扰动影响西太平洋副热带高压短期东西向移动的热力强迫分析

利用NCEP/NCAR 1 000～10 hPa 2.5°×2.5°日平均再分析资料,分析2003年6月22—25日热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压(简称西太副高,下同)短期东西进退的热力强迫过程,并探讨了相应机制。结果表明:东风带扰动附近非绝热效应分布和强度的变化影响着西太副高东西向的运动;西太副高短期东西向移动有趋"冷"的趋势,即西太副高向非绝热加热减弱或者非绝热冷却增强方向移动;在西太副高突然东退前后,东风带扰动东、西侧的非绝热加热效应出现明显的变化,主要体现为东风带扰动东侧非绝热冷却效应增强和东风带扰动西侧非绝热冷却效应减弱东退的特征,而且在对流层300 hPa高度附近表现最为明显;在非绝热加热效应影响因子中,垂直输送项最为重要,其次为局地变化项,水平平流效应最不显著,因此,垂直输送作用和局地变化作用引起的非绝热效应的变化是影响西太副高突然东退的主要原因。

梅雨期西太平洋副热带高压异常东退与东风带扰动关系的合成诊断分析

利用NCEP/NCAR日平均再分析资料,对梅雨期热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压短期东退的过程进行了合成诊断分析。结果表明:梅雨期西太平洋副热带高压(简称西太副高)的短期东退与低纬热带地区上空东风带扰动存在着密切的联系,本文给出了在西太副高异常东退前后东风带扰动的结构及其演变特征,揭示了东风带扰动所对应的正涡度减弱以及对流层高层北风加强发展对西太副高短期东退的指示意义;东风带扰动西侧上升运动的增强有利于西太副高的异常东退。全型垂直涡度倾向方程的诊断进一步表明:东风带扰动西侧的正变涡与西风带扰动东侧的正变涡南北打通有利于西太副高的异常东退;在东风带扰动的西侧,涡度平流是造成正变涡的主要因素;空间非均匀加热效应在500 hPa附近对流层中层对正变涡贡献最大;垂直运动项对正变涡的贡献为负。可见,梅雨期西太副高的短期东退受东风带扰动影响,其机制不仅表现在动力效应上,同时热力作用亦不可忽略。

夏季对流层上空东风带扰动的结构演变特征及其影响西太副高短期东退的机制分析

针对东风带扰动影响西太副高短期异常东退的过程进行了分析。首先给出以下事实:位于西太副高南侧的东风带扰动与西风带扰动接近同经度时,西太副高出现异常东退。10年的统计结果表明,此现象出现的频数很高。挑选典型个例进行合成分析表明:东风带扰动具有垂直尺度深厚,上暖下冷的特征,冷区贯穿对流层中低层;垂直运动与经向风的分布取决于周围环境场;东风带扰动与西风带扰动相向移动到同经度时,南北冷区打通,在纬向上形成暖-冷-暖的温度梯度,从而引发的经向风变化是导致西太副高异常东退的原因。用热力学方程对此温度梯度的形成进行讨论,结果表明,东风带扰动西侧与西风带扰动东侧的变温联接成的负变温带造成了该温度梯度;东风带扰动西侧负变温的形成主要来自温度平流项与绝热加热项的作用;西风槽东侧负变温主要来自绝热加热项与余差项的作用。

两次台风远距离暴雨过程的对比分析

利用常规高空、地面气象观测资料以及NCEP/NCAR 1°×1°逐6 h再分析资料,对2010年7月23—24日和2011年9月17—18日两次台风远距离暴雨进行对比分析。结果表明:两次暴雨过程虽然都受台风影响,但影响方式截然不同。前着台风直接通过低空急流将其附近的水汽、能量输送到暴雨区,降水效率高、强度大。后着台风作为扰动源,产生了类东风扰动并向西传播,在四川东部和青藏高原东部与西风带系统相遇,增大暴雨区气压梯度,诱发低空急流,增强暴雨区水汽辐合,同时延长西风带系统在暴雨区的停滞时间,造成降水时间延长。