2001—2015年4—9月九龙涡时空分布与动力热力特征

本文利用ERA5再分析资料,通过人工识别统计了2001—2015年4—9月四类不同生命史九龙低涡的时空分布,并对其生成前6 h动力热力特征进行了合成分析。结果表明:(1)2001—2015年4—9月四类九龙涡共有221个;维持时间小于4个时次的九龙涡(T_(1~2)JLV、T_(3~4)JLV)生成源地集中在27°~28.5°N、100°~101.5°E;维持时间为5~6个时次的九龙涡(T_(5~6)JLV)生成源地集中在29°~30.3°N、102°~103.5°E;维持时间不低于7个时次的九龙涡(T_(≥7)JLV)生成源地集中于28°~29.5°N、101.5°~103.5°E。(2)生成前6 h,九龙涡生命史越长,其生成源地高频中心周围的低层气旋性环流场更明显,500 hPa副热带高压位置更偏西偏北,200 hPa南亚高压范围更广。(3)生成前6 h,四类九龙涡高频中心周围中低层均为正涡度,低层呈东北-西南向分布,九龙涡生命史越长,其正涡度带越狭长且范围越广。(4)生成前6 h,四类九龙涡高频中心附近低层辐合而中高层辐散,九龙涡生命史越长,其水汽通量散度越强,且越往高层辐散强度越大,但最大辐散强度仍小于低层辐合强度。(5)生成前6 h,九龙涡生命史越长,其生成源地高频中心附近层结越不稳定,更有利于低涡的进一步发展和维持。

不同类型九龙涡的水汽输送与热力结构特征的对比分析

应用1989~2018年6~8月ERA-interim再分析资料,在西南涡之九龙涡新定义的基础上,通过观测、诊断、合成分析,深入研究了川西高原涡源子区域1和子区域2源地型、偏东型、东北型、偏南型九龙涡的水汽输送、热力特征及其变化。结果表明:(1)夏季九龙涡水汽主要来源于印度洋,受多尺度系统协同作用影响,源地型、偏东型、东北型生成区主要为西南水汽输送,偏南型则为西北水汽输送。伴随九龙涡生成,生成区水汽辐合逐渐加强,结束时次,移动型九龙涡在对应的移动方向下游具有异常的水汽通量辐合。(2)九龙涡涡区主要为热量消耗,其中源地型九龙涡热量消耗较大且无充足补给成为其消亡的原因之一,初生时次低层(高层)水汽消耗(增加),但发展后均为消耗;子区域1(子区域2)下垫面、环流影响复杂(简单),视热源、视水汽汇项垂直分布多样(单一),具有多个(一个)极值中心;辐射冷却和小尺度涡旋垂直输送可使视热源项中心高于视水汽汇项中心。(3)九龙涡的视热源、视水汽汇的大值区主要位于低涡东北部,且视水汽汇强于视热源,分别对应低涡强对流区和强夜发性;移动型的视热源和视水汽汇分布及变化一般都强于源地型,其中,子区域1的东北型、偏南型始终保持较强分布,子区域2的移动型和源地型初生时次差异不大,结束时次东北型显著增强。(4)源地型低涡的消亡最先表现为视水汽汇在低涡外围的减弱,而偏东型、东北型则在移动方向扩展、增强,形成视热源、水汽汇大值区,分别预示着九龙涡的减弱消亡和发展移动;偏南型西南侧有一热源大值系统,可能成为其偏南移出的外强迫因素。综上,区域和环境水汽、大气热力条件等异常变化与九龙涡演变密切相关,两者可能是九龙涡生成、消亡、发展、移动的重要原因。

持续东北移和在四川盆地停滞的九龙涡结构特征比较

利用实况观测资料、NCEP再分析资料和西南涡年鉴统计结果,普查近10年西南涡活动情况,将九龙涡移出涡源区后经四川盆地继续向东北方向移动的称为移出型,九龙涡移出涡源区后在四川盆地停滞少动的称为停滞型,着重分析移出型和停滞型九龙涡的环流形势以及热力、动力、水汽特征的演变和对比.研究表明:(1)200 hPa层,移出型的南亚高压主体位置较停滞型偏南,强度偏弱,高空急流位置较停滞型偏南,强度偏强,中纬度地区有低槽发展,九龙涡位于高空槽前、高空急流入口区的右侧,而停滞型九龙涡位于南亚高压东部脊线附近.(2)500 hPa层,移出型和停滞型在初始时中高纬度均为"两槽一脊"形势.移出型九龙涡随巴湖低槽加强而发展东移,停滞型九龙涡则是环流稳定的形势下发展增强.移出型九龙涡上空低槽强于停滞型,槽前西南气流引导九龙涡向东北方向移动.而停滞型为典型"东高西低"形势,九龙涡受副高阻挡长时间维持在四川盆地.(3)动力、热力、水汽特征方面,两类低涡形成时整层均为暖心结构,加强时低层转为冷心结构,高层维持暖心结构,感热和潜热加热在形成和加强时作用显著,移出型感热加热率强于停滞型,而潜热加热率则相反.移出型涡区有锋区存在,大气以斜压扰动为主,而停滞型加强时,涡区没有锋区配合,湿层厚度大于移出型,且有明显的湿舌配合.

西南涡之九龙涡的三维环流和动力结构特征

西南涡之九龙涡受多尺度过程影响,结构复杂多变。为了研究九龙涡的三维结构气候特征,利用ERA-interim再分析资料,在对九龙涡生成区合理细分为子区域1和子区域2的基础上,通过观测统计、合成分析、物理诊断等方法,细致深入地研究了1989-2018年夏季未移动的源地型和移动的偏东型、东北型、偏南型4类九龙涡的三维环流、动力结构特征。结果表明:(1)30年夏季共产生249例九龙涡,其中,源地型占75.5%、偏东型占13.7%、东北型占7.2%、偏南型占3.6%,4类九龙涡具有不同的局地高频生成中心,九龙涡主要沿其生成区及附近上空500 hPa主导风场的方向移动;九龙涡总数、4种类型个数子区域1都显著多于子区域2,且子区域1的九龙涡比子区域2的更容易向东北、偏南方向移出,但两子区域九龙涡向东方向移动的机率基本相同。(2)九龙涡水平尺度子区域1为300~500 km、子区域2为200~400 km;九龙涡上空温度为"下暖上冷"异常分布,暖层深厚,可达200 hPa以上,低层高度负异常区浅薄,最高仅到500 hPa,正涡度伸展较为深厚,可达500 hPa以上,且低层有向东扩展特征。子区域1九龙涡上空高度正异常区垂直向北倾斜明显,子区域2九龙涡上空温度正异常区垂直向南倾斜,且其强度、范围都大于子区域1;移动型九龙涡正涡度伸展厚度大于未移动型。(3)九龙涡强对流区沿中心多呈不对称偏东和偏北分布;源地型和偏东型在子区域1对流发展较弱,但在子区域2对流发展较强;九龙涡辐合辐散结构与对流相对应,对流越旺盛,其低层辐合、高层辐散越强烈。(4)不同区域、路径九龙涡的结构及演变具有明显差异性,这依赖于不同局地地形、运动方式、发展阶段下的不同物理特性,是在青藏高原以北的西风带、以东的副热带、以南的热带不同纬度大气耦合影响下,不同地形与环流多尺度相互作用的结果。

基于ERA-interim再分析资料的近30年九龙低涡气候特征

利用ERA-interim再分析资料,统计分析了1986年1月1日—2015年12月31日不同生命史九龙涡的时空分布特征和活动规律。结果表明:持续1—2个时次的九龙涡(T_(1-2)JLV)和3—4个时次的九龙涡(T_(3-4)JLV)初生高频中心位于27°—28.5°N,100°—101.5°E,持续5—6个时次的九龙涡(T_(5-6)JLV)初生高频中心位于29°—30.5°N,102°—103.5°E,持续时间大于7个时次的九龙涡(T_(≥7)JLV)初生高频中心位于28°—29.5°N,101.5°—103.5°E,生命史越长越易生成于四川盆地的西南部;九龙涡生成频数30年呈增长趋势,但近几年呈下降趋势;九龙涡生成频数随月份大致呈先增加后减少的变化趋势,1—5月随月份增加,5—12月随月份减少,5月最大,9月最小,3月T_(1-2)JLV生成最多,9月最少,4月T_(3-4)JLV生成最多,12月最少,6月T_(5-6)JLV、T_(≥7)JLV生成最多,1—4月无T_(5-6)JLV生成,12月T_(≥7)JLV生成最少,夏季九龙涡频数虽不是最高,但最易生成长生命史九龙涡,且最易移出源地;生命史低于24 h的九龙涡(T_(1-2)JLV、T_(3-4)JLV)夜发性不突出,生命史超过24 h的九龙涡(T_(5-6)JLV、T_(≥7)JLV)具有显著的夜发性特征;移出源地的九龙涡频数随月份表现出先增加后减少的变化趋势,1—6月随月份增加,6—12月随月份减少,6月移出源地的频数最多。T_(≥7)JLV的移动路径以偏东路径为主,6月后有东南路径和东北路径,T_(5-6)JLV移出路径只有偏东路径和东北路径,生命史小于24 h的九龙涡由于靠近统计区边缘地区也有可能移出源地。

西南低涡统计特征及对重庆暴雨的影响

通过对2012至2018年数据分析认为,西南低涡在上半年比在下半年生成数明显偏多。偏多年在孟加拉湾北部至高原南部有明显的气旋性偏转,盆地附近表现出北低南高的位势高度分布,利于西南低涡的生成。

2012-2017年不同涡源西南低涡多发的影响因素分析

利用NCEP/FNL 1°×1°再分析资料、地面观测资料、高空探测资料和西南低涡年鉴,通过分析2012—2017年不同涡源西南低涡的活动情况,对九龙涡、盆地涡、小金涡生成时间最多月份的各低涡生成前与生成时的风场、其它物理特性合成场进行合成分析与对比分析,得出了环境风场、冷暖空气与锋生作用对九龙涡、盆地涡与小金涡生成的影响。结果表明:(1)3—6月是西南涡生成与移出涡源的多发时段,西南涡中以九龙涡为主,盆地涡次之,小金涡易移出涡源。(2)九龙涡、小金涡的生成与偏南气流流入各自涡区的开口地形有关,但小金涡流入的气流比九龙涡强,盆地涡生成与切变线有关。(3)九龙涡、小金涡的生成还受高原背风坡地面加热与西南气流影响,与暖平流区内有正的非热成风涡度有关,但九龙涡所处的暖平流区范围比小金涡的大,强度远不如小金涡,盆地涡的生成与涡区内有斜压性增强有关。(4)九龙涡、小金涡、盆地涡的生成与各自涡区内锋生强度增强有关,但各自影响锋生作用的因素不同,小金涡的生成主要受非绝热变化过程影响的锋生作用,九龙涡的生成受非绝热变化过程影响为主,以及水平、垂直运动共同影响的锋生作用,盆地涡的生成受垂直运动影响为主,以及非绝热变化过程共同影响的锋生作用。