对流层上层斜压波包活动与2003年江淮流域梅雨的关系

利用NCEP/NCAR再分析和中国740站逐日降水资料,研究了2003年淮河流域梅雨期间对流层上层斜压波动的传播情况。结果发现,斜压波组织成波包向下游传播且具有明显的下游频散效应。波动起源于巴尔喀什湖西北侧,沿着西北-东南向的路径向东南传播,传至江淮流域大约需要3天。斜压波包所带来的扰动能量为江淮流域暴雨的发生发展提供了必要的能量积聚。通过与1998和1997年这两个梅雨年份的比较,发现1998年异常强梅雨年的斜压波包的活动特征与2003年的相似,但在梅雨降水非常偏少的1997年,未发现有明显的斜压波包向下游的传播。

2016年梅雨期间长江中下游强降水与对流层上层斜压波包的关系

2016年6—7月,长江中下游地区发生了自1998年以来最严重的强降水事件,造成了重大的经济损失。利用NCEP/NCAR再分析资料和中国2479站逐月及逐日降水资料,研究了2016年梅雨期间长江中下游地区降水与欧亚大陆对流层上层斜压波包活动的关系,并诊断了两者之间的信息流向。结果表明,梅雨期间的高频斜压波动具有明显的下游频散效应。波动起源于黑海,沿西北—东南方向于3—4 d后传至长江中下游地区。斜压波包为长江中下游地区强降水的发生提供了必要的能量。波作用通量矢量的分布表明,梅雨期间逐日均有来自西风带上游的扰动能量向长江中下游流域传播。而梅雨期间降水与斜压波包的信息流关系表明,二者之间存在信息传递。因此,3—4 d并源于黑海附近的斜压波包活动是2016年长江中下游梅雨期间异常降水的成因。这些结果为深刻认识长江中下游地区强降水事件发生的成因和有效预测提供了线索。

GCM模式中斜压波包的动力学特征

利用时间滞后相关和波包的复分解方法 ,分析了GCM模式资料 30 0hpa的经向风扰动。计算了波包的波长、波数、相速和群速等物理量 ,揭示了波包的基本动力学特征。斜压波包的波长为数千公里 ,相速为 10m s左右。波包包络的传播速度为相速的 2～ 3倍 ,下游发展仍是斜压波包的主要特征。同时 ,斜压波包在传播过程中显示出较好的相干性 ,即波包的包络能较长时间内维持其形状不变。详细分析了波包性质的季节变化和南北半球的差异 ,并将模式资料的结果与实测资料做了比较。

北半球夏季的斜压波包个例分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,使用局地能量诊断和三维准地转波动通量等工具分析了2002年北半球夏季的一次斜压波包过程。结果表明:波包发展的能量来源主要依靠斜压转换获得,频散项对波包的影响很小;波包进入衰减期以后,波包的东侧和南侧作为垂直方向的波动源,向下传播波动通量;向下的波通量进入对流层低层气旋范围,对气旋的维持起到重要作用。

南半球夏季长生命期斜压波包的观测研究

利用Hillbert变换和NCEP/NCAR再分析资料,研究南半球夏季长生命期的斜压波包的结构和传播特征。结果表明,波包位相速度平均为11.2°/d,波包的包络传播速度(群速度)平均约为25.4°/d,群速约为相速的2.3倍。波包的位相垂直分布在波包发展阶段、成熟时期和衰减阶段是不同的。在发展阶段,波包位相在对流层低层西倾;对流层低层至高层波包位相随高度是近于垂直的;在对流层高层,其位相又开始西倾。在波包成熟阶段,在对流层低层仍然是西倾,对流层中低层以上其位相近于垂直。在波包衰减阶段,其位相在整个对流层都是近于垂直的。波包传播过程中其能量随时间变化比较复杂。有时波包呈现出一次“增长-成熟-衰减”过程,但有时却呈现出多次“增长-成熟-衰减”过程。

非ENSO年夏季西风带波包活动特征及其对长江中下游强降水事件的影响:以1993年为例

利用Hadley中心海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和中国740站逐日降水资料,运用一点滞后相关等方法,分析了非ENSO年长江流域夏季降水特征,并以1993年为例探讨了非ENSO年波包活动特征及其对长江流域夏季降水的影响。结果表明:非ENSO年长江中下游地区夏季降水年际和年代际变化明显,20世纪90年代初强降水事件多发。在1993年,波包起源于里海南侧,自西向东向长江中下游地区传播,为长江流域夏季降水的发生提供了必要的扰动能量积聚。通过非ENSO年和ENSO年波包活动个例的初步对比,发现非ENSO年的南支波导作用较为明显,波包主要表现为自西向东传至长江中下游地区;而作为ENSO年的1983年,则存在一支明显的偏北波导,使波包沿着西北—东南向的路径向下游传播,最终到达长江中下游地区。这些结果有利于深刻认识非ENSO年长江流域夏季强降水事件的形成机理。