一次高原低涡与高原切变线演变过程与机理分析

对一次东移高原低涡减弱、高原切变线生成并在有利的环流背景下东南移,进而引发川渝强降水的高原切变线生成机制以及演变过程进行了初步分析。首先引入描写热带气旋的Okubo-Weiss(OW)参数(VOW)来定量表达低涡、切变气流中旋转和变形的相对大小,确定高原切变线的潜在生成区域和发展状况。得出在高原切变线生成阶段,500 h Pa等压面上VOW值由正转负,VOW负值带可以很好地指示高原切变线的潜在生成区域。VOW负值强度与高原切变线强度有很好的相关性。高原切变线上以VOW负值中心为主,但也会存在正值中心,说明在切变线上也会有气旋性涡度。此个例高原切变线以伸缩变形为主,高原切变线沿变形场的拉伸轴分布。然后通过涡度方程和总变形方程进一步分析了高原低涡减弱、高原切变线生成的动力机制。高原低涡的减弱、消失主要受散度项的影响,时间演变分析表明系统由强气旋性涡度的高原低涡演变为强辐合性的高原切变线。总变形方程中的扭转项对高原切变线的生成贡献最大,其次为水平气压梯度项,散度项最小;当高原切变线上以拉伸变形为主时,不利于其上高原低涡的发展,切变线可能是影响低涡发展的背景流场。

青藏高原低涡的演变机理、多尺度变化及其对全球地震活动的制约

本文系统阐述青藏高原低涡的演变东移机理、青藏高原低涡的演变机理、多尺度变化及其对全球地震活动的制约关系。

两次高原低涡东移特征及发展机制动力诊断

应用NCEP再分析资料,进行物理量计算,并结合地面和探空气象资料以及卫星探测资料,从动力学角度分析2008年7月19—22日和2007年7月29日—8月1日两次高原低涡东移特征及演变机制,获得低涡东移发展或减弱的一些特征和机理认识。研究结果表明,低涡东移过程中,正涡度东传特征明显。低涡东移过高原后呈维持加强趋势,表现为低涡过高原前,深厚的正涡度层配合深厚的上升运动,以及对流层中低层较强的辐合;低涡过高原后,正涡度强度增加,对流层中低层的辐合、上升运动增大,对流层中高层的辐散增加。而低涡东移后呈减弱趋势,表现为正涡度强度、垂直上升速度较东移发展低涡要弱;低涡过高原后,正涡度强度减弱,整层的辐合上升运动减弱明显。低涡东移过高原,与低涡发展密切相关的正涡度带的维持、发展或减弱的动力机制主要受控于总涡源的发生、发展与减弱。辐合辐散流场维持发展,对总涡源有较大影响,对低涡维持发展有重要作用;地形的动力作用使其大地形后的背风坡更易低涡发展;涡区附近及以北盛行偏北气流有利于低涡发展;垂直涡度输送不利于对流层中低层低涡加强。分析还表明,冷空气触发大气不稳定能量释放,是低涡发展的重要机制;冷暖空气交汇导致辐合流场的维持和加强,是低涡得以维持和加强的重要因素。

一次东移高原低涡的天气动力学诊断分析

利用地面和高空常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料以及时空分辨率较高的TBB资料,对造成我国长江流域强降水的一次高原低涡东移过程进行了天气学和动力学诊断分析。主要分析了低涡移动、降水分布及水汽输送、假相当位温和湿位涡等物理量。分析表明:此次高原低涡随其东部低槽移出高原,降水主要发生在低涡的东半侧并在低涡移出高原后增强。当低涡与热带气旋合并时,产生强降水.造成了长江流域的汛情。卫星TBB图与降水时段和落区对应较好。水汽通量散度场的分布较好地反映了水汽的集散情况,其辐合区与降水区相对应,强辐合中心与强降水中心一致,且强降水中心位于850 hPaθ_(se)等值线密集区和500 hPa的高能区。低涡降水的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡正负区的叠置是低涡暴雨发展的有利形势,强降雨区发生在对流层低层湿位涡正压项的正值区东北和东南侧零线附近,而湿位涡斜压项的负值区对暴雨的落区和移动有一定指示意义。

一次高原低涡东移引发强降水过程的数值试验

以2008年7月20-22日一次高原低涡东移出高原例,利用MM5中尺度模式进行数值试验,分析冷空气和南北风强度变化对低涡维持和发展的影响以及对伴随的强降水过程的影响,探讨高原低涡发展维持机制和降水发生机制。分析结果表明:对流层中低层冷空气势力强弱较南北风场变化对降水落区和强度、低涡维持和发展,以及涡区物理量特征都有着更大的影响。适度的冷空气入侵有利于低涡的维持与发展,而过强的冷空气入侵,不利于辐合上升运动的维持,并降低大气的饱和程度,使高原低涡强度迅速减弱,过程降雨量明显减少。

一次高原涡东移引发江淮强降水的动热力机制分析

利用ERA5(0.25°×0.25°)逐小时再分析资料,TRMM卫星降水资料和FY-2E卫星黑体亮温(TBB)资料等,探讨了2017年7月7-9日的一次移出高原涡形成发展的环流背景和移动特征,以及引发江淮流域强降水的动热力机制,并应用HYSPLIT4模式追踪江淮流域强降水的水汽源地。结果表明:此次高原涡生成于高原中部,先向东南方移动,到达四川中部后转为东北向移动,生命史为39 h。200 hPa南亚高压和高空急流强度较强,低涡位于高空急流入口区右侧的辐散区,促使低涡形成和发展。500 hPa低涡前部的负变高中心以及西太平洋副热带高压边缘的西南气流引导低涡的东移和转向。低涡移出高原后处于高空槽前正涡度平流造成的减压区,加之大地形背风坡有利于气旋性涡度增强,低涡得以发展。低涡下高原后沿江淮切变线移动,槽后的冷空气与携带孟加拉湾和南海水汽的偏南气流汇合,在锋生作用下低涡发展为江淮气旋,降雨量迅速增强达到大暴雨标准。高低空急流的耦合和低层对流不稳定的发展加强了动力抬升作用,有利于江淮强降水的形成。强降水的水汽源地主要为南海和孟加拉湾,降水最强时段对应辐合上升运动最强,对流云发展旺盛使降水得以维持。

一次高原东移MCS与下游西南低涡作用并产生强降水事件的研究

基于加密自动站降水、葵花8卫星和ECMWF ERA5再分析等多种资料,本文对2018年6月17日08时至18日22时(协调世界时,下同)一次青藏高原(简称高原)中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,简称MCS)东移与下游西南低涡作用并引起四川盆地强降水的典型事件进行了研究(四川盆地附近最大6小时降水量高达88.5 mm)。研究表明,本次事件四川盆地的强降水主要由高原东移MCS与西南低涡作用引起,高原MCS与西南低涡的耦合期是本次降水的强盛时段,暴雨区主要集中在高原东移MCS的冷云区。高原东移MCS整个生命史长达33 h,在其生命史中,它经历了强度起伏变化的数个阶段,总体而言,移出高原前后,高原MCS对流的重心显著降低,但对流强度大大增强。在高原MCS的演变过程中,四川盆地有西南低涡发展,该涡旋生命史约为21h,所在层次比较浅薄,主要位于对流层低层。西南低涡与高原MCS存在显著的作用,在高原MCS与西南低涡耦合阶段,两者的上升运动区相叠加直接造成了强降水。此后,由于高原MCS系统东移而西南低涡维持准静止,高原MCS与西南低涡解耦,西南低涡由此减弱消亡,东移高原MCS所伴随的降水也随之减弱。涡度收支表明,散度项是西南低涡发展和维持的最主导因子,此外,倾斜项是800 hPa以下正涡度制造的第二贡献项,而垂直输送项则是西南低涡800hPa以上正涡度增长的另一个主导项,这两项分别有利于西南低涡向下和向上的伸展。相关分析表明,在西南低涡发展期间,高原MCS中冷云面积(相当黑体亮度温度TBB≤-52°C)可以有效地指示西南低涡强度(涡度)的变化,超前两小时的相关最显著,相关系数可达0.83。

一次东移高原低涡对降水影响的个例研究

为了研究高原低涡发展与降水雨带之间的联系。利用ERA5再分析资料、FY-2E卫星TBB数据、TRMM降水资料,对2016年6月28日至7月1日一次高原低涡影响青藏高原地区降水过程进行分析研究,详细诊断了此次低涡发生、发展过程中空间结构及演变特征,并探讨了低涡对降水的影响。结果表明:随着高原低涡的东移发展中小尺度的对流云团逐渐合并发展最终形成气旋式环流的螺旋云带;较强的降水区域主要出现在低涡南侧,并且随着低涡的东移逐渐向东向南扩展,降水强度也随之增大。

准平直长路径与多折向路径东移高原涡的环境场特征

利用1998—2018年NCEP/NCAR全球最终分析数据、大气观测资料、青藏高原低涡切变线年鉴,采用合成方法分析了准平直长路径和多折向路径东移高原低涡的环境场特征,探讨了低涡折向的主导因素。结果表明:准平直长路径低涡、多折向路径低涡长时间活动的共同环境场特征是有明显影响低涡活动的天气系统,副热带高压(简称副高)位于高原低涡东南方,高原低涡以北上空伴有东、西段急流;低涡有正涡度平流输入,高原低涡上空为辐散区,高空高位涡下传到低涡。同时,二者环境场特征存在明显差异,多折向路径低涡伴有较强的热带低压活动,是在副高、西风带天气系统、热带低压相互作用的环流背景下,高原涡东移受阻而折向;准平直长路径低涡是在西风带天气系统为主导的环流背景下向东移动;准平直长路径低涡受冷空气、西南气流与高空锋区的影响比多折向路径低涡强,造成了准平直长路径低涡的正涡度平流、位涡、斜压性、高空辐散比多折向路径低涡强。多折向路径低涡折向的主导因素是环境场条件使低涡在减弱、东移受阻的情况下高空高位涡中心在低涡西部上空,高位涡下传使低涡加强的强正位涡异常区出现在低涡西部,低涡移向低涡加强的区域。

夏季青藏高原低涡研究进展述评

高原低涡是造成我国暴雨的重要天气系统之一。本文在简要介绍第一次青藏高原科学试验及以前研究工作的基础上,重点介绍了第二次青藏高原科学试验及近年来的一些主要研究成果,包括高原低涡的活动特征、高原低涡发展东移的机理、高原低涡发展东移的大尺度条件及高原低涡的结构特征等,并指出了目前高原低涡研究的局限性和待改进的方向。

一次冷性停滞型西南低涡结构的演变特征

利用常规气象观测资料、NCEP(National Centers for Environmental Prediction,美国国家环境预报中心)再分析资料、雷达资料、卫星以及区域站资料等对2015年8月16日08:00(北京时,下同)至18日20:00四川盆地持续性大暴雨过程作了系统分析。结果表明:在西太平洋副热带高压(下称西太副高)阻塞形势下,高原涡东侧和西太副高西北侧的正涡度平流共同为西南低涡提供动力条件,前侧温度槽叠加在中低层暖性浅薄天气系统上加强了对流不稳定,冷空气缓慢侵入造成冷性停滞型西南低涡持续发展;西南低涡中的降水通过凝结潜热释放作用与西南低涡相伴增强;西南低涡成熟阶段,高低层正涡度柱几乎垂直耦合,水平流场形态上表现为近圆形,700 hPa温度、水汽及能量场均表现为"S"形非对称形态,有利于中低层维持向东北部的暖湿输送机制,这是纬向降水强于经向的重要因素;盆地地形条件下,纬向降水主要是中心中尺度对流系统MCSs(Mesoscale Convective Systems)两次稳定发展的结果,降水集中在西南低涡暖切变线南侧,地面静止锋附近,而经向降水主要是两次冷锋MCSs降水,位于西南低涡低槽前部;西南低涡中MCSs活动分为八个阶段,在动力机制维持情况下,西南低涡南侧MCSs通过影响水汽输送对中心MCSs发展形成制约机制,西南低涡东北部和东南部降水呈现此消彼长的"跷跷板"发展特征。

初夏东北移高原低涡活动特征

高原低涡是青藏高原(简称高原)的主要降水系统,其移出高原后,往往会在高原下游地区造成大到暴雨甚至大暴雨。低涡移出高原后的移动方向主要有东移、东北移等。本文基于1979—2018年高原低涡数据库,选取初夏(6月)东北移低涡为研究对象,依据其移出位置,将其分为偏西型低涡(简称Ⅰ类低涡)和偏东型低涡(简称Ⅱ类低涡),对两类东北移低涡的源地、结构、环流及其对降水的影响等方面进行了统计分析,并与东移低涡进行了对比。结果表明:东北移低涡源地较东移低涡偏北,Ⅰ类低涡主要生成于高原西北部,而Ⅱ类低涡存在3个主要源地。移出高原后,Ⅰ类低涡最大上升运动主要出现在低涡东北侧,而Ⅱ类低涡同东移低涡相似,上升区主要位于低涡东南侧。低涡在高原上的移动方向及移出位置主要受到200 hPa中纬度引导气流的影响,移出高原后的移动方向则主要受500 hPa高原以东槽脊的影响,其中河套高压脊对东北移低涡的阻挡作用尤为重要。低涡移动速度受海拔高度差和移动方向的共同影响,移出高原前Ⅱ类低涡与东移低涡移动速度明显快于Ⅰ类低涡;移出高原后两类东北移低涡平均移动速度较东移低涡更慢。Ⅰ类低涡移出后主要影响河西走廊地区,且降水以小雨为主;Ⅱ类低涡主要影响西北地区东部,其中近七成的低涡会引起大到暴雨。

长江中下游暴雨频繁 初台风强度弱形成晚

概况 华北晴热少雨,江南、华南气温高,光照足,东北、西北温度低,阴雨多,长江中下游等地暴雨频繁,初台风形成晚是本月天气的主要特点。 常言道:“有钱难买五月旱”。本月北方冬麦区多晴热少雨天气,对小麦的成熟和收获较为有利,大部地区降雨15—80毫米,较常年偏少二至八成,山东旱情仍持续。与此相反,陕西和陇东月降水量明显偏多,达80—110毫米,中、下旬又多阴雨天气,