【类型】学位论文
【题名】2003年江淮流域梅雨期暴雨过程的诊断分析和机理研究
【作者】 姚秀萍
【关键词】 暴雨过程 发生机理 高位涡侵入 干冷空气活动 东风带扰动
【学位授予单位】中国科学院大气物理研究所
【摘要】2003年夏季梅雨期江淮地区出现了继1991年以来的强降水过程，造成了重大损失，引起了气象学家的高度关注。本文利用NCEP/NCAR再分析资料、GOES-9卫星和TRMM卫星观测资料以及全国气象台站降水量资料，分析了干冷空气活动、热带低纬天气系统活动对梅雨暴雨过程的作用和机制；针对梅雨期首场暴雨过程的特殊性及其在梅雨期天气预报上的重要性，揭示了2003年梅雨期首场暴雨(或低涡降水)过程天气系统的结构演变及其发生发展的热力和动力机制。主要结论如下：<br> 1.干冷空气活动与梅雨期暴雨过程密切相关<br> 梅雨期间，干冷空气从中高纬度南下或从中高层下降；每次干冷空气活跃对应于一次暴雨过程，中低层300N以北热力直接环流的下沉支是输送干冷空气的“载体”。干冷空气活动的作用在于：引发对流层中层干层的形成和维持，起着降温和降湿的双重作用，同时，干层的存在加强了暴雨过程的对流性不稳定，对暴雨的加强和发展起重要作用。<br> 2.低纬热带东风带扰动对梅雨期暴雨过程产生、发展和中断有重要影响<br> 梅雨期间，位于低纬的热带东风带扰动以西太平洋副热带高压为“桥梁”影响江淮流域的降水，影响一次降水过程的起讫。位于西太副高南侧对流层高层17.5°N附近的东风带扰动与西太副高同步西进，江淮流域的降水逐渐增幅，当东西风带扰动相遇于同一经度(大约130°E)时，西伸的西太副高主体东退，江淮流域降水中断。<br> 当东风带扰动西侧与中纬度槽(或低涡扰动)东侧的正涡度倾向区南北打通时，西太副高异常东撤。在涡度方程中，水平涡度平流贡献最大，β效应作用最小，当东/西风带扰动西/东两侧水平涡度平流效应正值区南北打通、β效应正负值区分别南北打通而出现“正压发展”时，对应于西太副高的东撤，降水的中断。<br> 东风带扰动高值位涡异常加强并下伸，基本气流从东风气流转为西风气流，在高位涡异常西侧出现上升运动时，有利于西太副高的东撤和降水的中断。<br> 可见，有规律移动的东风带扰动可作为示踪西太副高短期东西向移动和梅雨期暴雨发展和中断的预报因子。<br> 3.梅雨期首场暴雨过程干侵入是高位涡侵入并下传的过程<br> 2003年梅雨期首场暴雨过程的干侵入(具有高位涡和低湿度且“冷”特征)来自于对流层各个层次，随着高度增加向东倾斜，在对流层高层表现最为显著，随高度东倾的干侵入及其穿越等熵面的下沉运动所产生的冷平流效应均有利于低涡降水区上方对流不稳定的发展和低涡降水的增强。干侵入的机制是高位涡的侵入和下传过程，干侵入是高位涡侵入的重要指标。<br> 干侵入在6.7μm水汽图像上表现为“暗区”，在湿度场上为相对湿度RH≤60％的区域。干侵入在水汽图像上的表现更形象逼真，高时空分辨率的数字化水汽图像更加形象地揭示了低涡发展演变过程中干侵入发展、演变和相互作用、相互补充的精细特征。因此，水汽图像是研究干侵入过程较为形象直观的工具之一，水汽图像上的干侵入是高层高位涡下传对低层产生强迫效应最为直观形象的描述，对实际天气预报有着重要的指导作用。<br> 4.不同层次高值位涡耦合以及倾斜效应和风的垂直切变是梅雨期首场暴雨过程发生发展的重要原因<br> 低层高位涡异常能够加强气旋式环流，低层高位涡异常中心落在暖异常区中，且与南风相对应，这揭示了低层凝结潜热释放效应对低涡发展有着正贡献。来自北方高位涡的波动下传对低涡维持和发展起着重要作用，高、中、低层高位涡的上下贯通、同位相叠加有利于低涡的发展加强。<br> 在低涡发展过程中，随着低层低涡附近位温面倾斜程度的加大，低涡发展加强；低涡主要沿着等熵面最陡立带南侧东移；高层等熵面较为陡立带的偏南一侧的辐散区，为低涡的维持发展和移动提供了有利环境。风的垂直切变对低涡的发展十分有利，尤其随着高空西风急流的增强和向低涡的靠近，低空西风急流的加强和高度的降低以及低空东风急流的发展，低涡发展加强。总之，倾斜效应和风的垂直切变是低涡维持发展的重要原因。<br> 5.融合卫星资料分析可增强对梅雨期首场暴雨过程的进一步认识<br> 2003年梅雨期首场暴雨过程为低涡降水过程，具有特殊结构，它并非典型的梅雨锋降水过程，它体现了西风带天气系统活跃期向梅雨锋系活跃期的转变。低涡发展过程是斜压过程减弱、正压过程增强的过程。低涡附近冷锋降水属于对流性降水，暖锋中以层云降水为主，但强降水也有对流性质。在2～4km高度上的降水率最大。由中尺度对流系统(MCS)构成的梅雨锋云系是诱发江淮流域暴雨过程的直接系统，其上中α、中β和中γ对流单体的生消过程是造成降水在空间上的不均匀，在时间上突发、不连续等分布特征的主要原因。
【学位年度】2007
【学位名称】博士
【分类号】P458.121.1
【导师姓名】吴国雄
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