梅雨锋气旋暴雨的 Q 矢量分析:个例研究
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第42卷暴雨灾害一次暴雨到大暴雨过程,全市121个气象站有89个出现暴雨到大暴雨,最大日降水量为202.6mm,出现在相城区黄埭镇(图2a)。
7月6日凌晨至上午苏州中南部地区出现短时强降水,全市有102个气象站小时雨量超过20mm,即出现短时强降水的站数占比达84%,其中16个气象站小时雨量超过50mm。
降水强度短时间内迅速增强,08∶00—09∶00苏州站最大小时雨量41.3mm;09∶00—10∶00太仓浏河站降水量为35.5mm,昆山姜巷村站最大小时雨量72.5mm,打破该站2012年建站以来小时雨量记录(2021年58.9mm)(图2b)。
此次过程具有降水效率高、极端性强等特点,造成苏州部分地区严重积水。
32.0°31.531.0120.0120.5121.0°E2501005025100.1北京时706050403020101h降水量/mm01∶0003∶0005∶0007∶0009∶0011∶00苏州昆山姜巷村站高新区浒墅关站(b)图22020年7月5日20∶00—6日20∶00苏州24h累积降水量分布(a)以及7月6日01∶00—12∶00苏州站、昆山姜巷村站、高新区浒墅关站逐小时降水量变化(b)Fig.2(a)Distribution of24-hour accumulated precipitation amount(unit:mm)in Suzhou from20∶00BT on5July to20∶00BT on6July2020and(b)the variations of hourly rainfall(unit:mm)at Suzhou,Jiangxiang Village,Xushuguan Town stations from01∶00BT to12∶00BT on6July20203天气背景及环境条件此次大暴雨过程中夜间有超低空急流存在并加强,持续向苏州地区输送暖湿空气和不稳定能量。
江淮梅雨期持续性暴雨和极端强降水事件的位涡比较分析毛江玉;赵雪洁;刘屹岷;何编;吴国雄【期刊名称】《暴雨灾害》【年(卷),期】2024(43)2【摘要】基于我国气象台站观测降水数据和欧洲中期天气预报中心(ECMWF)第五代大气再分析资料(ERA5),从位势涡度(位涡)强迫垂直运动的角度,揭示了江淮梅雨期持续性暴雨和极端强降水事件的动力学机制及差异。
基于改进的两种事件定义方法,识别出1979—2020年梅雨区共发生了24次持续性暴雨事件及24次极端强降水事件。
事件合成分析表明,持续性暴雨事件最强雨带主要位于长江及其以南地区,而极端强降水事件最强雨带则位于长江及其以北地区。
持续性暴雨事件与热带大气低频振荡密切相关,其中南亚高压偏东、西北太平洋副热带高压偏西,因而高空偏南的西风急流附近具有高值位涡的干冷空气向南和向低空入侵,在中低层与西南暖湿气流辐合并形成梅雨锋区。
极端强降水事件更大程度地取决于偏北的西风急流南侧的高空辐散及位涡强迫的强冷空气。
对于极端强降水事件位涡收支的定量诊断表明,在强降水达到峰值及之前,高层负的位涡倾向主要由负的垂直位涡平流所导致,而中低层正的位涡倾向则主要取决于垂直非绝热加热的位涡制造和垂直位涡平流。
结合典型个例的垂直速度分解,进一步证实梅雨区上空水平位涡平流随高度增加的垂直分布激发的上升运动分量在极端强降水事件起着重要作用。
【总页数】14页(P121-134)【作者】毛江玉;赵雪洁;刘屹岷;何编;吴国雄【作者单位】中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG);苏州市职业大学数理部【正文语种】中文【中图分类】P458.121.1【相关文献】1.山东半岛一次持续性强降水天气的湿位涡分析2.Q矢量和湿位涡在梅雨期区域性暴雨中的诊断分析3.夏季梅雨期一次强江淮气旋位涡反演分析4.长江流域梅雨期大范围持续性强降水事件的自维持机制:2020年一次暴雨过程的个例分析5.2021年7月河南极端暴雨事件的位涡诊断和精细化预报因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
一次典型梅雨锋锋面结构分析柳俊杰;丁一汇;何金海【期刊名称】《气象学报》【年(卷),期】2003(061)003【摘要】1999年梅雨期在长江中下游维持着一条典型的梅雨锋,锋面和梅雨雨带呈东西走向,从中国的四川省一直延伸到日本.锋面两侧的温度及湿度对比明显,并且其上有数个中间尺度的低涡沿梅雨锋依次向东移动发展,在长江中下游造成严重的梅雨暴雨和洪涝.文中分析了1999年这次典型梅雨锋的锋面结构.结果表明,从温度场看,由于梅雨区对流和降水的显著发展,梅雨锋的低层温度对比几近消失,其中上部仍具有典型的上宽下窄的锋面结构,锋面随高度向北倾斜.在低层经向温度场呈现复杂的暖-冷-暖的结构,即北部华北平原为地面感热加热造成的相对较暖的变性极地大陆气团,中间为冷空气南下和降水冷却造成的相对较冷的梅雨区,南部是相对较暖的热带海洋气团.在这种温度场下,由北部低层变性暖气团与梅雨区偏冷空气形成了明显的温度对比区,文中定义这个区域为梅雨赤道锋.因而,在低层东亚梅雨区的锋区结构由梅雨赤道锋和减弱的梅雨锋构成.在600 hPa以上前者消失,只有单一的极锋型的梅雨锋结构.在此分析的基础上文中给出了东亚梅雨期锋面结构模型图.另外还指出,从假相当位温场分析,主要表现出梅雨区的深厚对流.降雨引起了高θse带及其南北高θse梯度区,其北侧高θse梯度区大致相当于梅雨锋,而南侧高θse梯度区则不是典型意义下的梅雨锋锋面.【总页数】11页(P291-301)【作者】柳俊杰;丁一汇;何金海【作者单位】南京气象学院,南京,210044;国家气候中心,北京,100081;南京气象学院,南京,210044【正文语种】中文【中图分类】P426【相关文献】1.一次典型梅雨锋暴雨过程的多尺度结构特征 [J], 赵玉春;王叶红;崔春光2.我区大兴安岭林区一次锋面云系及粒子结构分析 [J], 薄玉华3.2018年一次非典型梅雨锋暴雨过程诊断分析 [J], 毛程燕; 李浩文; 龚理卿; 孙杭媛; 王健疆; 陈慧玲4.上海一次典型梅雨锋暴雨过程分析 [J], 徐颢玮;兰鑫5.南岭山地一次锋面浓雾过程的边界层结构分析 [J], 邓雪娇;吴兑;唐浩华;范绍佳;黄浩辉;毛伟康;叶燕翔因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
梅雨锋的典型结构、多样性和多尺度特征郑永光1陈炯1葛国庆2朱佩君31 国家气象中心,北京, 1000812 CAPS, The University of Oklahoma, USA3 浙江大学地球科学系, 杭州, 310027摘要在天气尺度梅雨锋的天气学定义基础上,利用GMS-5静止卫星红外云图、常规气象探空资料、NCEP再分析与最终分析资料对2002年长江流域典型梅雨期6月26—28日和二度梅期间7月23日、1998年5月梅雨与7月二度梅共4个梅雨锋个例进行了分析与比较,归纳了梅雨锋结构多样性;并着重对典型梅雨期的梅雨锋发展过程、水平以及垂直结构进行了多种物理量场(包括风场、温度场、急流、锋区、假相当位温、散度、垂直速度、静力稳定度等)的综合分析。
结果表明,不同的个例,不同的地区和时期,一次梅雨过程的不同阶段,梅雨锋的结构和性质都有可能不同,它可以从比较接近极锋的性质过渡到接近赤道锋的性质。
在水平结构上梅雨锋是在高、低纬度不同尺度的环流系统共同作用下形成的,从而造成了梅雨锋结构具有丰富的多样性。
对典型梅雨锋结构进行综合分析表明梅雨锋对流层中下层锋面由强假相当位温水平梯度形成;梅雨锋南侧为暖湿气团、北侧为变性气团;梅雨锋南面为西南季风、北面为偏东气流;梅雨锋的上升运动和强降水主要发生在梅雨锋的前沿;梅雨锋上方对流层上半部存在与副热带高空急流相配合的高空副热带锋;对流层上部的高空热带东风与副热带高空西风急流构成了梅雨锋降水的高空辐散流场。
根据典型期梅雨锋以及二度梅倾斜型梅雨锋的对流层上、中、下水平环流特征,给出了梅雨锋的多尺度概念模型,主要包括中低纬度系统相互作用、对流层高层的行星尺度的环流系统副热带高空西风急流、高空热带东风急流与南亚高压、对流层中层的副热带高压与北方的短波槽以及对流层低层的行星尺度季风和切变线。
关键词:梅雨锋,典型,结构,多样性,多尺度性。
初稿时间:2007年6月26日;修改稿时间:2007年8月12日。
梅雨锋气旋暴雨的Q 矢量分析:个例研究岳彩军上海台风研究所,上海,200030文中对修改的Q矢量(Q*)进行转化、处理后,所得Q矢量(记为Q N矢量)与准地转Q矢量具有类似的计算表达式,但其完全用实际风场资料进行计算。
结合1991年7月5日20:00-6日20:00的一次典型江淮梅雨锋气旋暴雨过程比较分析表明,Q N矢量诊断能力较准地转Q矢量优越,且700 hPa Q N矢量散度辐合场对同时期地面降水场的水平分布特征具有较好指示作用。
将Q N矢量沿以等高线为参照线的自然坐标系进行分解(简称为PG 分解),所得各项Q N alst矢量(沿流伸展项)、Q N curv矢量(曲率项)、Q N shd v矢量(切变平流项)及Q N crst矢量(穿流伸展项)具有明确物理意义。
对1991年7月5日20:00-6日20:00此次江淮梅雨锋气旋暴雨过程进行Q N矢量PG分解研究表明,Q N矢量PG分解可以揭示出天气现象过程中“总”的Q N矢量(即Q N矢量)难以揭示的潜在物理机制。
具体地讲,在梅雨锋气旋不同阶段,Q N alst矢量散度场的水平分布特征都与总Q N矢量散度场相似,其散度辐合场在总Q N矢量散度辐合场中都占有较大比例,对总Q N矢量散度对垂直运动产生的激发与强迫作用贡献大,对梅雨锋气旋引发降水的发生始终都起着主要的促进强迫作用。
Q N curv矢量在整个梅雨锋气旋暴雨演变过程中,对降水发生的促进作用逐渐减小,直至起到抑制作用。
Q N shdv矢量对降水发生的促进作用则随着梅雨锋气旋发生发展而明显增强,但随着梅雨锋气旋的东移衰亡,其对降水发生的促进作用迅速减弱,直至对降水的发生基本无影响。
对于Q N crst矢量来讲,其在梅雨锋气旋的发生发展及强盛阶段对降水的发生基本不起作用,但在梅雨锋气旋衰亡阶段其对降水发生起着主要促进作用。
另外,在梅雨锋气旋发生发展及强盛时期,Q N alst矢量与Q N curv矢量、Q N shdv矢量与Q N crst矢量的散度水平分布特征相似,只不过强度上存在差异,但无明显相互抵消现象,而在梅雨锋气旋衰亡阶段就不同了,Q N alst 矢量与Q N curv矢量、Q N shdv矢量与Q N crst矢量的散度水平分布特征基本相反,且存在明显的相互抵消现象。
可见,通过Q N矢量PG分解可以揭示出梅雨锋气旋不同阶段降水的强迫因子是不同的。
关键词Q矢量分析,Q N矢量,Q N矢量分解,梅雨锋气旋,暴雨资助课题:国家自然科学基金项目(40405009、40075009、40205008),上海市气象局科研开发项目(04A06),江苏省气象灾害重点实验室(南京信息工程大学)开放课题(KJS0602)。
作者简介:岳彩军,主要从事中尺度动力学、海气相互作用研究。
Email:yuecaijun2000@、2006-04-11收稿,2006-08-18改回.中图法分类号P44The Q vector analysis of the heavy rainfall from meiyu front cyclone: a case study.YUE CaijunShanghai Typhoon Institute, Shanghai 200030, ChinaAbstractAfter the modified Q vector (Q*) is transferred and handled, a kind of Q vector (Q N) is derived, whose calculating formula is similar to the counterpart of quasi-geostrophic Q vector (Q G), however, Q N vector is calculated using actual winds. The diagnostic abilities of Q N vector and Q G vector are compared based on a typical Changjiang-Huaihe Meiyu front cyclone (MYFC) rainstorm occurred during 5th-6th July 1991, and the results show that the diagnostic ability of Q N vector is better in comparison to the counterpart of Q G vector. In the meantime, the convergence field of Q N vectors at 700 hPa can serve as a good indicator to the horizontally distributive character of the simultaneous actual precipitation. Then, the Q N vector is partitioned into four components: Q N alst(the “alongstream stretching”component that represents the intensifying/weakening of the alongflow thermal gradient by contraction/stretch of isotherm spacing), Q N curv(the “curvature”component that represents the curvature effect, according to which a downstream increase (decrease) in the cyclonic curvature of the isohypses induces subsidence (ascent)), Q N shdv(the “shear advection”component that represents the thermal advection by horizontal wind shear), and Q N crst (the “crossstream stretching” that represents theeffect of confluence and diffluence of the winds. i.e. the strengthening/weakening of the cross-flow thermal gradient forced by confluence and diffluence of the winds) in the natural coordinate system that follows the isohypses (hereafter referred to as PG partitioning). The application of Q N PG partitioning to the analysis of the MYFC torrential rain from 2000 BST 5th to 2000 BST 6th 1991 indicates that the Q N PG partitioning was able to disclose the potential physical mechanism of synoptic process, which was difficult for “total ” Q N (which is equal to Q N )to display. In particular, the horizontally distributive characteristic of N alst 2Q ∇⋅was alwayssimilar to that of N 2Q ∇⋅, and N alst 2Q ∇⋅accounted for a large portion of N 2Q ∇⋅ at thedifferent stages of MYFC, which means that the former had large contribution to the latter in the context of exciting and forcing vertical motion generation and played a dominant forcing role in the formation of MYFC precipitation. During the whole evolution of the heavy rain of MYFC, the effect of Q N curv on the genesis of rain got little by little, until played a suppressing role. While the positive forcing effect of Q N shdv on the genesis of precipitation got obviously stronger with the development of MYFC and got rapidly weakened, until almost disappeared as the MYFC moved eastwards to the sea and decayed. Q N crs had no effect on the generation of the precipitation during the developing and intensifying stages of MYFC but played a leading role at the decaying stage. In addition, the divergences of Q N alst and Q N curv , and Q N shdv and Q N crst showed similar horizontally distributive features, respectively, and no obviously mutual cancellation, but differences in intensity during the developing and intensifying stages of MYFC, however, at the decaying stage they did display the opposite distributive features and mutual cancellation. Obviously, the Q N PG partitioning can disclose clearly different forcing factors of precipitation generation at different stages of MYFC.Key words: Q vector analysis, Q N vector, Q N vector decomposition, Meiyu front cyclone, heavy rainfall。