南方暴雨的气候特征以及触发、维持机制

【摘要】： 本文利用NCAR/NCEP 1°×1°再分析资料,卫星遥感反演的降水资料及中国740个测站逐日降水资料,长江以南台站逐日降水资料、中尺度自动站1小时降水资料以及TRMM资料等,通过统计方法,位涡分析以及中尺度数值模拟和诊断分析等方法,分析了南方强降水水汽输送以及双雨带分布特征,对南方强降水尤其是华南前汛期暖区暴雨的触发维持机制等进行了研究,取得了以下主要成果: 1、分别讨论了华南前汛期4～6月、4月及6月的水汽输送的气候特征。在此基础上,进一步研究了4～6月、4月及6月水汽输送及其源地在华南前汛期涝年和早年的不同特征。结果表明:影响华南的水汽输送环流在南海夏季风建立前后具有明显不同的气候特征,华南前汛期(4～6月)降水应分为南海夏季风爆发前(4月份至夏季风爆发)与南海夏季风爆发至6月两个时段。来源于西太平洋的水汽输送变化和来自中国北方的水汽输送变化对华南降水异常有重要作用,而阿拉伯海—孟加拉湾地区的水汽输送变化对华南的降水异常影响不大。 并就2001年发生的三次华南持续性暴雨分别进行讨论,它们分别属于三种类型的华南持续性暴雨。第一类华南持续性暴雨多为冷性锋面降水;第二类华南持续性暴雨多为暖性降水,具有中尺度对流降水性质,西南低空急流对它具有重要作用;而第三类华南持续性暴雨则与台风或热带气旋有关。 2、利用1958年～2000年6月43年间我国长江以南各站的逐日降水资料,对连续性暴雨过程进行了区域划分和统计,分析发现6月份我国南方暴雨发生频繁,华南、江南可同时有连续性暴雨过程存在,呈现双雨带的分布形式。其中北雨带属于冷锋性质降水,而南雨带属于暖区降水。 3、对1991年7月5～6日一次梅雨期暴雨过程的MM5中尺度数值模拟结果分析,发现高低层重力惯性波的发展与传播和雨带、低涡的发展与传播有密切的联系,高低层重力惯性波有明显不同的传播形式。结果表明,降水初期,对流不稳定激发出重力惯性波,高低层向南传播的重力惯性波有利于多条雨带的形成;降水中期,高层的重力惯性波出现围绕低层涡旋中心的逆时针旋转,降水开始加大并东移;高层向北传播的重力惯性波可导致低层的涡旋和降水发展。 4、分析发现在南雨带上空始终存在一个中层锋区,其位于400～600hPa之间,它与中层干区以及指向南的水平温度梯度有关。中层锋区的形成原因之一与雨区上空的小值位涡有关,小值位涡可导致等熵面下凹使中低层位温水平梯度加大,有利于中层锋区形成;其二,200～600hPa暖区暴雨南侧的下沉支中有明显的相对湿度＜50%的干核,该区域倾斜侵入700hPa,可引起中层锋区的加强。中层锋区的存在以及下方的对流中性,使得倾斜涡度发展,低层正涡度加大,降水加强。 5、在南方连续性暴雨过程中,北雨带与副热带西风急流右后方的非地转场引起的质量调整有关。南雨带位于南亚高压脊线附近,其形成与东西风急流和南亚高压的共同作用有关,南亚高压脊线附近以及东风急流的右后方的du/dt＜0的可导致雨区附近及南部强的v-v_g＜0场出现;当西风急流南压,在雨区的北部即西风中心的后部可形成强的v-v_g＞0,三者共同作用的质量调整使雨区上空出现强辐散场,导致暖区强降水出现。 6、通过中尺度数值模拟分析发现南雨带中层锋区的南侧有相对较冷的干核存在,这种干冷空气向下倾入高湿区触发不稳定能量释放可产生暖区暴雨。提出这种类似标准的干侵入现象可能是我国南方暖区暴雨的一种触发机制。 7、由以上研究给出双雨带暴雨形成的概念模型。