（气象学专业论文）09年长江下游梅雨锋暴雨发生机制研究.pdf

r e s e a r c ho nt h em e c h a n i s mo ft h em e i y uf r o n t r a i n s t o r mo v e rt h el o w e rr e a c h e so fy a n g t z er i v e r i n2 0 0 9 d i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o n a n j i n gu n i v e r s i t yo fi n f o r m a t i o n s c i e n c e t e c h n o l o g y i np a r t i a lf u l f i l l m e n to ft h er e q u i r e m e n t s f o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fn a t u r a ls c i e n c e b y z h a ox i a nt i n g ( m e t e o r o l o g y ) d i s s e r t a t i o ns u p e r v i s o r ：p r o f m i a oc h u n s h e n g 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。本论文除了文中特别加以标注和致谢的内容外，不包含其他人或其他 机构已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京信息工程大学或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。其他同志对本研究所做的贡献均已在 论文中作了声明并表示谢意。 学位论文作者签名： 盘五困鸳 关于论文使用授权的说明 南京信息工程大学、国家图书馆、中国学术期刊( 光盘版) 杂志社、中国科 学技术信息研究所的中国学位论文全文数据库有权保留本人所送交学位论 文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，并通 过网络向社会提供信息服务。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。 除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权南京信息工程大学研究 生院办理。 口公开口保密( 年月) ( 保密的学位论文在解密后应遵守此 协议) 学位论文作者签 指导教师签名： 签字日期：知。歹、，p 签字日期：髯f 芝：上! ! 竺 i i i a b s t r a c t i 、- ， 第一章绪论1 1 1 梅雨锋暴雨环流特征研究进展1 1 2 梅雨锋暴雨天气尺度系统研究进展2 1 3 梅雨锋暴雨中尺度系统研究进展3 1 4 梅雨锋暴雨数值模拟研究进展5 1 5 本文的研究内容和研究目的6 第二章0 9 年长江下游梅雨的大尺度特征。7 2 1 资料7 2 2 长江下游梅雨期的划定7 2 3 长江下游梅雨期的雨情分析7 2 4 梅雨期环流特征7 2 4 1 水平流场分析7 2 4 2 温度场和湿度场的分析9 2 4 3 季风短期进退对降水影响的分析9 2 5 本章小结1 0 第三章两次大暴雨梅雨锋结构特征分析1 2 3 1 水平结构特征诊断1 2 3 2 垂直结构特征诊断1 3 3 3 本章小结1 4 第四章0 9 0 7 梅雨锋暴雨的天气学分析1 5 4 1 降水实况介绍15 4 2 天气形势及中尺度系统发展演变1 5 4 2 1 天气形势分析1 5 4 2 2 中尺度对流系统的发展演变1 6 4 3 物理量诊断1 7 4 3 1 高低空急流1 7 4 3 2 水汽条件19 4 3 3 涡度散度场特征2 0 4 3 4 不稳定能量分析 4 3 5 垂直运动 4 3 6 湿位涡诊断 4 3 7 螺旋度诊断 4 4 本章小结 第五章0 9 0 7 梅雨锋暴雨的数值模拟和诊断分析 5 1w r f 模式介绍 5 1 1 模式简介： 5 1 2 模式结构 5 1 3 模式物理方案 5 2 数值模拟。 5 2 1 数值模拟方案介绍3 2 5 2 2 数值模拟概况3 3 5 3 模拟结果的诊断分析3 3 5 3 1 发生发展时的中尺度系统结构3 3 5 3 2 成熟时的中尺度系统结构3 4 5 4 本章小结3 5 第六章总结与展望一3 6 6 1 总结3 6 6 2 存在的问题与展望3 7 参考文献。3 8 致谢4 3 论文附图4 4 i l 捅姜 本文利用客观再分析资料和实况降水资料，诊断了2 0 0 9 年长江下游梅雨期降水的 大尺度环流特征，对比分析了梅雨期两次大范围强降水过程的梅雨锋结构。结果表明：( 1 ) 长江下游地区入梅偏迟，出梅正常，梅期较正常年偏短。连续降雨日偏少，过程性降水为 主，其间有三次强降水过程。( 2 ) 整个梅雨期内，对流层高层南亚高压强盛，长江下游基 本位于高空西风急流南侧，东风急流北侧，南亚高压东北侧的偏北大风区内，存在较强的 高空辐散。而两次暴雨过程中在1 1 0 。e 附近均出现强盛的东风，中心风速可达2 5 m s 。 低层来自孟加拉湾和南海的西南风和来自西太平洋偏东气流合并为暴雨提供了充足的水 汽。实况暴雨落区位于2 0 0 h p a 高空急流入口区南侧，8 5 0 h p a 低空急流左侧，切变线右侧。 ( 3 ) 温度场上，梅雨锋区温度梯度不明显，假相当位温和水汽通量梯度非常明显。( 4 ) 梅 雨期两次强降水过程梅雨锋结构对比分析得出：第一次暴雨呈东北西南走向，第二次暴雨 基本上呈纬向分布，长江下游区域略呈东南西北走向，两次实况暴雨均出现在锋前。在动 力、热力结构上，第一次暴雨明显比第二次暴雨具有更有利的降水条件。次级环流分析发 现，第一次暴雨过程降水中心的南北侧各形成了一支次级环流，第二次暴雨过程降水中心 的南侧存在间接热力环流，北侧次级环流不明显。之后又利用常规观测资料、卫星t b b 资 料以及客观再分析资料，对0 9 年梅雨期第二次强降水过程，即7 月6 日7 日的长江下游 梅雨锋暴雨过程进行了天气分析和数值模拟，重点研究了中尺度系统的发生发展机制。结 果表明：0 9 年7 月6 日7 日对流层低层，长江下游北侧存在一东西向切变线，受其影响 而产生降水。常规物理量的诊断分析表明：高空西风急流和东风急流构成的辐散场对低层 大气有“抽气”的作用，加强了低层大气的垂直上升运动，低空急流带来的暖湿气流为暴 雨的发生提供了充足水汽，并使大气位势不稳定的结构得以形成和维持。涡度场和散度场 的高低空配置形势为上升运动提供了有利条件。梅雨锋前高能且位势不稳定，强烈的上升 运动将低层不稳定能量向上输送，为暴雨的发生提供了充足的能量。湿位涡分析发现： 9 5 0 h p a 上) 4 p v l 零值线的变动对降水区的移动有一定的指示作用，绝对值大值中心和强降 水有一定的对应关系，本次暴雨过程中对流不稳定一直维持，斜压不稳定主要发生在暴雨 过程的前半段。w r f 中尺度模式数值模拟结果显示，在切变线南侧不断形成b 中尺度和y 中尺度对流系统。本文对其中一个b 中尺度对流系统的分析研究表明：此系统是从低空向 高空逐渐发展的，低空中尺度急流首先发生，中尺度垂直上升运动出现在中尺度急流核左 前方，对流层低层出现辐合中心，对流层中层出现辐散中心。水汽到达凝结高度后，凝结 潜热释放，中层大气首先升温，中尺度辐散迅速加强并向高层发展，之后高层强辐散、低 空急流和低涡的相互耦合作用使系统不断发展并东移。 关键词：长江下游梅雨梅雨锋大尺度特征w r f 模式中尺度对流系统 i i l a b s t r a c t u s i n gt h eo b j e c t i v er e a n a l y s i sd a t aa n do b s e r v e dr a i n f a l l ，t h el a r g e s c a l ec i r c u l a t i o n c h a r a c t e r i s t i c so fm e i y uo v e rt h el o w e rr e a c h e so fy a n g t z er i v e ri n2 0 0 9a r ed i a g n o s e d a n dt h e s l a - u c t u r e so fm e i y uf r o n to ft h et w oi n t e n s er a i n s t o r mp r o c e s s e sa r ec o m p a r a t i v ea n a l y z e d t h e r e s u l t ss h o wa sf o l l o w s ：( 1 ) m e i y u - p e r i o di n2 0 0 9i ss h o r t e rt h a nt h a ti na v e r a g ey e a r s t h ed a t e o fm e i y uo n s e ti sl a t e ra n dt h ed a t eo fm e i y ue n d i n gi ss i m i l a r t h ed a y so fc o n t i n u o u sr a i n f a l l a r el e s s t h et o t a l l yt h r e ei n t e n s er a i n s t o r mp r o g r a m so c c u rd u r i n gt h ew h o l em e i y up e r i o d ( 2 ) o nu p p e rl e v e lo ft r o p o s p h e r e ，t h es o u t ha s i a nh i 。g hi sp o w e r f u l t h el o w e rr e a c h e so f y a n g t z er i v e rl o c a t e do ns o u t h w a r do f w e s tj e ta n dn o r t h w a r do fs o u t hj e t t h en o r t h l yw i n da r e a h a st h es t r o n gd i v e r g e n c ef i l e d t h es t r o n ge a s tw i n db o t ho c c l rs e a r1io ed u r i n gt h et w or a i n f a l l p r o c e s s e s ， w h i c hm a x i m u mw i n ds p e e de x c e e d2 5 m s t h es o u t h w e s tw i n df r o mt h eb a yo f b e n g a la n ds o u t hc h i n as e aa n dt h ee a s t w a r dw i n df r o mw e s tp a c i f i co c e a nc o m b i n ei n t oo n e u n i tw h i c h p r o v i d e sp l e n t yo fw a t e rv a p o rf o rt h er a i n f a l l s o b s e r v e dr a i n f a l l sa r e a sl o c a t e da tt h e s o u t hs i d eo f2 0 0 h p au p p e rl e v e lj e ts t r e a m ，w h i c hi sa tt h el e f ts i d eo fl o wl e v e lj e ts t r e a ma n d t h er i g h ts i d eo fs h e a rl i n ea t8 5 0 h p a ( 3 ) i nt h em e i y uf r o n tf i l e d ，t h et e m p e r a t u r eg r a d i e n ti sn o t c l e a r m e a n w h i l e ，t h eg r a d i e n t so fe q u i v a l e n tp o t e n t i a lt e m p e r a t u r ea n dw a t e rv a p o rf l u xa r e v e r yc l e a r ( 4 ) c o m p a r a t i v ea n a l y s i so ft h es t r u c t u r eo fm e i y uf r o n tb e t w e e nt h et w oi n t e n s e r a i n f a l l ss h o w st h a tt h ef i r s tr a i n s t o r md i s t r i b u t e si nn o r t h e a s t - s o u t h w e s ta n dt h es e c o n d r a i n s t o r md i s t r i b u t e sn e a r l yi nw e s t - e a s tw h i c ho v e rt h el o w e rr e a c h e so fy a n g t z er i v e r d i s t r i b u t e si ns o u t h e a s t - n o r t h w e s t t h et w oo b s e r v e dr a i n f a l l st a k ep l a c eo nt h es o u t hs i d eo ft h e m e i y uf r o n t a sf o rt h et h e r m a la n dd y n a m i cs t r u c t u r e s ，t h ef i r s tr a i n s t o r mp r o g r a mh a sm o r e f a v o r a b l ec o n d i t i o n st h a nt h es e c o n d a n dt h e nb a s e do i lr o u t i n eo b s e r v e dd a t a ，d a t ao n t e m p e r a t u r eo f b l a c kb o l do b s e r v e db ys a t e l l i t ea n do b j e c t i v er e a n a l y s i sd a t a ，am e i y uf r o n t h e a v yr a i no c c u r r e do v e rt h el o w e rr e a c h e so fy a n g t z er i v e rf r o m6t o7j u l y2 0 0 9w a ss i m u l a t e d a n da n a l y z e d t h eo c c u l t e n c ea n dd e v e l o p m e n tm e c h a n i s ma r ee m p h a t i c a l l ys t u d i e d i ti sf o u n d t h a tas h e a rl i n ei so nt h en o r t hs i d eo ft h el o w e rr e a c h e so fy a n g t z er i v e ra tl o wl e v e lo f t r o p o s p h e r e i tc a u s e st h eo c c u l t e n c eo fl o w - l e v e lj e t i nt h et r o p o s p h e r el o w e rl e v e l t h e d i a g n o s t i ca n a l y s e so fc o n v e n t i o n a lp h y s i c a lq u a n t i t ys h o wt h a tt h ed i v e r g e n c ef i l e dc o m p o s e do f t h ew e s tj e ta n de a s tj e ta tu p p e rl e v e lh a st h es u c t i o nf u n c t i o nt ol o w e rl a y e ra t m o s p h e r ew h i c h e n h a n c et h ev e r t i c a la s c e n dm o v e m e n t t h ew a m la n dw e tf l u xb r o u g h tb yt h el o w e rj e t s p r o v i d e ss u f f i c i e n tw a t e rv a p o ra n dc a u s e st h es t r u c t u r eo fp o t e n t i a li n s t a b i l i t yt of o r ma n d m a i n t a i n t h ec o n f i g u r a t i o no fv o r t i c i t yf i l e da n dd i v e r g e n c ef i e l di nl o w e ra n du p p e rt r o p o s p h e r e m o t i o nw h i c hs u p p l i e se n o u g he n e r g y i ti sf o u n dt h r o u g ht h ea n a l y s i so fm o i s tp o t e n t i a lv o r t i c i t y t h a tt h ez e r ol i n em o v e m e n to fm p v la t9 5 0 h p ah a sc e r t a i ni n d i c a t i o no f t h eo v e m e n to f r a i n f a l l a l e a t h ee x t r e m ev a l u ec e n t e rh a sc e r t a i nc o r r e s p o n d i n gr e l a t i o n 诵ms t r o n gr a i n s t o r m t h e c o n v e c t i o ni n s t a b i l i t yh a sm a i n t a i n e dd u r i n gt h ew h o l er a i n s t o r ma n db a r o e l i n i ci n s t a b i l i t yh a s t a k e np l a c ed u r i n gt h ef i r s th a l fo fr a i n s t o r mp r o c e s s t h es i m u l a t i o nr e s u l ts e r v e db yw r f m g $ o s c a l en u m e r i c a lm o d e ls h o w st h a ts e v e r a lm e s o - 1 3 - s c a l es y s t e m sa n dm e s o - 7 s c a l es y s t e m s o nt h es o u t hs i d eo fs h e a rl i n e t h i sp a p e ra n a l y z e so n eo fs e v e r a lm e s o 一1 3 - s c a l es y s t e m s i ts h o w s t h a tm e s o s c a l el o w - l e v e lj e tf i r s to c c u r s a n dt h e nm e s o - s c a l ea s c e n dm o v e m e n to c c u r so nt h e l e f tf r o n to fl o w e r - l e v e lj e tc o r e t h ec o n v e r g e n c ec e n t e rt a k e sp l a c eo nt h el o w e rl e v e la n dt h e d i v e r g e n c ec e n t e rl o c a t e so nt h em i d d l el e v e l w h e nt h ew a t e rv a p o rt r a n s p o r t st oc o n d e n s a t i o n h e i g h t ，t h el a t e n t h e a to fc o n d e n s a t i o nr e l e a s e sa n dl e tt h et e m p e r a t u r eo fm i d d l el e v e l a t m o s p h e r eg ou p t h ec o n v e r g e n c ee n h a n c e sr a p i d l ya n de x t e n d su p w a r d t h ec o u p l i n go f i n t e n s ed i v e r g e n c eo nu p p e rl e v e l s ，m e s o s c a l ej e to nl o w e rl e v e l sa n dm e s o - s c a l ev o r t e xl e tt h e s y s t e md e v e l o pa n de a s t w a r dm o v ec o n t i n u o u s l y k e y w o r d s m e i y uo v e rt h el o w e rr e a c h e so fy a n g t z er i v e r ，l a r g e - s c a l ec h a r a c t e r i s t i c s ，m e i y uf r o n t ， w r fm o d e l ，m e s o s c a l ec o n v e c t i v es y s t e m v 区之一。暴雨和强对流天气常常给我国工农业生产和人民群众生命财产安全造成巨大损失。 我国大部分地区的降水都集中在夏半年，随着季风的阶段性推进，我国依次出现春末夏初 的华南前汛期暴雨，6 、7 月份的江淮梅雨锋暴雨和7 月中旬至8 上旬的华北东北雨季。之 后雨带由北向南撤退。 梅雨锋暴雨是江淮地区夏季的主要灾害，具有多发性和突发性的特征，常常给国民经 济和人民生产生活构成严重威胁。例如1 9 9 1 年江淮暴雨洪涝灾害造成江苏、安徽、湖北、 河南、湖南、上海、浙江7 省受灾人口1 亿以上，直接经济损失高达7 0 0 亿左右。1 9 9 8 年 的长江流域滂沱大雨引发长江出现八次洪峰，导致了1 0 0 0 多的人员伤亡和3 0 0 0 亿的经济 损失。2 0 0 3 年、2 0 0 7 年，淮河流域又遭遇了极为严重的暴雨洪涝灾害。可见，梅雨锋暴雨 灾害次数之多、危害之大，因此加强对梅雨锋暴雨天气的监测、研究与预报是广大气象工 作者的一项迫切任务，是气象研究、预报领域中的一个亟待解决的难题。 针对梅雨暴雨，国内外学者从梅雨环流特征、天气尺度特征、中尺度特征、数值模拟 等多个方面进行了大量有意义的研究，得到了很多重要的结论。 1 1 梅雨锋暴雨环流特征研究进展 经典的梅雨指每年初夏6 、7 份在中国长江中下游流域( 江淮流域) 、日本中南部、韩国 南部等地出现的连阴雨现象。陶诗言等瞠1 分析发现，东亚梅雨期的开始和结束是很有规律 性的，梅雨期与亚洲上空大气环流的季节变化有着很密切的关系。这个时期是发生在亚洲 上空行星风带向北突然推进的时期。斯公望曙1 研究指出东亚梅雨产生于印度季风体系与北 太平洋哈得来或信风体系之间的过渡带上。倪允琪等h 1 研究指出e i n i n o 年夏季印度季风减 弱，东亚季风加强，l a n i n a 年则相反，e n s o 对我国江淮流域的梅雨期降水有显著影响。丁 一汇等| 5 1 研究指出应在由春夏之交到盛夏这个较长时期内分阶段地考虑梅雨预测，不但应 该强调副高和东南季风活动对雨带南北进退的作用，而且要注意西南季风的活动会导致雨 带东西向摆动。 夏季我国副热带地区持久性的旱洪现象和大气环流的反常现象有密切联系，尤其是表 现在中纬度和副热带地区的流型有很大的稳定性1 。陈汉耀 1 分析1 9 5 4 年夏季环流指出鄂 霍茨克海高压的生成和持续、副热带高压偏南是1 9 5 4 年江淮流域洪水的环流背景。张庆云 等睛3 探讨了中高纬度环流对东亚季风和长江流域降水的影响，认为乌拉尔山和鄂霍次克海 形势对东亚夏季降水环流型和长江中下游地区夏季降水有着重要影响，东亚夏季梅雨期异 常降水与中高纬度阻塞型的建立有着密切关系。张雁旧1 等分析了1 9 9 9 年梅雨季长江中下游 l n i n o m i y a n 刀( 1 9 8 4 ) 等的研究指出梅雨锋的结构不同于极锋，极锋主要表现在温度对比，而 梅雨锋主要表现在湿度对比，通常对应有一个狭窄而稳定的降水带，大的温度梯度，深厚 的水汽层以及对流性不稳定层结，因此他认为梅雨锋可以用水汽和位温梯度来定义，并认 为梅雨锋是一种副热带锋；k a t o h 町( 1 9 8 7 ) 在研究了全球锋区的梅雨锋后指出，梅雨锋可被 看做全球锋区中具有特殊性质的锋区，容易完全停滞，并随着季节的演变，阶段性的改变 位置；k a t o 和a k a y a m a l l 训( 1 9 9 0 ) 的研究认为梅雨锋西段，即中国大陆上田于中国大陆南湿 北干的下垫面情况而引起的加热不同，使得南北温差较小，其正压性强，低层具有强的水 平风切变，多为对流云：而东段即西北太平洋上空，受东亚大槽的影响，水平温度梯度明 显，斜压性强，具有气旋性锋面的特点，多为层状云。中国大陆上的梅雨锋，是季风气团 ( 口。 3 4 0 k ) 与中纬度气团( 3 3 0 k 口。，3 2 0 k ) 的交汇处；西北太平洋上的梅雨锋，是热带气团 ( 3 4 0 k 口。 3 3 0 k ) 与极地大陆冷气团( 护。 0 ，北侧辐合，南侧辐散。进而北侧出现下沉气流，南侧 出现上升气流。低层大气随之发生质量调整，辐合上升增强，急流入口区南侧出现次级环 流上升支，8 5 0 h p a 切变辐合产生上升气流，两支气流相叠加，利于深对流的发展形成。 2 4 2 温度场和湿度场的分析 图2 42 0 0 9 年6 月2 7 日7 月1 5 日平均的8 5 0 h p a 要素场( 阴影表示青藏高原) ( a ) 实线为假相当位温，单位：k ，虚线为温度，单位：。c ( b ) 水汽通量，仅给出6g c m - s h p a l 的区域 图2 4 是2 0 0 9 年梅雨期8 5 0 h p a 平均的温度、假相当位温和水汽通量场。如图2 4 a 所 示，长江下游区域大部分地区平均温度在2 0 。c 以上，暖中心在青藏高原北侧，冷中心在 阿留申群岛上，极地海洋气团和热带海洋气团在日本中北部形成较为明显的温度梯度，而 长江下游等温线较为稀疏，温度梯度不明显。与此不同的是假相当位温线较为密集，湿度 梯度较大，长江下游北部假相当位温线密集区即梅雨锋所在。高假相当位温舌区东伸至长 江下游，是比较典型的梅雨锋特征。以上分析表明梅雨锋的性质是温度梯度不明显，湿度 梯度较大的锋面，为干暖的极地变性气团和暖湿的热带气团的交界面。 图2 4 b 所示的水汽输送上，8 5 0 h p a 水汽通量呈狭长的带状分布，梯度明显，一条湿 舌从我国华南一直延伸至日本中南部，成东北西南走向分布。与图2 3 b 比较来看，西南低 空急流带上为水汽通量大值区，其输送的暖湿气流为长江下游梅雨锋暴雨供应了充足的水 汽。水汽源地一个为孟加拉湾和南海，另一个为西太平洋。比较三次暴雨过程的水汽通量 和风场时间平均图( 图略) ，前两次暴雨过程中长江下游南侧西南风强盛，从孟湾至长江下 游建立了有利的水汽通道，孟加拉湾和南海为这两次暴雨过程中水汽主要源地，而第三次 暴雨过程中长江下游南侧东南风强盛，从孟加拉湾至长江下游没有形成典型的东北西南向 湿舌，与5 0 0 h p a 环流场孟湾、中南半岛和南海上为低压相对应，可见这次过程水汽主要来 自两个方向。一路来自低压东部的东南气流从南海上带来的水汽，另一路来自副高南侧的 东南气流从西太平洋上带来的水汽。 2 4 3 季风短期进退对降水影响的分析 图2 52 0 0 9 年6 月1 5 日至7 月1 5 日8 5 0 h p a 的1 1 0 。 1 2 0 。e 平均风场随时间变化 ( 单位：m s 1 ) ( a ) 全风速( 阴影： 1 2 m s ) ( b ) 经向风( v ，阴影 6 m s ) 9 导致长江下游的降水。 图2 5 b 显示的是2 0 0 9 年6 月2 3 日至7 月1 5 日8 5 0 h p a 上1 1 0 。- - - 1 2 0 。e 上平均经 向风速分布。如图所示，6 月2 6 日南风分量大值区在2 4 。n 附近，对比逐日降水量场( 图 略) ，皖南东部有小范围强降水，此时江苏还未入梅，2 8 日至3 0 日，大值中心北抬至2 6 。n 左右，与长江下游第一次暴雨过程相对应。7 月6 日7 日南风分量3 0 。n 有所增强，对应 着长江下游第二次暴雨过程。但是风速明显比第一次过程小。7 月1 1 日、1 2 日的南风风速 大值中心与对应于第三次大范围降水过程。同时，在南风分量大值区的北侧，北风分量也 相应有所增强，与增强的南风构成切变线，引发了暴雨的形成。纬向风场变化与经向风场 趋势基本一致( 图略) 。 2 5 本章小结 本章运用实测降水资料和客观分析资料，分析了0 9 年长江下游梅雨期降水概况，并对 整个梅雨期的大尺度环流形势进行了诊断。结论如下： ( 1 ) 长江下游地区入梅偏迟，出梅正常，梅期较正常年偏短。连续降雨日偏少，过程 性降水为主，降水空间分布不均，大部分地区雨量较正常年偏少。其间有三次大范围强降 水过程。 ( 2 ) 5 0 0 h p a 环流形势分析：根据环流形势的改变，0 9 年梅雨期大致可分为三个阶段。 第一阶段为梅雨期第一次暴雨过程，从6 月2 7 日至7 月1 日；第二阶段为第二次暴雨过程 期间，从7 月5 日至7 月8 日；第3 阶段为第三次暴雨过程，从7 月1 1 日至1 5 日。中高 纬环流形势由两槽一脊形势逐渐变为两脊一槽的形势，7 月8 日后两脊一槽形势破坏。总 体来看，整个梅雨期内中高纬度上一直没有形成典型梅雨的环流形势。低纬的环流形势在 前两阶段相差不大，南支槽位置相近，而第三阶段中，孟加拉湾、中南半岛及南海上为低 1 0 第二章0 9 长江下游梅雨的大尺度特征 压所在。梅雨期间三次暴雨过程中副高5 8 8 0 线西伸脊点均维持在1 1 0 。e 左右，为水汽的 输送提供了有利的条件。 ( 3 ) 整个梅雨期内，对流层高层南亚高压强盛，长江下游基本位于高空西风急流南面， 东风急流北侧，南亚高压东北侧的偏北大风区内，存在较强的高空辐散。而两次暴雨过程 中在1 1 0 。e 附近均出现强盛的东风急流，中心风速可达2 5 m s 。低层来自孟加拉湾和南 海的西南风和来自西太平洋偏东气流合并为暴雨提供了有利水汽条件。实况暴雨落区位于 2 0 0 h p a 高空急流入口区南侧，8 5 0 h p a 低空急流左侧，切变线右侧。 ( 4 ) 梅雨锋区温度梯度不明显，假相当位温和水汽通量梯度非常明显。 3 1 水平结构特征诊断 图3 2 显示了第一次暴雨和第二次暴雨过程的水平结构，3 2 a 和3 2 b 为8 5 0 h p a 假相 当位温和水气通量散度的时间平均场。如图3 2 a 所示，6 月2 8 日6 月3 0 日的假相当位 温密集带位于3 0 。n 以北，南侧高相当位温舌呈东北西南走向，与实况雨带走势相似，强 降水主要位于锋前。长江下游水汽通量散度为负值，表明存在大量的水汽辐合，为暴雨的 形成提供了有利条件。7 月6 日7 日的假相当位温和水汽通量散度分布如图3 2 b 所示， 相当位温密集带位于3 3 。n 以北，略呈西北一东南走向，实况雨带位于锋前，与锋区走势相 近。水汽通量散度与雨带也有很好的对应。对比第一次暴雨过程而言，8 5 0 h p a 上水汽辐合 强度较弱。 3 2 c 和3 2 d 为两次过程8 5 0 h p a 温度和风场的时间平均场。如图所示，风场上，两次 暴雨都存在有切变线，且都与雨带走势相近。不同在于第一次暴雨中为西南风和偏北风的 切变，第二次暴雨过程中存在诬南风和偏东风的切变。温度场上，同整个梅雨期温度场一 致，两次过程温度梯度均不明显。 图3 2 ( a ) ( b ) 假相当位温( k ) ，水气通量散度( 图中阴影区域所示，单位 1 0 一g s c m 2 h _ p a ) 8 5 0 h p a 时间平均场( c ) ( d ) 温度，风场8 5 0 h p a 时间平均场 ( a ) ( c ) 6 月2 8 日3 0 日 ( b ) ( d ) 7 月6 日7 日 1 2 第三章两次大暴雨梅雨锋结构分析 3 2 垂直结构特征诊断 图3 3 给出了第一次暴雨过程中沿着梅雨锋强降水中心1 1 7 5 。e 的经向垂直剖面图。 如图3 3 a 所示，在假相当位温场上，梅雨锋区附近等相当位温线密集，5 0 0 h p a 以下坡度 很大，甚至略向南倾斜，5 0 0 h p a 以上的副热带锋区则向北倾斜。而温度场上，锋区两边没 有明显的温度对比。梅雨锋以南相当位温随高度减小，说明大气是对流不稳定的。3 0 。n 有一高相当位温舌伸到对流层中部6 5 0 h p a 左右。而如图3 3 b 所示，比湿等值线也在3 0 。 n 左右呈上凸分布。图3 3 c 是水汽通量散度的垂直分布图，锋前和锋区中水汽通量在3 0 0 h p a 以下都是辐合的，可见第一次暴雨过程水汽供应非常充足。图3 3 d 给出的垂直速度剖面图 上，锋前和锋区中都有强烈的上升运动。图3 3 e 中风场辐散与水汽通量相似，3 0 0 h p a 下 均为辐合区。图3 3 f 为涡度剖面图，锋前和锋区中高层为正涡度，4 5 0 h p a 下呈气旋性涡 度，正涡度中心位于7 0 0 h p a ，中心值达2 x1 0 。5 s ，为暴雨的形成提供了非常有利的动力条 件。 图3 32 0 0 9 年6 月2 8 - 3 0 日平均的梅雨锋动力学、热力学结构 沿1 1 7 5 。e 假相当位温( 实线) 和温度( 虚线) ( a ，单位：k ) 、比湿( b ，单位，g g ) 、水 汽通量散度( c ，单位：1 0 一g s a m 2 h p a ) 垂直速度( d ，单位：p a s ) 、散度( e ，单位： 1 0 s 1 ) 、涡度( f ，单位：1 0 巧s 。1 ) 的高度( 气压) 一纬度剖面图 图3 4 给出了第二次暴雨过程中沿着梅雨锋强降水中心1 1 9 。e 的经向垂直剖面图，总 体上说和第一次暴雨过程一样，各要素场的分布均利于暴雨的形成，为其提供了良好的动 力和热力条件。与第一次暴雨不同的地方是，图3 4 a 所示的位温场上，锋区相当位温线不 如第一次暴雨时密集，锋区南侧高假相当位温舌仅伸至7 0 0 h p a ，同时中心移至3 2 5 。n 左 右。相应地，图3 4 b 所示的比湿舌区中心也移至3 2 5 。n 左右。图3 4 c 中7 0 0 h p a 以下为 水汽辐合区，明显不如第一次暴雨水汽充足。垂直速度场上( 图3 4 d 所示) ，上升运动也 没有第一次过程强烈。散度场( 图3 4 e ) 和涡度场( 图3 4 f ) 上，辐合区和正涡度大值区 在对流层中低层出现的层次较第一次暴雨浅薄。如图3 4 e 所示负散度舌区仅伸至6 5 0 h p a ， 而正涡度区到达5 0 0 h p a 附近，且相同等压面上，数值偏小。这也是第二次强降水强度和持 续时间不如第一次强降水的原因之一。 图3 42 0 0 9 年7 月6 7 日平均的梅雨锋动力学、热力学结构 沿1 1 9 。e 假相当位温和温度( a ，单位：k ) 、比湿( b ，单位，g g ) 、水汽通量散度( c ，单位： 1 3 南京信息工程大学硕士学位论文 1 09 9 s c m 2 h p a ) 垂直速度( d ，单位：p a s ) 、散度( e ，单位：1 0 喝s 。1 ) 、涡度( f ， 1 0 s 。) 的高度( 气压) 一纬度剖面图 图3 5v - w 分量合成风场的经向剖面图( 单位：v ：m s ，w ：1 0 q m s ) ( a ) 6 月3 0 日沿1 1 7 5 。e ( b ) 7 月7 日沿1 1 9 。e 图3 5 是6 月3 0 日沿1 1 7 5 。e 和7 月7 日沿1 1 9 。e 的v w 分量合成风场的经向 图，可以看出两次过程中次级环流的情况。第一次暴雨过程中3 2 。n 有强烈的上升运 气流到达高层后一支辐散北流，形成直接热力环流，一支随着南亚高压东侧偏北气流 流，形成间接次级环流，两支次级环流上升支叠加在一起，有利于高层辐散低层辐合 的维持。而第二次暴雨过程中，降水中心南侧形成了明显的间接热力环流，其北侧虽 有气流向降水区汇集，但高层没有向北的气流，直接热力环流不明显。 3 3 本章小结 本章运用实况降水资料和n c e p n c a r 的客观再分析资料，对2 0 0 9 年长江下游梅雨 6 月2 8 - - - 3 0 日和7 月6 日- - - 7 日的两次强降水过程中的梅雨锋结构进行了对比分析， 如下： 梅雨期两次强降水过程梅雨锋结构对比分析得出：第一次暴雨呈东北西南走向， 次暴雨基本上呈纬向分布，长江下游区域略呈东南西北走向，两次实况暴雨均出现在锋前。 在动力、热力结构上，第一次暴雨明显比第二次暴雨具有更有利的降水条件。次级环流分 析发现，第一次暴雨过程降水中心的南北侧各形成了一支次级环流，第二次暴雨过程降水 中心的南侧存