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第7章大型降水天气过程 本章主要分析降水特别是暴雨形成的物理过程及其诊断方法 影响我国大范围降水的环流形势及天气过程 形成暴雨的各种天气尺度系统等 本章重点 1 降水和暴雨形成机制 2 我国大型降水过程的环流特征 3 低空急流对暴雨形成的作用 降水的形成与诊断大范围降水的环流特征降水的天气尺度系统暴雨中尺度系统不同高度急流对暴雨生成的作用习题 7 1降水的形成与诊断 降水形成过程水汽方程和降水率水汽条件的诊断分析垂直运动条件的诊断分析地形和摩擦对降水的影响 降水的分级 一 降水形成过程一般降水的形成过程水汽条件垂直运动条件云滴增长条件微观过程 宏观过程 冰晶效应碰撞合并 水分循环过程 云滴增长取决于云层厚度 云层厚度取决于水汽条件和垂直运动条件 因此降水分析就是对水汽条件和垂直运动条件进行分析 2暴雨形成条件充分的水汽供应强烈的上升运动较长的持续时间因此要研究环流形势连续暴雨的必要前提 副高脊 长波槽 切变线 静止锋 大型冷涡等长期稳定天气尺度系统 短波槽 低涡 气旋等 二 水汽方程和降水率1水汽方程 表示水汽输送和变化的基本方程 以连续方程代入则得水汽方程的另一形式 如果没有凝结或蒸发 且湍流扩散也很小 可以忽略不计 则这表示空气质块的比湿保持不变讨论 a 蒸发c0减少 2降水率设I是单位时间内降落在地面单位面积上的总降水量 称为降水强度或降水率 3凝结函数 F为凝结函数F 0当有上升运动时有凝结 对凝结函数的讨论 1 F 0 2 F是由温度 饱和比湿和气压等常规资料组成 可以观测得到不足 1 忽略了乱流的影响 使计算量偏大 2 云不会全部凝结 使计算量偏大 3 垂直速度的计算有误差 三 水汽条件的诊断分析1水汽含量 1 各层比湿或露点 2 各层饱和程度 在等压面上分析等 T Td 线 用以表示空气的饱和程度等压面图上 T Td 2 饱和区T Td 4 5 湿区垂直剖面图 相对湿度f 90 饱和区 3 湿层厚度湿层即饱和层 湿层越厚 降水越强 2可降水量 1 定义 将一地区上空整层大气的水汽全部凝结并降至地面的降水量称为该地区的可降水量 2 表达式 3水汽通量 1 定义 单位时间通过与水平风速相垂直的单位面积的水汽量 2 表达式 底边为单位长度 高为单位百帕的水汽通量为 4水汽通量散度 1 含义 水平水汽通量散度指单位时间 单位体积内水汽的水平净流入或净流出量 2 表达式 辐散辐合 3 降水率 由7 1式可得 整层大气的水汽水平通量散度即为降水率 I D 比湿平流 风的散度 水汽通量 水汽通量散度 水汽通量 水汽通量散度 850hPa风场 低空西南风急流 850hPa水汽通量 4月13日20时850hPa水汽通量散度 低空水汽辐合区域 5水汽的局地变化由上式可看出 某地区水汽的局地变化取决于以下四项 比湿平流 比湿垂直输送 凝结 蒸发和湍流扩散 1 比湿平流 湿平流引起局地比湿增加 干平流引起局地比湿减少 2 比湿垂直输送 一般低层湿度大于高层 因此某层上升运动将使局地比湿增加 下沉运动将使局地比湿减少 3 凝结 蒸发 凝结时使局地比湿减少 蒸发时使局地比湿增加 4 湍流扩散 湍流扩散在垂直方向主要使水面和下垫面蒸发的水汽向上输送到高层大气中去 一般在大型降水中不考虑 四项比较 降水产生之前 降水产生之后 四 垂直运动条件的诊断分析主要通过分析水平风场和温压场来判断垂直运动1用连续方程诊断垂直运动公式推导 P 系中的连续方程为 1 从下往上积分 讨论 2 从大气层顶 p 0 向下积分讨论 3 补偿原理 整层积分 高层辐散低层辐合 P层有上升运动高层辐合低层辐散 P层有下沉运动 低层散度的诊断 用850 700百帕上的风向风速来诊断辐合上升运动的强度及降水 切变线 低空急流 辐合型之一 辐合型之二 阴影区为降水区 阴影区为降水区 辐合型之三 阴影区为降水区 用低层变压场来判断垂直运动变压风 两边取散度得 在正变压中心有辐散下沉运动 负变压中心有辐合上升运动 中心数值愈大 愈显著 高层散度的诊断简化的涡度方程 a 高层多半是带状波动流型b 与降水相联系的高空槽脊主要是短波讨论 a 槽前脊后 有正相对涡度平流 高层辐散 有上升运动b 槽后脊前 有负相对涡度平流 高层辐合 中层有下沉运动 用 方程诊断垂直运动 用某一层上的温压场 绝对涡度平流随高度变化 温度平流的拉普拉斯 非决热加热的拉普拉斯 有上升运动有下沉运动 涡度平流和冷暖平流对垂直运动的贡献 涡度平流和冷暖平流对垂直运动的贡献相反 2 非绝热加热的作用加热有上升运动冷却有下沉运动 在非绝热加热作用中 以凝结潜热释放为主 满足潜热释放的条件为 摩擦层中有水汽通量的净辐合 有其他原因造成的上升运动 空气近于饱和 例如规定T Td 4 降水对上升运动的反馈作用 五 地形和摩擦对降水的影响 地形的动力作用1 强迫抬升2 地形辐合 摩擦作用讨论 低压气旋上升高压反气旋下沉 7 2大范围降水的环流特征 我国的雨季一般开始于夏季风爆发 止于夏季风撤退 雨带的南北位移是和东亚环流的季节变化有关 受副高脊线 青藏高压脊线 副热带西风急流和东亚季风季节变化影响 概述含义大型降水主要是指范围广大的降水 降水区可达天气尺度大小 包括连续性和阵性的大范围雨雪及夏季暴雨 一 中国降水的气候概况 一 各地雨量和雨季年雨量分布极不均匀 从东南沿海向西北内陆减少 雨季 即连阴雨期 夏季水汽充沛 降水量多 故夏季的连阴雨期一般称为雨季 我国绝大多数雨量集中在夏季 有明显的雨季 干季之分 云贵高原5月下旬 10月下旬青藏高原北部6月中旬 10月下旬华南沿海雨季4月中 10月中旬长江流域6月上旬 9月初华北 东北雨季7月中旬 8月底特点 雨季一般出现在夏半年 降水分布不均匀 东南部雨季出现早 结束晚 雨季中有相对干期 二 东亚环流的季节变化与我国雨带活动雨带 一次降水过程中 降水量相对集中的地带 侯 旬 内平均降水量相对集中的地区 西太平洋副热带高压脊线 北侧8 10纬度 100hPa青藏高压 北侧 副热带西风急流 南侧 东亚季风季节变化 5月中旬 8月下旬雨带从南往北移5月中旬 6月上旬华南前汛期15 N6月中旬 7月上旬江淮梅雨20 25 N7月中旬 8月下旬华北东北雨季30 N华南进入后汛期8月下旬 10月上旬雨带从北往南移9月中 10月上旬淮河秋雨期 雨量小20 N两次北跳三次停滞 三 中国暴雨的分布特征不仅发生在沿海 而且出现在内陆 华南沿海和东南沿海的降水量极值多数由台风引起 长江中下游和淮河流域暴雨主要由6 7月梅雨锋上西南涡所引起 黄河中下游和海河流域的暴雨主要是四川移出的西南涡和青海移出的西北涡造成 暴雨极值与地形有关 多发于暖季 华南前汛期降水江淮梅雨华北与东北雨季降水长江中下游春季连阴雨行星尺度天气系统对暴雨的作用 二 华南前汛期降水 华南是指武夷山 南岭以南的广西 广东 福建和海南等省区区域 雨期长 雨量大 可分为两个雨季 华南前汛期 西风带环流系统与热带季风系统相互作用形成的降水华南后汛期 台风汛期 由台风 ITCZ等热带系统造成的降水 一 一般特征 1 4 6月为华南前汛期 降水主要发生在副高北侧的西风带中 5月中旬雨量迅速增大进入盛期 2 5月中旬以前 大雨带位于华南北部 主要是锋面降水 3 5月中旬以后 受季风影响 大雨带移至华南沿海 降水量增大 主要为暖区降水 华南前汛期降水特点 1 降水有两个大值带 武夷山到南岭南麓 沿海 2 多暴雨 以6月最多 3 暖区降水 降水量比锋面降水大3 5倍 局地性强 降水范围小 4 夜雨现象明显 二 500hPa环流特征华南前汛期降水是在一定的中高纬和低纬环流背景下生成的 每次降水过程 在500hPa上中高纬和低纬都有低槽活动 二者结合可产生较强降水 两脊一槽型特征 乌拉尔山以东的西伯利亚西部和亚洲东岸的中高纬度地区为高压脊 贝加尔湖地区为低槽 两脊一槽型 两槽一脊型特征 中亚地区为脊 乌拉尔山以东的西伯利亚西部和亚洲东岸为低槽 两槽一槽型 多波型 华南前汛期暴雨500hPa环流型 多波型中高纬环流呈多波状 振幅较小 在欧亚大陆范围内 高纬地区至少有2个以上的低压中心 与低压中心相对应的移动性低槽活动较为频繁 同时 南支波动也较为频繁 共同点是西风带环流系统与热带季风系统相互作用形成的降水副热带高空西风急流北跳稳定在30 N以北副热带高压脊稳定在18 N附近或以南地区 华南上空为平直西风带 底层常存在低空急流中高纬均有低槽活动 北方冷空气与活跃的东亚季风气流交汇于华南200百帕中南半岛上南亚高压控制 副热带高压 南亚高压 西风急流 多年平均的5月高低层配置 三 锋前暖区暴雨触发机制 锋前暖区暴雨是华南前汛期暴雨的一个重要特色 边界层内侵入的浅薄冷空气 地形作用 强迫抬升和地形辐合 海陆分布的作用 海陆摩擦不同造成的辐合 海陆风 白天海风夜里陆风 海风辐合 三 江淮梅雨 概念及特点含义 每年初夏 在湖北宜昌以东28 34 N之间的江淮流域到日本南部这一狭长区域常会出现连阴雨天气 雨量很大 由于这一时期正是江南梅子的黄熟季节 故称为 梅雨 又因此时空气湿度大 温度高 百物极易受潮霉烂 因而又有 霉雨 之称 一 梅雨的气候特征 1 天气特征 长江中下游多阴雨天气 雨量充沛 相对湿度很大 日照时间短 降水一般为连续性 但常间有阵雨或雷雨 有时可达暴雨程度 2 出入梅时间 典型梅雨入梅 6月中旬6日 15日梅雨期长约20至24天左右出梅 7月上旬6日 10日 早梅雨早梅雨是出现于5月份的梅雨 平均开始日期为5月5日 梅雨天数平均为14天 它的主要天气特征与典型梅雨相同 不同的是梅雨期较早出梅后主要雨带不是北跃而是南退 以后雨带如果再次北跃 就会出现典型梅雨 3 梅雨的年际变化 表现在梅雨的起讫时间 长度差异和梅雨雨量 地区分布差异这两个方面 丰梅类 占30 枯梅类 占20 雨带类 占50 二 环流特征副高西伸北跳 控制华南地区 整个东亚环流完成了从春到夏的调整 雨带同时北跳 华南汛期结束 江淮梅雨开始 印度季风爆发 副热带西风急流从印度北部跳到高原北部 100hPa反气旋轴线北跳到30 N以南 梅雨的开始与这个地区稳定而持续的西南季风的建立一致 多年平均的6月20 30日环流场配置 1 高层 江淮上空维持一个强大的暖性反气旋 南亚高压 1973年6月21 25日08时200hPa候平均图 虚线为200hPa与500hPa的高度差 2 中层 500hPa 副热带地区 西太平洋副高呈带状分布 其脊线从日本南部一直伸向我国华南 略呈东北 西南走向 120 E处的脊线位置稳定在22 N左右 中纬度地区 巴尔喀什湖及东亚东岸 河套到朝鲜之间 建立了两个稳定浅槽 高纬度地区 为阻高活动区阻高类型可分为三类 50 70 N 三阻型 双阻型 单阻型 三阻型 东阻高位于亚洲东部勒拿河 雅库次克一带 西阻高位于欧洲东部 中阻高位于贝加尔湖西北方 双阻型 标准型 西阻高位于乌拉尔山附近 东阻高在雅库茨克附近 单阻型 阻高位于贝加尔湖北方 3 低层 在850百帕或700百帕上为江淮切变线 切变线之南有与之近乎平行的低空西南风急流 有时切变线上有西南涡东移 1973年6月22日08时850hPa流线分析 粗实线为切变线或辐合线 双线箭头为低空急流轴 虚线为等风速线 梅雨期各层环流概略图 地面 地面图上江淮流域有静止锋停滞 若500百帕平直西风带上有较弱的低槽东移 则在低空常有西南涡与之配合沿切变线东移 在地面上引起静止锋波动产生江淮气旋 中纬西风带上有较强的低槽东移时 静止锋波动能发展为完好的锋面气旋 三 江淮梅雨锋结构特点梅雨锋 梅雨期间的静止锋 称为梅雨锋 它是夏季季风气流和极地气团或变性极地大陆气团之间的辐合线 具有热带辐合带性质 特点 锋面两侧水平温度梯度小 湿度梯度较大 原因 锋面北侧大陆增暖较锋前快 变性冷高压控制 气流下沉干绝热增温 抵消了冷平流的降温作用 锋前低层增温大于高层 辐射使地面增温 通过感热加热使大气增温 1991年5月19日 7月13日降水量图 单位 毫米 左上图为同期长江中下游5个代表站各站降水量与该站同期常年降水量 斜线区 的比较 月平均高度场 1991年6月北半球500hPa位势高度与矩平 1991年6月北半球500hPa位势高度与矩平 距平场 阻高活动 850hPa温度 实线 和比湿 虚线 沿110 E的时间纬度剖面图 升温前锋面上有明显的温度梯度 升温后无升温前高空西风急流大于后者升温前湿层高度低为什么升温前高空西风急流大于后者 T Td点线T实线U虚线 四 华北和东北雨季降水 7月中旬至8月下旬 江淮梅雨期结束 雨带移至华北和东北地区形成本地区雨季 对应副热带高压的再次北跳 副高脊位于28 30 N 并到达最北位置 热带辐合带也到达20 N 一 气候概况 1 降水强度大 持续时间短 2 降水的局地性强 年际变化大 3 降水时段集中 4 暴雨与地形关系密切 二 环流特征 1 东高西低或两高对峙 a 巴湖槽 东部槽青海高压 日本高压华北位于西北气流下方东部脊与副高合并 2 贝加尔湖形成阻高 三高并存 b 青海 日本海 贝湖高压巴湖低槽 东部低槽 切变线低空急流西南涡 3 北方形成高压坝 北上台风深入内陆受阻停滞或切断冷涡稳定少动 c 三 产生特大暴雨的关键系统 日本海高压 1 作用 阻挡低槽的东移 并和槽后青海高压脊对峙形成南北向切变线 使西南涡在此停滞 日本海高压南侧的东或东南气流可向华北地区输送水汽 2 日本海高压的形成 大陆高压东移经过河套 华北地区到达海上 稳定后形成日本海高压 副高北移或西伸进入日本海 形成日本海高压 以上两者的结合 3 性质 具有副热带高压的性质 为深厚的暖性高压系统 五 长江中下游春季连阴雨 1 特点 3 4月我国长江中下游各省出现的持续5 7天或10天以上的阴雨天气 有时一次接着一次 致使阴雨天气持续一个月以上 低温阴雨 2 环流型 欧亚阻高型 北方大低涡型均为南支急流与北支急流上槽脊位相不同造成 a 欧亚阻高型500hPa形势 高原 乌拉尔山阻塞高压 b 北方大低涡型500hPa形势 极涡偏心 北欧或者大西洋阻高 多年平均 左 及2011年4月1 10日 右 500hPa位势高度 2011年4月1 10日 右 500hPa位势高度距平 2011年4月1 10日降水 六 行星尺度天气系统对暴雨的作用 行星尺度天气系统含义 水平尺度3000公里 8000公里的天气系统 包括副高 阻塞高压 西风带长波槽脊 热带环流等系统分为 稳定纬向型稳定经向型 行星尺度天气系统含义 水平尺度3000公里 8000公里的天气系统 包括副高 阻塞高压 西风带长波槽脊 热带环流等系统分为 稳定纬向型稳定经向型 行星尺度天气系统只能控制影响暴雨的天气尺度系统 其本身并不能决定会否有暴雨出现 在同一种行星波形势下 有时会产生暴雨 有时不会 这必须结合天气尺度系统和中尺度系统分析 因为行星尺度系统只起着提供有利于暴雨发生的环流背景 对暴雨的作用 影响和制约天气尺度系统影响天气尺度系统的移动速度影响天气尺度系统的强度变化 决定暴雨区的水汽来源或水汽通道 将南海 孟加拉湾和太平洋的水汽不断向暴雨区输送 大致决定了雨带发生的地点 强度和持续时间 大范围雨区一般出现在长波槽前 一 西风带长波槽 巴尔喀什湖大槽 贝加尔湖大槽 太平洋中部大槽 青藏高原西部低槽 二 阻塞高压 乌山阻高 雅库次克 鄂霍茨克海阻高 江淮 贝加尔湖阻高 经向 三 副热带高压 带状 块状 四 热带环流1 热带气旋北上2 热带辐合带中有台风发展 低空偏东风急流3 热带辐合带稳定于南海 副高脊线稳定 江淮梅雨稳定热带辐合带断裂 热带季风云团北进 加强江淮梅雨 西风带环流 以长波系统或阻塞系统为主 移动缓慢 变化比较小使中高纬度的环流形势在一定时期内保持相对稳定使引起暴雨的天气尺度系统在同一地区多次出现 或者造成天气尺度系统出现停滞 当长波系统出现强烈发展 大尺度形势经向度大 使得北方冷空气可以到达较低的纬度 暖空气到达很北的纬度 同时较低纬度的气旋性系统可向北方移动 副热带系统 同我国暴雨关系密切 副高的位置决定了水汽通道 水汽常沿副高西侧的南风或副高西南侧的东南风输送 对流层上部青藏高压的活动对暴雨影响也很显著 当它东移时 会与副高打通 阻挡台风或西南涡北上 造成台风或西南涡的停滞或少动 热带环流系统 是暴雨的主要水汽来源 尤其盛夏华北暴雨场出现在热带辐合带和台风北上的时期 ITCZ北上时 副热带高压也北上 孟加拉湾风暴或低压能将大量水汽输送到我国西南地区 7 3降水的天气尺度系统 降水天气系统指具备降水条件 伴随降水过程的天气系统 它分为 天气尺度系统 降水以中小雨为主 中小尺度系统 以较强降水为主天气尺度系统包括 锋面 气旋 高空槽 低空切变线 高空冷涡 低空低涡 低空急流 台风及东风波等 尺度一般在1000 3000公里 切变线低空低涡高空冷涡低空急流高空槽 短波槽 锋面气旋天气尺度系统对暴雨的作用 一 低空切变线含义 一般把出现在低空 850和700百帕面上 风场上具有气旋式切变的不连续线称为切变线 季节变化 类型 冷锋式切变线 暖锋式切变线 静止锋式切变线 低涡与切变线 虚线为产生低涡前的切变线 准静止锋式切变线 冷锋式切变线 暖锋式切变线 一 江淮切变线的降水 1 大多数江淮切变线过程都能带来暴雨 2 降水区多位于地面锋线的北部 700百帕切变线以南地区 3 风速偏南分量越大 而锋面坡度愈陡 则上升运动愈强 降水量愈大 4 冬半年多连续性降水 雨区较宽而雨量较小 夏半年常出现雷阵雨 降水区窄而降水量大 二 江淮切变线的形成700百帕槽线在移动过程中 南端受副高阻挡 槽线停滞或移动缓慢 而北端则继续东移 使槽线顺转而成为东西走向的切变线 G 三 江淮切变线的移动 1 高空槽加深 地面气旋发展 切变线南移 2 冷锋式切变线南移 暖锋式切变线北移 有西南涡沿切变线东移 切变线经历南北摆动 3 西太副高脊加强北上 整个切变线北抬 反之 南移 四 江淮切变线的转换 1 含义 旧的切变线消失 新的切变线建立过程 即切变线的新陈代谢过程 2 过程 a 新槽的移来 b 两高的合并低涡的东移 c 新小高的生成 五 切变线的消失 1 切变线南移逆转为西风带低槽而消失 2 切变线北方小高压合并于副热带高压而消失 c 切变线逆转为低槽 二 低空低涡 指存在于地面2 3公里上空的闭合小低压 包括西南涡 西北涡 高原涡等西南涡含义 一般指形成于四川西部地区 700 或850 百帕上的具有气旋性环流的闭合小低压 直径一般在300 400公里左右 1958年3月21日700hPa图 1 西南涡的形成 1 地形的作用 背风坡的减压作用 绕流与侧向摩擦作用 2 500百帕上有高原槽东移 槽前正涡度平流造成低层减压 3 700百帕上有辐合气流的环流形势 西南涡中的变压分布 2 西南涡的移动 1 西南涡移出的年平均频数占其总数的41 2 移动路径 向东南移动京贵州 湖南 江西 福建出海 有时会影响到广西 广东 沿长江东移入海 向东北方向移动 经陕西 华北地区出海 有时甚至可进入东北地区 3 与太平洋高压的关系 东亚沿海大槽显著发展 太平洋高压位置偏南 低涡多向东南方向移动 东部无大槽 太平洋高压较强 低涡多向东北方向移动 太平洋高压强度较弱或正常 低涡都向正东方向移动 4 西南涡的移向与相应的500百帕面上气流方向基本一致 但略偏南些 移速则为500百帕面上风速的50 70 5 位于切变线上的西南涡 常沿切变线东移 3 西南涡的发展 1 冷空气从低涡的西部或西北部侵入 低涡东移发展 冷空气从东或东北部侵入低涡 则使西南涡的气旋式环流减弱 使低涡填塞 2 500百帕上青藏高原低槽发展东移 有利于西南涡的东移和发展 4 西南涡的天气 1 低涡在原地时 可产生阴雨天气 低涡移出时 95 5 有降水 雨区主要分布在低涡的中心区和低涡移向的右前方 2 低涡天气有日变化 一般夜间或清晨比白天坏些 3 西南涡发展东移时 雨区也扩大东移 降水强度增加 同时引起地面锋面气旋的发生发展 大风 低云 恶劣能见度等也随之出现 三 高空冷涡含义 高空冷涡是大尺度的环流系统 从低空到高空都有表现 是比较深厚的系统 如东北冷涡 华北冷涡等 东北冷涡含义 指我国东北附近地区具有一定强度 闭合等高线多于两根 能维持3 4天 且有深厚冷空气 厚度至少达300 400百帕 高空的气旋性涡旋 出现时间以5 6月为最多 8月和3 4月为最少 1 东北冷涡的发生发展过程 高空西风槽加深 槽的南部断离母体而形成冷涡 与切断低压形成相同 两个或更多的低压北上与东北低压合并 于是高空槽充分加深形成冷涡 2 东北冷涡的天气 具有不稳定的特点冬季 持续性低温天气 出现冰晶结构低云 可以有很大的阵雪夏季 对流性不稳定 常造成雷阵雨天气 东北冷涡形成过程 四 低空急流定义 是与夏季强降水相联系的 位于600 900百帕之间的水平动量相对集中的气流带 日常工作中常把850或700百帕等压面上 风速 12米 秒的西南风极大风速带称为低空急流 特征 水平方向 急流两侧有较强的风速水平切变垂直方向 a 具有风速极大值 急流上下均有明显的风速垂直切变 主要存在于夏季 与暴雨相联系 b 急流上下风速均随高度减少 只是在急流之上随高度减弱较慢或风速上下几乎相等 主要存在于冬半年与强降水 雪 相联系 出现次数较少 一 环流背景与结构 1 低空急流的位置 低层 850或700百帕位于副高西侧或北侧 它的左侧经常有低空切变线和低涡活动 高层 200百帕位于高空西风急流入口区的右侧或南亚高压东部脊线附近 2 雨区位置 低空急流左侧低空切变线右侧 3 低空急流的走向 5 6月份 低空急流呈东西向或东北东 西南西向 吹WSW风 7 8月份 低空急流呈南北向或东北 西南向 吹S风或SW风 南方低空急流多呈纬向型 北方的低空急流多呈经向型 二 LLJ LOWLEVELJET 的形成和维持机制 1 经向垂直反环流与LLJ的形成和维持高空急流入口区的右侧 高空辐散 低层气压降低 偏北气流沿南亚高压东侧吹至JE的北侧辐合下沉 由于高空辐散 低层减压 副高北侧气压梯度加大 辐合上升并有西南涡生成 同时气压梯度力做功使气流加速 西南风增同时经向垂直反环流形成 JW JE 2 经向垂直正环流与LLJ的形成若高层有南支槽 槽前有高空辐散 辐散气流向北流动 气压力做功使西南风加强 从而加强高空西风急流 并在高空西风急流的北侧 即急流入口区的左侧 下沉 向南流 汇入暴雨区的上升气流 构成一个经向垂直正环流 三 低空急流与暴雨 1 低空急流的出现有利于暴雨的形成 输送水汽 水平水汽通量辐合 输送暖湿气流 导致大气产生不稳定层结 产生上升运动 2 暴雨产生于低空急流的左侧 200公里 3 低空急流与暴雨相互作用 经向垂直环流与暴雨的相互作用 四 低空急流的活动华南前汛期的低空急流可分为三类 1 南移类 2 北移类 3 复合类 五天气尺度系统对暴雨的作用 一 制约形成暴雨的中尺度系统的活动 1 可提供中尺度天气系统生成的条件或环境场 2 天气尺度的上升运动是中尺度系统发生的触发条件 促成不稳定能量释放的触发条件 3 对中尺度系统起组织和增强作用 4 决定中小尺度移动的方向 中小尺度系统生成后 一般沿对流层中层 700或500百帕 气流移动 二 供应暴雨区的水汽低空大范围的水平辐合场 可造成水汽辐合 使暴雨区水汽有集中的趋势 为暴雨的发生提供充足的水汽条件大尺度辐合场中的上升运动使湿层增厚 三 对暴雨作用的天气尺度系统的活动特点 1 当天气尺度系统强烈发展或停滞摆动时 易造成较强而持续的暴雨 2 各种天气尺度系统的迭加会使降水量加大 3 在稳定的环流形势下 天气尺度系统沿同一路径移动 若干个系统重复作用 形成持续性特大暴雨 梅雨天气形势中行星尺度系统及天气尺度系统的一次实例分析 7 4暴雨中尺度系统 中尺度天气系统 是直接产生暴雨的天气系统 水平尺度10 300km 生命史几小时 地面辐合量级降水强度可达10mm 小时 是直接产生暴雨的天气系统 垂直运动强 辐合量级大 有明显的位势不稳定层结 可造成强烈的暴雨 对积云对流活动有明显的组织增强作用 中尺度雨团中尺度雨带中尺度系统的不稳定发展及触发条件暴雨中尺度系统的触发条件 一中尺度雨团中尺度雨团是由10公里左右的降水单体所组成的 并伴有的低空辐合 这就是说 中尺度雨团是由中尺度扰动将小尺度的积云对流组织而成 在雷达平面位置显示器上表现为由明亮的回波单体组成的中尺度回波团 在距离高度显示器上则表现为柱状回波 据分析 与中尺度雨团相配合的中尺度系统有中尺度低压 或负变压中心 气旋性辐合中心 辐合线和切变线等 1 中尺度低压中尺度雨团常与中尺度低压相配合 并伴有负变压中心 2 中尺度辐合中心流线从各个方向气旋式地朝一点辐合形成辐合中心 3 中尺度切变线在切变线上有明显的气旋式风向转变 4 中尺度辐合线在辐合线前方风速小 后方风速大 在辐合线上 有较强的风速辐合 二 中尺度雨带在大尺度天气背景下产生的中尺度雨团有时排列成带状 称为中尺度雨带 三 中尺度系统的不稳定发展及触发条件中尺度雨团或中尺度雨带总是在一定的天气尺度背景下生成的 这些背景包含两方面的条件 一是使中尺度系统得以不稳定发展的环境条件 另一是不稳定发展的触发条件 对称不稳定当大气处于弱的层结稳定状态时 虽然在垂直方向上不能有上升气流的强烈发展 但在一定条件下可以发展成斜升气流 这种机制称为对称不稳定 它可以用来解释与锋面相平行的中尺度雨带的形成和发展 对称稳定度是大气中垂直方向上的静力稳定度和水平方向上的惯性稳定度相结合而产生的一种大气在斜升方向运动的稳定度判据 y z A B M1 M2 M3 1 等位温面倾角越大 等角动量的倾角越小 对称不稳定的水平尺度范围就越宽 2 急流处有较大的风垂直切变和水平切变 因此较容易发生对称不稳定 3 低纬地区 f小 因此较容易发生对称不稳定 四 暴雨中尺度系统的触发条件当天气尺度系统所形成的不稳定环境条件已具备时 只要存在使大气抬升的触发条件 中尺度雨团 雨带及与其相伴的中尺度系统即可生成 这些触发条件有 1 锋面抬升2 地形抬升作用3 近地层加热的不均匀性4 海陆风辐合抬升5 中间尺