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天气学原理 大型降水天气过程  

2007-12-02 21:26:28|  分类: 天气学教学课件 |  标签: |举报 |字号 订阅

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中国的大型降水过程

 

大型降水过程主要是指范围广大,降水区可达天气尺度的大小,包括连续性或阵性的大范围雨雪及夏季暴雨等。

我国东部的雨带--大雨带南北位移--西太副高脊线、100hPa青藏高压、副热带西风急流、东亚季风的季节变化有关。

§几个主要雨带

江南春雨期:3月下旬-5月上旬,江南地区(25-29N),雨量较小。

华南前讯期:5月中旬-6月上旬(25天左右),华南,雨量迅速增大

江淮梅雨:6月中-7月上旬(约20天),长江中下游,连阴雨

华北和东北雨季:7月中旬-8月下旬(约40天),雨带停滞在华北和东北地区,同时,华南又出现一个大雨带,为华南后汛期限降水

淮河秋雨期:9月中旬-10月上旬,淮河流域,雨量较小 

一般降水的形成过程

§水汽条件----宏观

§垂直运动条件----宏观

§云滴增长条件----微观物理条件

 

暴雨成因 

充沛的水汽供应  

§水汽的供应取决于两方面: l大气中水汽的含量(T-Td<5ºC) l水汽的输送和累积

强烈的上升运动

§大尺度天气系统的作用并不是直接造成暴雨的原因,因为垂直速度很小,只有几厘米/秒,在水汽充沛的条件下,造成的降水只有1-2mm/小时或24-48毫米/天,最多达到中-大雨,而达不到暴雨。天气系统在暴雨形成中的作用是制约造成暴雨的中尺度系统的活动和造成水汽的集中

§大气与降水有关的垂直上升运动大致可分类如下:

§    锋面抬升作用引起的大范围斜压性上升运动

§    低层辐合、高层辐散引起的大范围动力性上升运动

l包括锋面、气旋、低涡、切变线、高空槽等西风带低值天气系统,也包括台风、ITCZ、东风波等热带天气系统,还包括低空急流、气流汇合带等流场系统以及热带云团等系统

§    中尺度系统引起的强烈上升运动

l包括飑线、重力波、中尺度对流辐合体(MCC)、中尺度辐合线等,这种 中尺度系统是直接造成局地大暴雨和烈性风暴的主要原因

§    小尺度局地对流活动引起的上升运动

§    地形引起的上升运动

持久的作用时间

§两种含义: 降雨天气系统移动缓慢甚至停滞不动;多次重复出现降雨天气系统

?1954年6-7月一个月内有11次西风槽-气旋波发展东移出海,每次造成长江流域大范围暴雨

有利的地形

地形的强迫抬升

地形的辐合和阻塞作用 l喇叭口地形

地形还可起到触发作用

抬升运动或背风波促使潜在不稳定能量释放,激发重力波、中尺度扰动

 

在特定的天气形势下,当天气尺度系统移动缓慢或停滞,很容易形成特大暴雨。我国的特大暴雨和连续暴雨除由单纯的热带天气系统引起的以外,多发生在夏季副高北部的副热带锋区上,并与两类稳定的长波流型:稳定纬向型稳定经向型密切相关。在稳定的大形势背景下,短波槽、低涡、气旋等天气尺度系统的活动,造成一次次的短期暴雨过程,而在一定的天气尺度系统的背景下,许多的中、小尺度系统发生、发展造成一次次的短时暴雨过程,行星尺度、天气尺度和中小尺度系统的共同作用便造成了持续性的暴雨过程

 

造成中国大暴雨的两类环流型

持续性大暴雨环流:经向型和纬向型

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§稳定纬向型

l东亚上空南支锋区比较平直,副高脊呈东西向,在平直西风带中,不断有小槽东移,低空有东西向切变线,地面为静止锋。

§稳定经向型

l副高呈块状,位置偏北而稳定,其西侧长波槽稳定,槽前维持明显的经向偏南气流,低空有南北向或东北-西南向切变线。

 

我国主要暴雨带

副高变动与雨带关系

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华南前汛期暴雨

 

§概况

华南指武夷山--南岭以南的广西、广东、福建、台湾和海南五省,属热带季风气候区,是我国年平均温度最高、雨量最充沛的区域。

l4--6月为华南前汛期:是西风带环流系统与热带季风环流系统相互作用的降水

?冬季12-3月:濛雨天气,雨量不大

?4月:濛雨天气与雨季交替出现,降水加大

?5月中:夏季风推进到华南,暴雨增多,华南前汛期开始

?7月后:后汛期,台风汛期(台风、ITCZ等热带系统造成的降水)

年雨量:1500-2000mm以上,4-6月占40-50%

年均19次暴雨

特点:年平均雨量最大,暴雨次数最多,雨季最长

 

§背景环流特征

基本上处于从春到夏逐渐演变的冬半年的环流形势下,处于东亚环流6月突变之前

冬季环流特征:中高层对流层西风带伸展较南,冷空气不时到达华南以致南海北部,南支西风仍然活跃,高层南亚高压尚未跃上青藏高原,副热带高压也尚未进入我国大陆,印度西南季风还未爆发。

§中高纬环流形势:500hPa环流分为三种类型

?两脊一槽型:贝湖槽,乌山以东及亚洲东部脊,南支槽、副高稳定,经向度大

?两槽一脊型:中纬度较平直,副高稳定,西南季风活跃,西南低空急流

?多波型:中高纬均纬向型,多波状,移动性低槽与南支槽活动均频繁

华南前汛期500HPA环流型—两脊一槽型

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华南前汛期500HPA环流型—两槽一脊型

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华南前汛期500HPA环流型—多波型

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§典型华南前汛期环流特征:

副热带高空西风急流北跳稳定在30N以北,副高脊稳定在18N附近或其以南地区,华南上空为平直西风带,孟加拉湾低槽建立,南海偏南季风建立,低层常存在南北两条低空急流,在这种形势下,北方不断有冷空气南下与活跃的东亚季风气流交绥于华南地区,与此同时,南亚高压进入中南半岛,使得华南高空维持辐散的西北气流,为前汛期暴雨提供了有利的高空辐散条件。

§华南前汛期暴雨结束的环流特征:

是整个东亚环流从春到夏调整的结果,副高脊北跳到20-25N,沿海东风代替了西风。

500hPa环流主要有两种类型:(P560,图11.11)

?贯通性暖高脊型

?热带系统北移型

 

§天气系统

低层:

?地面锋(静止锋与冷锋)

?低空急流

?低涡与切变线

?边界层辐合

中高层:

?南支槽和西风槽

?中层气旋

§华南暴雨天气型

锋面低槽型

锋面低空急流型

低涡锋面型

 

华南4-6月降水量图(mm)

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华南4-6月暴雨日数占全年暴雨日数的百分比

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贯通性暖脊型

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热带系统北移型

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高空槽型

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低涡切变型

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沿110E华南降水的时间剖面(3-11月)

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§华南锋前暖区暴雨

特点:

?强度大。一般为冷锋暴雨的3-5倍

?范围小。占整个区域的1/3--1/4以下

?强对流降水,伴有强烈雷暴活动

?降水量相对集中

成因:

?华南大气具有足够的暖湿不稳定

?低空西南急流

?低层SW-SE气流汇合带

?地形影响

?海陆分布(两支暖湿气流、海陆风效应

华南暴雨—锋面低槽暴雨天气型

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华南暴雨—锋面低空急流暴雨型

 

急流在锋上

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急流在锋前

 

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华南暴雨—低涡锋面型

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华南降水海风辐合线

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华南锋前暖区暴雨空间剖面

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梅雨暴雨

 

§什么是梅雨

梅雨是指每年6月中旬到7月上、中旬初夏,我国长江中下游(指宜昌以东的28-34N范围内或称江淮流域)至日本南部这狭长区域内出现的一段连阴雨天气。

名称来由:源于我国,古称“黄梅雨”,长江中下游地区的群众习惯上取“芒种”节气为梅节令,此时正值梅熟时节,因此也叫“黄梅”

晋代有“夏至之雨,名曰黄梅雨”

宋贺铸(贺梅子):《青玉案》词中有“一川烟草,满城风絮,梅子黄时雨”

宋陈岩肖在《庚溪诗话》中有“江南五月梅熟时,霖雨连旬,谓之黄梅雨”

此外,由于这一时段空气湿度大,百物极易获潮霉烂,故也称“霉雨”

 

“入梅”,“出梅”

正常(典型)梅雨:平均6月中--7月中旬,持续20-30天,“芒种”和“夏至”,200-400mm

早梅雨:出现在5月份(“芒种”以前开始)的梅雨,平均5月15日,14天,“冷水黄梅”

迟梅雨:6月下旬以后开始的梅雨,半月,“阵头黄梅”,多雷雨,雨量集中

特长梅雨:1954,1998,1991

“短梅”和“空梅”:旱

倒黄梅:“小暑一声雷,黄梅倒转来”,一周到十天半个月

 

梅雨天气:长江中下游多阴雨天气,降水一般为连续性,但常间有阵雨和暴雨。降水年际变化大。

地面形势:

?静止锋特别稳定

?梅雨锋南北两侧冷暖空气性质上的差异,主要表现在空气的湿度上,而温度差异则较小。

?降雨区在南北方向上很窄,但降水强度却很强

典型梅雨的环流特征大尺度环流(高低空配置)

环流突变:是东亚大气环流发生急剧变化的结果,“六月突变”

梅雨期500HPA环流形势--单阻型

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梅雨期500HPA环流形势--双阻型

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梅雨期500HPA环流形势--三阻型

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冬季型----夏季型:中高纬度西风减弱北辙,南支西风消失,高空南亚高压跃到青藏高原上空,印度季风爆发,西太平洋副高稳定北跳到20N以北,徘徊于22N--26N之间,暖湿季风气流源源不断输送到江淮上空,而减弱的冷空气主体也只能到达江淮流域,冷暖空气的持续交绥就造成了静止锋和连绵的阴雨。

 

高空形势

 

§高层(100或200hPa):主要的环流特征是江淮上空有一暖性反气旋。这是从青藏高原东移过来的南亚高压,高压的北侧和南侧分别有西风急流和东风急流。

§中层(500hPa):主要的环流特征是西太副高脊线稳定在22N左右,印度东部或孟加拉湾一带有稳定的低槽,长江流域盛行西南风,并与来自北方的偏西气流构成气流汇合区。在高纬,欧亚大陆呈阻塞形势,有三类,第一类是三阻型,自东向西分别位于亚洲东部雅库茨克一带、贝加尔湖以及欧洲东部一带。在这些阻高南部中纬地带(35-45N)是平直西风带,且有锋区配合,并不断有短波槽生成东移。第二类是双阻型,西阻位于乌拉尔山附近,东阴在雅库茨克附近,两个阻高之间为一宽广的低压槽,35-45N为平直西风带。第三类是单阻型,这个阻高一般位于贝加尔湖北方,而东北低槽的尾部可伸至江淮地区上空。双阻型在梅雨期和后期易出现,一般称为“标准型”。p567

§低层:850或700hPa有江淮切变线,其南侧有西南风低空急流。切变线上常有西南低涡东移。在地面则有静止锋,并有静止锋波动,产生江淮气旋。

东亚梅雨期大尺度环流示意图

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典型梅雨形势

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§主要天气系统

江淮切变线:指江淮地区850-700hPa风场上具有正涡度和辐合特征的气旋性风向切变。

?冷式切变线:N-NW与SW

?暖式切变线:SW与SE-E

?静止锋型切变线:NE与SW或E与W之间

西南涡:产生在我国西南地区低层的一种中间尺度(300-500KM)的低涡,具有下冷上暖的热力结构

西南低空急流:把850或700hPa上风速³12m/s的西南风极大风速带称为西南低空急流。

梅雨锋和气旋波:锋两侧温度梯度小,但湿度梯度大

1991年梅雨期降水量

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1991年梅雨期副高位置的变动

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梅雨期2 0 0百帕环流

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梅雨期8 5 0百帕环流

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§预报

l短期

长期:入梅期,旱涝

 

北方暴雨

 

§概况

7-8月,副高第二次北跳28-30N(最北位置35N),ITCZ最北达20N

§气候特征

雨季历时短,暴雨频数少(7月中下-8月中,平均1-2场)

暴雨强度大(华北年均300-800mm, 638,758:2050,1630,53年山西53.1mm/5分;75/8/7,河南林庄1060/24H,1605/3D;63/8/2-8,河北獐么2051/7D;77/8/1-2,毛乌素沙漠中的木多才当1400)

暴雨时间集中(7月下到8月上,60%),年际变化大

多为过程性暴雨

与地形密切相关(山脉迎风坡60.4%,平原34.2%)

§典型天气形势

高空槽(冷锋)型

暖切变型 

黄河气旋型

高空冷涡型

 

北方暴雨—高空槽暴雨型

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北方暴雨—暖切变型

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北方暴雨—黄河气旋型

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75年7月29日08时五百百帕

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北方暴雨—东北低压或冷涡型

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