流層中層偏東風氣流的干冷特征分析

流層中層偏東風氣流的干冷特征分析

河套地區(qū)低漢江流層及其位置與陜西降水密切相關。其發(fā)展、發(fā)展和位置直接影響到降水的發(fā)展過程。對流層低層偏東風氣流影響陜西降水主要有兩種情況,一是冷空氣從蒙古經(jīng)華北地區(qū)倒灌影響陜西產(chǎn)生降水和降溫;二是登陸臺風西行(臺風低壓)北側東風波影響陜西產(chǎn)生強降水。利用T213資料,選取2003-08-29和2005-08-15兩個暴雨個例,就對流層低層兩類偏東風氣流上的物理量分布特征進行對比分析。1灌排水氣象概況2003-08-28—30,500hPa西太平洋副熱帶高壓強盛穩(wěn)定,588dagpm線北抬到陜西南部,蒙古有冷空氣經(jīng)華北倒灌進入河套地區(qū),700hPa隴南西北低渦東移,陜西中南部產(chǎn)生大降水,2d內出現(xiàn)暴雨52站次,大暴雨5站次。2005-08-15—16,500hPa副熱帶高壓主體北抬到35°N附近,588dagpm線北抬控制陜北到關中北部地區(qū),蒙古國有冷空氣東移,10號臺風“珊瑚”減弱西行北抬到安徽省,受臺風低壓北側東風氣流、副高左側偏南風氣流作用,陜西中南部出現(xiàn)22站大雨、6站暴雨。2物理分布函數(shù)2.1充放電溫度梯度2003-08-29降水過程中,在850hPa溫度分布圖上(圖略),冷空氣主體位于東北到華北一帶,東風氣流上溫度鋒區(qū)明顯,沿東風氣流溫度梯度大,冷平流強,風向幾乎與等溫度線垂直,東風氣流上溫度<292K,說明回流天氣影響陜西時偏東風的冷性特征。2005-08-15降水過程中,850hPa風矢量和溫度分布(圖略)表明,臺風低壓北側偏東風在河南到陜西中部,冷空氣主體位于蒙古,明顯偏北,且東風氣流上等溫度線稀疏,幾乎呈等溫分布,但東風氣流溫度>294K,說明臺風低壓北側偏東風氣流的暖性特征。2.2和暴雨過程能量分布圖1a表明,受回流冷空氣影響,2003-08-29降水過程中,850hPa層偏東風氣流引導冷空氣向西侵入河套,偏東風氣流中有干冷空氣堆積,形成相對低能區(qū),能量<345K,東風氣流末端有弱能量脊,是冷暖空氣的交匯點,能量鋒區(qū)明顯,是強降水發(fā)生處。圖1b表明,2005-08-15降水過程中,臺風低氣壓北側偏東風能量>355K,但能量鋒區(qū)不明顯,接近于均能場。分析兩次暴雨過程能量的垂直分布(圖2),回流冷空氣影響陜西降水時,偏東風附近的500hPa以下區(qū)域中能量分布呈對流穩(wěn)定分布(35°N剖面),溫度垂直剖面圖發(fā)現(xiàn),高空冷空氣經(jīng)華北地區(qū)上空下沉從低層倒灌進入河套,形成冷空氣墊,使該處層結穩(wěn)定。臺風低壓北側偏東風500hPa以下(33°N剖面)能量分布說明層結呈對流不穩(wěn)定結構,33°N溫度剖面上在110～125°E之間700hPa以下有弱脊,說明東風波的暖性和高能特征。2.3hpa層偏浚氣流上散度由850hPa層散度和u分量分布(圖略)可以看出,兩個個例在850hPa層偏東風氣流上散度分布相似,輻合中心位于東風氣流出口附近,偏東風越強,等風速線越密集,則輻合越強。東風氣流附近散度垂直分布表明,輻合區(qū)域分布在600hPa以下,強輻合中心位于850～950hPa之間。2.4比濕分布由圖3a可以看出,冷空氣從華北地區(qū)倒灌影響陜西時,850hPa層東風氣流上比濕有明顯的梯度,等比濕線與偏東風接近垂直,并且比濕小于11g/kg,僅在靠近氣流末端時才逐漸增大,說明對流層底層偏東風在此類天氣中的干性特征。圖3b表明,850hPa層臺風低壓北側的東風氣流上,比濕呈均值場分布,并且比濕大于16g/kg,說明臺風低壓北側東風氣流的濕性特征。分析兩種形勢下比濕垂直分布(圖4),均在對流層低層偏東風附近為相對大值區(qū),但兩者在水汽含量上不同。在回流形勢下,沿36°N剖面圖上,比濕最大值出現(xiàn)在850hPa附近,最大值為13g/kg;臺風低壓形勢下,沿33°N剖面圖上,比濕最大值也出現(xiàn)在850hPa附近,最大值為15g/kg,并且13g/kg線伸展到750hPa附近。說明兩種東風氣流在水汽含量上的不同。2.5u3000水汽通量及水汽來源分析2003-08-29降水過程中,追溯水汽來源和路徑(圖5a),一條是來自孟加拉灣的西南風,另一條是來自西太平洋上空位于副高左側的東南風氣流,二者在110°E附近匯合向北到達30°N后又分為兩支,一支向西進入陜西,另一支轉向東到達華北地區(qū),兩支氣流均與回流偏東風形成切變線,降水發(fā)生在切變線附近。850hPa偏東風附近雖有水汽通量的大值區(qū),但由于氣流的干冷特征,因而不具備對水汽的輸送作用。綜合850hPa層溫度、比濕和能量分布,對流層低層回流冷空氣具有干冷特征,對西南氣流輸送的水汽有攔截作用,阻止水汽向北流失,在偏東風氣流左側形成水汽輻合,比濕分布發(fā)現(xiàn),此處水汽梯度較大,有利于西南氣流上濕舌的形成,同時也有利于能量鋒的形成和能量的聚集。從2005-08-15降水過程的850hPa水汽通量圖(圖5b)上看出,過程的水汽來源有兩個,一是南海上空的西風氣流,二是副高底部位于西太平洋上空的東南風氣流,這兩股氣流在115～120°E附近匯合后轉而向北,在35°N又分為兩支,其中一支繼續(xù)向北到達東北地區(qū)南部,另外一支在35°N轉向西行,給陜西帶來降水。與前一過程比較,水汽通道明顯偏東,對流層低層陜西上空為東北氣流控制,降水發(fā)生在東北氣流中。臺風低壓北側偏東風氣流具有暖濕特征,它配合副高左側的偏南氣流,既有對水汽的輸送作用,形成水汽輸送通道,同時在東風汽流末端有水汽的輻合,形成高溫高濕的高能區(qū)。3彰顯了嫌犯對汽、能量的聚集和輸送作用3.1冷空氣經(jīng)過華北地區(qū)倒灌影響陜西降水,對流層低層偏東風上比濕、溫度和能量均偏低,具有干冷特征,并且偏東風氣流上物理量分布鋒區(qū)明顯,冷平流強;臺風低壓北側偏東風上溫度、濕度、比濕均偏高,具有濕熱特征,比濕、溫度和能量呈均值分布。3.2對流層低層偏東風氣流末端等風速線密集,此處風速輻合明顯。3.3兩種形勢下偏東風對水汽、能量的作用不同,