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低空切变线与低空急流共同影响下浙江梅汛期暴雨落区分型

2023-06-07李悦丁霖徐亚钦

农业灾害研究 2023年2期

李悦 丁霖 徐亚钦

摘要 基于国家和区域自动气象站实况雨量资料、ERA5再分析资料、MICAPS常规观测资料,筛选出2015—2021年浙江地区12次梅汛期暴雨天气过程,对其暴雨落区进行分型,并对每一型暴雨影响系统的配置与变动情况进行分析总结。结果表明:浙江梅汛期暴雨落区与西太平洋副热带高压的变动、低空切变线的类型与强度、低空急流的强度和变动、高低空系统之间的相互配置密切相关,可以分为3类,即低空急流附近型、低空切变线附近型、低空急流与低空切变线之间型。

关键词 暴雨落区;低空急流;低空切变线;副热带高压

中图分类号:P458.1+21.1 文献标识码:B 文章编号:2095–3305(2023)02–0114-04

浙江地处长江中下游地区,梅汛期暴雨是夏季汛期的主要气象灾害之一。由于它的持续性和突发性,往往会造成国民经济和人们生命财产的巨大损失[1]。梅汛期间,经常会出现前一个阶段暴雨中心位于低空急流核上,而下一阶段暴雨中心却位于低空切变线附近,低空急流核上却毫无降水的情况。很多预报员对数值预报中暴雨中心的位置订正束手无策。前期很多气象学者从典型梅雨的环流特征和雨带分布[2]、梅雨主要影响系统[3]、梅雨锋的典型结构特征[4]、物理量诊断[5-6]、高空能量输送[6]等方面对梅雨进行了详细研究。但是,大多学者只针对单一的梅雨过程或梅汛期平均环流形势进行研究,具体到对暴雨落区对比统计分析并提出预报方法的研究还较少。

选取2015—2021年典型的梅汛期暴雨过程,对每个过程的各个阶段暴雨落区与主要影响系统位置进行比对分析,将浙江省梅汛期暴雨落区进行分型,并总结出预报着眼点,旨在为今后梅汛期暴雨落区预报提供参考。

1 资料和方法

1.1 资料来源

使用的资料包括2015—2021年国家及区域自动实况雨量资料,MICAPS常规观测资料,ERA5 0.25°×0.25°再分析资料,时间分辨率为1 h。

1.2 暴雨落区分型方法

基于国家和区域自动气象站实况雨量资料,选取2015—2021年浙江地区12次梅汛期暴雨天气过程。运用相似法,结合逐小时ERA5 0.25°×0.25°再分析资料与MICAPS常规观测资料,通过比对每12 h暴雨落区与低空急流、低空切变线的相对位置,确定暴雨落区的类型。

2 暴雨落区分型

根据12个梅汛期暴雨(19个暴雨阶段)的暴雨落区与系统配置分析结果,大致可以将暴雨落区分为850 hPa低空切变线附近型、低空急流附近型、低空切变线与低空急流之间型3类。其中,有10个暴雨阶段为低空切变线附近型(包括冷式切变线、暖式切变线和准静止切变线附近型),5个暴雨阶段为低空急流附近型,4个暴雨阶段为低空切变线与低空急流之间型(表1)。

3 梅汛期暴雨过程环流形势及影响系统分析

通过分析12次梅汛期暴雨过程的前期环流形势演变,包括暴雨前期、暴雨过程中南亚高压、西太平洋副热带高压、西风带槽脊活动的短期活动;低空急流、低空切变线、低空低涡、梅雨锋等直接影响系统的强度和位置变化可以发现,暴雨落区与高低空系统的相互配置密切相关,暴雨落区是位于低空切变线附近还是低空急流附近或两者之间,主要取决于西太平洋副热带高压的变动、低空切变线的类型与强度、低空急流的强度与变动、高低空系统之间的相互配置。以下对暴雨落区位于低空急流附近、低空切变线附近、低空切变线与低空急流之间型这3种类型的主要特征进行分析。

3.1 低空切变线附近型

通过对以上10个暴雨阶段环流形势和影响系统的分析,低空切变线附近型梅汛期暴雨期间,西太平洋副热带高压脊线,850 hPa切变线类型和北侧风速,850 hPa低空急流中心风速如表2所示。

环流形势和系统配置具有以下共同特征:在暴雨前期,西太平洋副热带高压处于西伸北抬或东退南撤的过程中。在暴雨期间,西太平洋副热带高压呈东西带状分布,稳定少动,平均位置为21.4°N。西南低空急流有所转平,平均中心風速为15 m/s。其北侧切变线(冷/暖/准静止)或加强或减弱,其北侧平均风速为7.2 m/s,高低层一般呈后倾槽配置,700 hPa影响系统位于850 hPa北侧。此时,暴雨一般位于850 hPa低空切变线(冷/暖/准静止)两侧。此外,如果西南低空急流位于副高内部,由于受副高阻挡,雨带位于副高外围切变线两侧(图1)。

3.2 低空急流附近型

通过对以上5个暴雨阶段环流形势及影响系统的分析(图略),可以发现低空急流附近型梅汛期暴雨期间,西太平洋副热带高压脊线,850 hPa切变线类型和北侧风速,850 hPa低空急流中心风速如表3所示。

环流形势和系统配置具有以下共同特征:在暴雨前期,西太平洋副热带高压西进北抬,南支低槽与北方短波扰动合并发展加强,西南涡移出发展,低空西南急流加强。暴雨期间,随着副高东退南撤,低槽东移南压,西南涡东移入海,涡后冷式切变线与低空急流南移至浙江境内减弱,减弱后,冷切北侧偏北风平均为6 m/s,西南低空急流平均为14.4 m/s,从高低层系统配置来看,基本为前倾配置,700 hPa低空急流与切变线均位于850 hPa的南侧。此时,暴雨区位于850 hPa急流轴附近(图2)。

3.3 低空切变线与低空急流之间型

通过对以上4个暴雨阶段环流形势及影响系统的分析(图略),可以发现低空切变线与低空急流之间型梅汛期暴雨期间,西太平洋副热带高压脊线,850 hPa切变线类型和北侧风速,850 hPa低空急流中心风速如表4所示。

环流形势及系统配置的分析结果表明,低空切变线与低空急流之间型分为2种情况。这2种情况都对应于西南涡东移,浙江受西南涡右前侧暖切影响,700 hPa影响系统较850 hPa略偏北。第1种当西南涡位置偏南,中心位置位于江西北部时,副高南撤,低空西南急流少动,暴雨带位于850 hPa低空切变线与低空急流之间。第2种当西南涡位置偏北,中心位置位于安徽中部时,副高北抬,低空西南急流加强北上或维持,平均风速达18 m/s,暖切加强。急流与暖切近乎垂直,暴雨带位于850 hPa暖切两侧及低空急流顶端辐合区域(图3)。

在这3类暴雨中,低空急流附近型由于副高处于南撤的过程中,其脊线平均位置最南为19.6°N。低空切变线附近型由于副高稳定少动,其脊线平均位置最北为21.4°N。低空切变线与低空急流之间型由于急流在北抬过程中持续加强。其850 hPa西南低空急流的强度最强,平均为18 m/s。而低空急流附近型在南撤的过程中转平减弱,其风速最弱,平均为14.4 m/s。低空切变线附近型切变线北侧的风速最大,平均为7.2 m/s,低空切变线与低空急流之间型、低空急流附近型两者切变线北侧的风速差距不大,基本为6 m/s。

4 结论

浙江省梅汛期暴雨落区与高低空系统的相互配置密切相关,暴雨落区是位于低空切变线附近还是低空急流附近或两者之间,主要取决于低空切变线的类型与强度,低空急流的强度与变动,以及高低空系统之间的相互配置。

(1)暴雨前期,西太平洋副热带高压处于西伸北抬或东退南撤的过程中。在暴雨期间,西太平洋副热带高压呈东西带状分布稳定少动,平均位置为21.4°N。西南低空急流有所转平,平均中心风速为15 m/s。其北侧切变线(冷/暖/准静止)或加强或减弱,其北侧平均风速为7.2 m/s,高低层一般呈后倾槽配置,700 hPa影响系统位于850 hPa的北侧。此时,暴雨一般位于850 hPa低空切变线(冷/暖/准静止)两侧。此外,若西南低空急流位于副高内部,受副高阻挡雨带位于副高外围切变线两侧。

(2)暴雨前期,西太平洋副热带高压西进北抬,南支低槽与北方短波扰动合并发展加强,西南涡移出发展,低空西南急流加强。暴雨期间随着副高东退南撤,低槽东移南压,西南涡东移入海,涡后冷式切变线与低空急流南移至浙江境内减弱,减弱后,冷切北侧偏北风平均为6 m/s,西南低空急流平均为14.4 m/s。从高低层系统配置来看,基本为前倾配置,700 hPa低空急流与切变线均位于850 hPa南侧。此时暴雨区位于850 hPa急流轴附近。

(3)低空切变线与低空急流之间型分为2种情况。这2种情况都对应西南涡东移,浙江受西南涡右前侧暖切影响,700 hPa影响系统较850 hPa略偏北。第一种当西南涡位置偏南,中心位置位于江西北部时,副高南撤,低空西南急流少动,暴雨带位于850 hPa低空切变线与低空急流之间。第二种当西南涡位置偏北,中心位置位于安徽中部时,副高北抬,低空西南急流加强北上或维持,平均风速达18 m/s,暖切加强。急流与暖切近乎垂直,暴雨带位于850 hPa暖切两侧和低空急流顶端辐合区域。

参考文献

[1] 张建海,沈锦栋,江丽俐.2008年浙江梅汛期暴雨的大尺度环流特征及其梅雨锋结构分析[J].高原气象,2009,28(5): 1075-1084.

[2] 朱根乾,林锦瑞,寿绍文,等.天气学原理和方法[M].北京:气象出版社,2007.

[3] 张春艳,王力,孙明明,等.2011年浙江梅汛期暴雨特征及影响天气系统分析[J].暴雨灾害,2012,31(2):132-140.

[4] 丁一汇,柳俊杰,孙颖,等.东亚梅雨系统的天气-气候学研究[J].大气科学,2007(6):1082-1101.

[5] 刘学华.物理量配置对浙江梅汛期暴雨落区影响的个例分析[J].科技通报,2013,29(1):34-41.

[6] 尹东屏,胡洛林,曾明剑,等.梅汛期中的暴雨和大暴雨环流特征及物理量诊断分析[J].气象科学,2007(1):42-48.

[7] 刘梅,张备,俞剑蔚,等.江苏梅汛期暴雨高空能量输送及高低空要素耦合特征[J].高原气象,2012,31(3):777-787.

责任编辑:黄艳飞

The Differentiation Pattern of Heavy Rainfall in the Meiyu Period in Zhejiang Province Influenced by Low Level Shear Line and Low Level Jet

Li Yue et al(Wucheng District Meteorological Bureau of Jinhua City, Jinhua, Zhejiang 321000)

Abstract Based on the actual rainfall data of national and regional automatic weather stations, ERA5 reanalysis data, and MICAPS conventional observation data, 12 rainstorm weather processes in Zhejiang during the Meiyu flood season from 2015 to 2021 were selected, and the rainstorm areas were classified, and the configuration and changes of the impact system of each type of rainstorm were analyzed and summarized. The results showed that the rainstorm area during the plum flood season in Zhejiang Province was closely related to the variation of the subtropical high over the western Pacific, the type and intensity of the low-level shear line, the intensity and variation of the low-level jet, and the mutual configuration between the high-low level systems. It can be roughly divided into three types, namely, the low level jet stream proximity type, the low level shear line near type, and the low level jet stream and the low level tangent line type.

Key words Rainstorm area; Low level jet; Low altitude shear line; Subtropical high

基金項目 浙江省气象科技计划青年项目“低空切变线与低空急流共同影响下梅汛期暴雨落区研究”(2021QN39)。

作者简介 李悦(1988—),女,湖南新邵人,工程师,主要从事短期天气预报及气象服务工作。

收稿日期 2022-11-08