我院天气研究揭示中国两类暴雨的成因机制

发布人:林维佳 发布日期:2019-10-27

 

  我院陈桂兴副教授、杜宇副教授及其合作者从日变化角度,深入研究了华中梅雨雨带和华南暖区暴雨的成因机制,并提出相应的理论模型。一系列成果发表在相关领域的著名期刊《Monthly Weather Review》和《Journal of Climate》,有助于提升对我国暴雨的科学认识和预报能力。

(1)对华中夜间暴雨的研究(图1)表明:受大气边界层加热的影响,华南上空的季风气流在白天被抑制,暖湿能量逐渐堆积。季风气流在夜间转为增强,形成低空急流影响长江流域。季风气流的夜间加速可显著加强长江流域的水汽输送辐合、动力抬升和对流不稳定,能量释放可激发中尺度对流系统的夜间发展。因此,伴随季风日变化的暖湿能量“白天蓄能-夜间释放”机制成为中国东部早晨暴雨的重要成因。这种现象可在数天内反复发生,造成严重的洪涝灾害。研究结果还指出,大气环流和日变化现象在暴雨有关的多尺度过程扮演重要角色。副热带高压等大尺度环流可通过热力和动力机制调节风场日变化,影响夜间中尺度对流系统的发生发展,从而控制暴雨的具体时间和落区。当大气环流由暖转冷,风场日变化和降水特征也发生相应调整。

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图1. 华中夜间暴雨的成因机制的概念图

(2)对华南暖区暴雨的研究(图2)表明:基于集合预报分析发现,暖区暴雨的可预报性相对锋面暴雨更低。天气尺度低空急流(SLLJ)与锋面暴雨相关,而南海的边界层急流(BLJ)与暖区暴雨关系更加密切。基于高分辨率模式进一步分析华南暖区暴雨的对流触发机制,提出双低空急流的新概念模型。BLJ出口区的低层辐合和SLLJ入口区的中低层辐散的垂直结构配置在海岸附近造成中尺度抬升,对暖区暴雨的触发起关键作用。气候统计分析还发现,BLJ和SLLJ对华南降水的分布具有显著不同的影响,其影响机理与地形作用、天气尺度扰动和水汽输送过程密切相关。

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图2. 华南海岸暖区暴雨的成因机制的概念图

相关论文:

Chen, G., W. Sha, T. Iwasaki, and Z. Wen, 2017: Diurnal cycle of a heavy rainfall corridor over East Asia. Monthly Weather Review, 145 (8), 3365–3389. http://dx.doi.org/10.1175/MWR-D-16-0423.1

Zeng, W., G. Chen, Y. Du, and Z. Wen, 2019: Diurnal Variations of Low-Level Winds and Precipitation Response to Large-Scale Circulations during a Heavy Rainfall Event. Monthly Weather Review, 147 (11), 3981–4004. https://doi.org/10.1175/MWR-D-19-0131.1

Du, Y., and G. Chen, 2018: Heavy Rainfall Associated with Double Low-Level Jets over Southern China. Part I: Ensemble-Based Analysis. Monthly Weather Review, 146 (11), 3827–3844. https://doi.org/10.1175/MWR-D-18-0101.1

Du, Y., and G. Chen, 2019: Heavy Rainfall Associated with Double Low-Level Jets over Southern China. Part II: Convection Initiation. Monthly Weather Review, 147 (2), 543–565. https://doi.org/10.1175/MWR-D-18-0102.1

Du, Y., and G. Chen, 2019:  Climatology of low-level jets and their impact on rainfall over southern China during early-summer rainy season. Journal of Climate, in press.  https://doi.org/10.1175/JCLI-D-19-0306.1 

Chen, G., R. Lan, W. Zeng, H. Pan, and W. Li, 2018: Diurnal variations of rainfall in surface and satellite observations at the monsoon coast (South China). Journal of Climate, 31 (5), 1703-1724. http://doi.org/10.1175/JCLI-D-17-0373.1

 

投稿:陈桂兴

初审、复审:杨崧

审核发布:张斯虹