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本文选取1999年6月一次梅雨锋暴雨过程,从全型涡度方程诊断和位涡反演方法入手,探讨了这次梅雨锋暴雨过程中降水和副高之间相互作用的可能机制。主要诊断和分析结果如下:
一、1999年6月下旬长江流域梅雨期发生了持续10天左右的强降水过程,有降水时间长、降水量多、降水集中、降水强度大等特点,降水带呈西南东北走向延伸至日本,中心分别位于我国长江中下游地区和日本。在降水开始阶段,高层南亚高压有明显的东伸,与此同时,中低层西太副高有明显的西伸,其西伸滞后于南亚高压的东伸1-2天。降水与西太副高的东西移动有很好的对应关系,副高开始西伸时恰恰是长江中下游大范围降水发生时。
二、高层西风急流的明显增强是引起南亚高压东伸的主要原因,全型涡度方程的诊断结果表明,高层南亚高压东伸引起的经向次级环流,带动对流层中层的副热带高压西移。降水释放的凝结潜热加热使高层产生负涡度,加强高层的南亚高压,增强高层辐散场,进而维持此经向次级环流的上升运动。在水平方向上,在最大加热层对流层对流层中层,凝结潜热加热的经向梯度在中低纬产生负的涡度倾向使副高西伸。同时降水凝结潜热加热在低层有正涡度制造,在副高西伸发展后期,随着对流层中低层正涡度逐渐加强,低空急流使涡旋东移并南压,与低纬东风带涡旋相互作用使得副高东退,之后次级环流不再维持。副高东退之后,低层的风切变不再位于长江流域,而是随着副高东退北抬,使降水区的上升运动减弱,长江中下游雨带逐渐消失,高层南亚高压也逐渐西退。同时低纬地区的东风带涡旋多从高层伸展至500hPa,沿东风带西传改变副高内部形态,涡旋强烈时副高会出现中间断裂。当涡旋西移与中纬30°N槽同位相时,迫使副高断裂、东退。
三.分片Ertel位涡反演结果表明:对流层中层大气对500hPa高度场贡献最大,两者形势也最为相似,高层贡献其次,底层与低层对副高贡献甚小。在副高的不同发展阶段和不同位置,高层环流对副高变异的贡献不同,在副高西伸发展期,副高北侧由于降水凝结潜热加热作用在对流层中层引起正涡度变化,正的热力异常使涡旋增强,局地产生气旋性环流,热力异常越强,产生的气旋性涡旋越强,使副高主体一直维持在20-25°N之间不能北抬。对副高西伸贡献最大的是较偏南的对流层中层副高范围内的不饱和湿空气,对负涡度的维持加强起主要作用,并产生正变高使高压西伸。在副高东退期,高层西太平洋上的涡旋随着东风带不断西移,影响副高内部结构,并最终配合中纬对流层中层产生的正涡度迫使副高减弱断裂东退。副高东退期正是江淮流域加热减小时刻,对流层中层不饱和湿空气产生的正变高减弱,对流层中层湿空气产生的负变高增加,使高度场减弱,副高东退。另外来自太平洋上的高层的强低压槽对对流层中层有降压作用,它和对流层中层日本附近的低压中心上下共同作用,使副高东退后不能再西伸。