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梅雨是江苏夏季重要的降水系统,梅雨锋暴雨水汽特征对于梅雨降水预报具有非常重要的意义。2007年7月1日至9日(简称“07.7”),江苏境内连续出现了5次区域性暴雨过程,每次过程的间隔都很短,全省绝大部分站点在这10天的过程雨量都在200毫米以上,其中3个站雨量超过500毫米,10个站达到400-500毫米,是历史上少见的。本研究利用这段时间的常规天气资料、江苏省加密自动站资料、GPS/Pwv资料和NCEP/NCAR再分析场资料,分析了2007年江淮梅雨强降水阶段,江苏地区的天气形势特征和水汽分布输送特征。
通过对梅雨锋暴雨期进行天气诊断分析,发现此次梅雨强降水前期的环流背景是稳定的单阻型,而降水最强发生阶段转变为稳定的双阻型。在中低空有一条切变辐合线维持在江淮之间,在切变线上不断有中尺度对流系统生成发展是造成强降水的直接系统。在对基本物理量进行诊断后发现,梅雨锋暴雨过程中,高低空均有相应的急流系统,江淮之间低空急流的维持有利于其左前方切变和涡旋的形成,而高空急流则有利于其右后方反气旋式辐散流场的形成,暴雨区在低层辐合(正涡度)和高层辐散(负涡度)的区域内。同时,在暴雨区上空始终存在上升运动,只是强度有所变化。
利用地基GPS/Pwv资料和NCEP资料,分析暴雨时江苏地区上空的水汽分布和演变,发现暴雨区上空的各个层次都是高湿区,中低空的高湿区和暴雨区比较配合,而GPS/Pwv资料能够更精细的反应暴雨落区的位置。在与降水实况对比发现,在江苏梅雨期GPS/Pwv值一般在50mm以上才会有降水,而强降水区的GPS/Pwv值一般在60mm以上。在暴雨出现前的几个小时到十几小时内,大气水汽含量存在一个较长的持续快速增长和积累过程,暴雨前Pwv有明显的上升,而随着Pwv的迅速下降,降水也迅速减弱;在连续降水的情况下,水汽量波动很小,一直维持在一个高值附近,在此期间时常有短时暴雨发生。
通过对梅雨锋暴雨期的水汽通量和水汽通量散度,以及水汽收支的诊断分析,发现此次过程的水汽来源主要部分是我国南海,在广西至江淮一线上空整层都存在明显的水汽输送通道,水汽输送存在白天加强,在夜间减弱的特征,低层850hPa水汽通量辐合中心与整层水汽通量辐合中心的位置和强度的变化都比较一致,同时与暴雨的落区和强度变化有很好的对应关系。在暴雨过程中,850hPa、700hPa和500hPa上三层的水汽垂直输送量都是以向上输送为主,但与水汽的水平输送量相比,垂直输送的量级要小得多。就整个江苏地区的水汽收支来看,在所取范围四个边界的水汽通量之和都是正值,说明江苏地区在暴雨期是一个水汽汇区,且水汽辐合层相当深厚。同时,850hPa附近的水汽流入量是700hPa附近流入的10倍以上,说明在暴雨期间水汽辐合主要在低层。
本研究分析了江苏地区2007年梅雨锋暴雨的天气系统和水汽输送特征,其中运用GPS/Pwv资料分析了暴雨时的水汽分布和演变特征,对研究梅雨锋暴雨的内在结构和进行梅雨锋暴雨的短期预报具有重要的意义。