中国东部沿海低空急流研究进展

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  摘 要:低空急流是指600hPa以下出现的强而窄的气流。低空急流是水平动量集中的气流带,具有较大的水平风速切变和垂直风速切变。在我国东部的沿海地区,受低空急流系统的影响常常产生对流天气。东北沿海地区、华东沿海地区、东南沿海地区的强降水天气与低空急流紧密相关。
  关键词:低空急流;强对流;暴雨
  中图分类号:P458.121.1 文献标识码:A
  1 东北沿海地区受低空急流影响引起的降水
  东北地区夏季极端降水过程类型繁多,情况较复杂,受低空急流影响降水过程也不尽相同[1-6],本节总结了东北沿海地区城市(丹东、营口、大连)近十年来降水部分个例[7-11]。
  1.1 低空急流影响下的环流形势(850hPa和700hPa)
  1.1.1 偏南低空急流影响
  在2007年8月大连地区中暴雨过程个例中,8月10日东海与黄海之间形成了一支较强的偏南低空急流,这支低空急流为此次降水提供了持续的水汽条件。
  1.1.2 西南低空急流影响
  (1)在台风“达维”影响营口地区特大暴雨过程个例中,西南低空急流是其中一个影响系统。03日08时,副热带高压偏西侧有一支从山东半岛到大连的西南急流,输送了渤海海面的水汽,提供了充足水汽条件。至4日08时台风北移,低空急流把水汽和能量输送到辽宁地区上空,与东移南下的冷空气相汇,与急流输送在营口地区的暖湿气流汇合,因此强降水出现在低空急流的辐合区,冷暖空气相汇合处。(2)在2010年7月13日营口南部到大连北部地区一次暴雨过程中,西南急流是其中一个影响系统。12日08时营口地区受两高压之间切变线影响,受西南急流控制,直至12日20时,切变线稳定。(3)在2008年7月15日营口局部地区暴雨过程个例中,西南急流为一个影响系统。15日08时至20时,辽宁大部分地区一直处于高空槽前。受西南急流影响,14日20时,700hPa有强西南急流向辽宁地区输送水汽,由于西南急流较为深厚,为此次暴雨提供了充足的水汽条件。
  1.1.3 东南低空急流和西南低空急流共同影响
  在2002年8月4日辽南特大暴雨个例中,东南急流和西南急流都是暴雨过程中的重要影响系统。2002年12号台风在我国广东地区活动,与副热带高压之间形成了东南急流,并朝着我国东北地区伸展。这支东南急流为此次降水提供了高能高湿,之后急流向东移进入朝鲜半岛地区。
  1.2 低空急流影响下的地面形势
  受低空急流影响下的地面形势,低空急流主要作用于高低空急流耦合,促进上升运动,再与低空急流作用下输送的水汽和能量共同作用,有利于该地区强降水天气现象的持续发展。
  (1)在2002年8月4日辽南特大暴雨个例中,辽宁南部地区位于高空急流的右侧,低空急流的左侧,高空辐散和低空辐合相互配合产生上升运动,有利于强降水。(2)在2007年8月大连地区中暴雨过程个例中,低空急流左侧的辐合作用促进上升运动,有利于强对流活动。(3)在台风“达维”造成营口地区特大暴雨个例中,营口地区低层辐合、高层辐散利于该地区垂直运动的发展。(4)在2010年7月13日营口南部到大连北部地区一次暴雨过程个例中,营口地区位于低压后,冷空气逐渐加强,12日20时后出现地面冷锋,13日20时该地区位于低压倒槽内,降水发生前后时间与气压场的变化同步。(5)在2008年7月15日营口局部地区暴雨过程个例中,高空槽前及低空切变线南侧的西南急流输送水汽和能量。
  1.3 低空急流对物理量场的影响
  低空急流主要为发生降水过程提供水汽条件以及配合高空急流发展的垂直运动,高层辐散中心与低层辐合中心相互配合,高层辐合、低层辐散产生上升运动,直至降水过程的发生、发展和消失。
  1.3.1 水汽条件
  (1)在2002年8月4日辽南特大暴雨个例中,辽宁南部地区受台风影响,不断向北输送水汽。(2)在台风“达维”造成营口地区特大暴雨个例中,该地区暴雨过程中水汽通量散度中心对应低空急流左前方的位置。3日08时至20时,水汽通量散度最大值区从河北北部到山东东部一带移至辽宁地区,并在4日08时达到最高值,至20时,随着低层风速的减小,急流逐渐消失,水汽通量逐渐变小。(3)在2010年7月13日营口南部到大连北部地区一次暴雨过程个例中,西南气流在辽宁西南侧850hPa的低层高度场上形成一个水汽的输送带,输送暖湿气流,辽宁上空的低空切变线阻碍了水汽向北移动,使得暖湿空气逐渐堆积上升,形成暴雨。(4)在2008年7月15日营口局部地区暴雨过程个例中,辽宁大部分地区受西南急流影响,有着较好的水汽条件。(5)在2006年7月10日辽东半岛地区暴雨过程个中例,9日20时,西南急流从山东半岛输送至辽东半岛,不断输送水汽。
  1.3.2 动力条件
  (1)在台风“达维”造成营口地区特大暴雨个例中,从200hPa散度场来看,辽宁中西部地区高层形成一个强的辐散中心与低层850hPa辐合中心相对应,低層辐合、高层辐散有利于辽宁地区暴雨天气的产生。(2)在2010年7月13日营口南部到大连北部地区一次暴雨过程个例中,12日20时,高层营口到大连地区位于正涡度较大的区域,低层辽宁处于负涡度区,高低层涡度差的增大,有利于水汽的动力抬升。(3)在2008年7月15日营口局部地区暴雨过程个例中,高低空均存在西南急流,从低层到高层流的垂直性较好。(4)2006年7月10日辽东半岛地区暴雨过程个例中,低层的西南低空急流为雨区输送水汽和动量,半岛上空东侧有强冷空气,对流层上部高空辐散,下部低空辐合相耦合,有利于上升运动发展。
  2 华东沿海地区受低空急流影响引起的降水
  暴雨是江淮地区多发的极端天气现象,特点是覆盖范围广、强度较大、雨量较为集中。本节以华东沿海地区暴雨过程为例,进一步探讨降水对低空急流影响的过程,分析并进行总结。   2.1 低空急流影响下的环流形势(700hPa、850hPa和950hPa)
  2.1.1 西南低空急流
  (1)在2012年7月2-4日江苏省持续性梅雨锋暴雨过程个例中,850hPa高度上,2日08时西南急流位于江淮之间,3日08时西南急流所处位置无明显变化,4日08时急流移至沿江以北地区。(2)2008年8月1-2日安徽东南部及江苏西南部特大暴雨过程个例中,对流层中低层形成较强的西南急流,不断向滁河地区输送水汽,使得该地区不稳定能量增加。
  2.1.2 东北低空急流和偏南低空急流共同影响
  在2006年5月18日08时0601“珍珠”台风倒槽造成的上海暴雨过程个例中,850hPa高度上,偏南低空急流和东北低空急流在中低层切变线两侧。这两支低空急流将南海和东海的水汽输送至本地上空,上升运动发展。
  2.1.3 西南低空急流和偏东低空急流共同影响
  在2009年11月9日皖南、浙北及上海南部出现了一次暴雨、局地大暴雨过程个例中,南侧低空西南急流输送大量的暖湿气流与北侧偏东急流带来冷空气共同影响作用天气。
  2.1.4 超低空急流
  在2012年7月2-4日江蘇省持续性梅雨锋暴雨过程个例中,950hPa高度上,2-3日出现了超低空急流。
  2.2 低空急流影响下的地面形势
  (1)在2006年5月18日08时0601“珍珠”台风倒槽造成的上海暴雨过程个例中,低值系统倒槽伸向上海,北侧有弱冷空气扩散,冷暖空气的交汇促进强降水的产生。(2)在2008年8月1-2日安徽东南部及江苏西南部特大暴雨过程个例中,在高空槽前正涡度平流和低层暖平流的左右下,地面有波动发展东移。(3)在2006年5月18日08时0601“珍珠”台风倒槽造成的上海暴雨过程个例中,偏南低空急流和东北低空急流共同作用,低层辐合、高层辐散,促进发展上升运动。
  2.3 低空急流对物理量场的影响
  本节主要将华东地区受低空急流影响下的降水物理量分为两个部分进行总结,一方面为水汽条件,另一方面为动力条件。
  2.3.1 水汽条件
  (1)在2012年7月2-4日江苏省持续性梅雨锋暴雨过程个例中,暴雨区出现在急流移动的左侧,超低空急流为本次梅雨锋暴雨提供了充足的水汽。(2)在2008年8月1-2日安徽东南部及江苏西南部特大暴雨过程个例中,西南急流提供了充足的水汽条件。(3)在2006年5月18日08时0601“珍珠”台风倒槽造成的上海暴雨过程个例中,东北和偏南急流提供了充足的水汽。(4)在2009年11月9日皖南、浙北及上海南部出现的一次局地大暴雨过程中,槽前西南急流,中低层低涡切变线东移,南侧低空西南急流输送大量的暖湿气流。
  2.3.2 动力条件
  (1)在2012年7月2-4日江苏省持续性梅雨锋暴雨过程个例中,超低空急流对强降水的产生有着重要作用,在急流左下方的风速切变区极易诱发中尺度扰动,触发对流。(2)在2008年8月1-2日安徽东南部及江苏西南部特大暴雨过程个例中,暴雨天气是由台风减弱形成的低压系统再由冷空气侵入而形成的,西南急流强盛,大气对流不稳定促进对流性降水形成。(3)在2006年5月18日08时0601“珍珠”台风倒槽造成的上海暴雨过程个例中,东北急流带来的弱冷空气加强了斜压不稳定,与偏南急流汇合有利于暴雨的增幅和维持。
  3 东南沿海地区受低空急流影响引起的降水
  我国针对东南地区低空急流的有关研究较少,本节通过对东南沿海地区城市降水个例的分析总结,为日后研究者开展东南地区低空急流的探索做好基础。
  3.1 低空急流影响下的环流形势(700hPa、850hPa和950hPa)
  3.1.1 偏南低空急流
  在2006年7月17日厦门连续暴雨个例中,7月14日20时700hPa高度上,偏南低空急流将南海上空水汽输送到厦门地区上空,使得登陆的风暴有能量继续维持,并引起低空风场的辐合,这是重要的触发机制。16日08时,低空急流向北伸展。
  3.1.2 西南低空急流
  (1)2014年5月22日福建暴雨到大暴雨过程个例中,700hPa高度场上,西南急流轴穿过福建中南部。850hPa高度场上,从广东、广西延伸到福建沿海形成一支低空西南急流。925hPa高度场上,有一支超低空西南急流提供充足的水汽条件。(2)850hPa高度场上,14日20时850hPa高度场上,闽南地区处在切变线南侧。
  3.2 低空急流影响下的地面形势
  (1)在2006年7月17日厦门连续暴雨个例中,14日20时厦门地区维持低层辐合、高层辐散,产生上升运动。(2)在2013年5月16日福建闽南地区大暴雨天气过程个例中,15日08时华南处在低压倒槽内,14时低压倒槽维持在福建中部、江西南部、广东北部。16日02时地面倒槽南压至福建南部、广东中南沿海。
  3.3 低空急流对物理量场的影响
  3.3.1 水汽条件
  (1)在2006年7月17日厦门连续暴雨个例中,低空急流使得厦门上空有持续的水汽输送。(2)2014年5月22日福建暴雨到大暴雨过程个例中,低空急流及超低空急流持续向暴雨区输送水汽。
  3.3.2 动力条件
  (1)在2006年7月17日厦门连续暴雨个例中,冷空气与偏南低空急流相互作用形成触发机制,低空急流与高空急流形成上升运动。(2)在2014年5月22日福建暴雨到大暴雨过程个例中,低层水汽辐合、中高层水汽辐散有利于底层暖湿空气的上升凝结释放潜热,促进降水的产生。
  4 结语
  我国东部沿海地区主要受偏南或西南低空急流以及西南急流与东南急流共同影响作用。低空急流影响下的地面形势主要是由于低空急流输送水汽,配合高低空急流耦合,利于上升运动的发展。   华东沿海地区主要受西南低空急流、东北低空急流和偏南低空急流共同作用、西南低空急流和偏东低空急流共同作用,时而引起超低空急流共同作用影响天气系统。低空急流影响下的地面形势:一方面受台风影响下,倒槽生成于降水地区上空,冷空气导入,冷暖气流汇合与高低空急流配合。另一方面,高低空耦合,低层辐合、高层辐散,垂直性较好。
  东南沿海地区主要受偏南或西南低空急流影响天气。低空急流影响下的地面形势主要是与低空急流输送的水汽相配合,高低空急流耦合,上升运动发展,产生降水。低空急流系統与副热带高压共同影响天气。
  低空急流在物理量场的作用主要表现在水汽和动力作用,提供能,输送暖湿水汽,大气层结不稳定性增加,低层的扰动随之增加,触发不稳定机制。
  本文所选个例只代表部分地区降水过程,不能覆盖东部沿海地区全部,可作为今后研究的部分参考。
  参考文献
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