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台风“利奇马”远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源

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大气科学学报 2023年第5期46卷 776-789页

作者：刘希曾明剑王亚强张雪蓉魏娜南京气象科技创新研究院中国气象局交通气象重点开放实验室江苏南京210041 中国气象科学研究院人工智能气象应用研究所北京100081

基于地面加密观测、ERA5再分析、ECMWF全球集合预报等多源资料,利用敏感性分析方法、涡度收支诊断方法以及拉格朗日水汽追踪方法,探讨1909号台风“利奇马”造成远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源。结果表明,对流层低层短波槽的加深有... 详细信息

基于地面加密观测、ERA5再分析、ECMWF全球集合预报等多源资料,利用敏感性分析方法、涡度收支诊断方法以及拉格朗日水汽追踪方法,探讨1909号台风“利奇马”造成远距离暴雨的关键动力因子和水汽来源。结果表明,对流层低层短波槽的加深有利于台风远距离降水(Tropical cyclone Remote Precipitation,TRP)区南北两侧的气流共同增强TRP区域内的低层相对涡度,从而增强TRP。尤其相对涡度的散度项是影响TRP增强或减弱的关键作用项。在TRP增强阶段,有利于暴雨增强的正涡度主要由散度项贡献。负的散度项贡献导致相对涡度减小,TRP雨强也随即减弱。在水汽方面,TRP雨强和区域内的水汽含量密切相关。500 hPa上TRP区域内的水汽由局地和台风“利奇马”共同贡献;700 hPa的水汽主要由“利奇马”台风贡献;850 hPa的水汽则由局地和两个台风共同输送,其中台风“罗莎”的贡献更大一些。

关键词：台风“利奇马” 远距离暴雨敏感性分析水汽追踪

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青藏高原那曲地区夏季水汽来源及输送特征分析

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高原气象 2020年第3期39卷 467-476页

作者：曾钰婷张宇周可姚豫奇杨林峰成都信息工程大学大气科学学院四川成都610225

青藏高原作为“亚洲水塔”,研究其降水来源对我国水安全和水资源利用有重要意义。本文使用中国地面气候资料日值数据集,并用GDAS资料驱动HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajecto‐ry)拉格朗日模式,分析了那曲地... 详细信息

青藏高原作为“亚洲水塔”,研究其降水来源对我国水安全和水资源利用有重要意义。本文使用中国地面气候资料日值数据集,并用GDAS资料驱动HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajecto‐ry)拉格朗日模式,分析了那曲地区2014年夏季的水汽输送轨迹和不同等级降水的轨迹。结果表明:(1)夏季水汽输送轨迹有明显的月、旬变化,主要是由于夏季风的向北推进造成的。印度洋、阿拉伯海、孟加拉湾、大西洋和中亚为5条主要的水汽输送路径。(2)小雨和中雨存在南方路径和西方路径,而大雨只存在南方路径;海洋的水汽输送对降水等级具有决定性作用。(3)1天前水汽来源大值区为雅鲁藏布江流域;3天前水汽来源大值区为印度与不丹的交界;大雨的水汽来源较小雨和中雨更加集中;水汽贡献分布集中的区域与水汽轨迹追踪的终点有较好的对应关系。(4)水汽源地:小雨主要来自阿拉伯海、孟加拉湾、印度、新疆以及中亚地区;中雨主要来自印度洋、阿拉伯海、孟加拉湾、印度、新疆以及中亚地区;大雨主要来自阿拉伯海和孟加拉湾。

关键词：青藏高原 HYSPLIT模式水循环水汽追踪

2014年夏季一次那曲强降水的诊断分析和水汽来源的模拟研究

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高原气象 2022年第2期41卷 477-488页

作者：曾钰婷张宇王煕曌郝倚天中国民用航空局西南空中交通管理局气象中心四川成都610200 成都信息工程大学大气科学学院四川成都610225

青藏高原作为“亚洲水塔”,研究其降水来源对我国水安全和水资源利用有重要意义。采用诊断分析和拉格朗日模式模拟的方法,对高原涡引起的一次那曲强降水进行了分析研究,确定了那曲地区的水汽来源并进一步量化了水汽源区对研究区夏季降... 详细信息

青藏高原作为“亚洲水塔”,研究其降水来源对我国水安全和水资源利用有重要意义。采用诊断分析和拉格朗日模式模拟的方法,对高原涡引起的一次那曲强降水进行了分析研究,确定了那曲地区的水汽来源并进一步量化了水汽源区对研究区夏季降水的贡献。结果表明:那曲上空上升运动强烈,且具备良好的水汽条件。有多次多个强对流云团相继生成,形成短时强降水。影响降水的绝大多数目标气块来自目标区域以南的相对较低的大气层,可追溯到孟加拉湾、阿拉伯海和印度洋。此外,青藏高原以西路径有一小部分目标气块来自中、低层大气。高层水汽主要为南亚高压反气旋输送。少数气块来自中国东部和南海。西边界和南边界的水汽输送为本次那曲强降水的主要来源,水汽源区主要为印度洋、阿拉伯海、印度、孟加拉湾、新疆和中亚。来自印度洋和阿拉伯海的水汽对降水区起到了关键的水汽贡献,局地水汽贡献忽略不计。

关键词：强降水诊断 FLEXPART 水汽追踪

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青藏高原降水再循环率与水汽来源辨析

中国科学：地球科学 2022年第3期52卷 574-578页

作者：阳坤汤秋鸿卢麾清华大学地球系统科学系地球系统数值模拟教育部重点实验室清华大学全球变化研究院北京100084 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室国家青藏高原科学数据中心北京100101 中国科学院地理科学与资源研究所中国科学院陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101

降水再循环率(即蒸发-降水反馈强度)和水汽来源是区域水循环的两个关键环节,它们的量化对于理解水循环过程及其变化至关重要.关于青藏高原降水再循环率和水汽源的已有研究结果存在很大争议.文章厘清了理解水循环的不同视角,指出蒸发与... 详细信息

降水再循环率(即蒸发-降水反馈强度)和水汽来源是区域水循环的两个关键环节,它们的量化对于理解水循环过程及其变化至关重要.关于青藏高原降水再循环率和水汽源的已有研究结果存在很大争议.文章厘清了理解水循环的不同视角,指出蒸发与降水之比主要取决于气候模态,而降水再循环率还与区域大小密切相关,水汽源区则取决于追踪时段(降水时段或非降水时段)和追踪程度.在同一理论框架下,关于青藏高原水循环的不同研究结果之间不存在根本冲突.

关键词：区域水汽平衡降水再循环水汽追踪降水时段

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青藏高原那曲地区水汽来源分析

青藏高原那曲地区水汽来源分析

作者：曾钰婷成都信息工程大学

学位级别：硕士

青藏高原作为“亚洲水塔”,研究其降水来源对我国水安全和水资源利用有重要意义。位于藏北高原的那曲地区是众多河流的发源地或支流的流经地,有着丰富的冰川融水和地下水资源,为周边和下游地区提供了充足的水源,是大气水分循环的重要研... 详细信息

青藏高原作为“亚洲水塔”,研究其降水来源对我国水安全和水资源利用有重要意义。位于藏北高原的那曲地区是众多河流的发源地或支流的流经地,有着丰富的冰川融水和地下水资源,为周边和下游地区提供了充足的水源,是大气水分循环的重要研究区。本文使用FNL资料驱动FLEXPART以及GDAS资料驱动HYSPLIT拉格朗日模式,分析了那曲地区2014年夏季的水汽输送轨迹和不同等级降水的轨迹,结果表明:夏季水汽输送轨迹有明显的月、旬变化,主要是由于夏季风的向北推进造成的。印度洋、阿拉伯海、孟加拉湾、大西洋和中亚为5条主要的水汽输送通道。来自中亚的水汽是那曲夏季降水的最主要贡献者,来自阿拉伯海的水汽次之。小雨和中雨存在南方路径和西方路径,而大雨只存在南方路径;海洋的水汽输送对降水等级具有决定性作用。1天前水汽来源大值区为雅鲁藏布江流域;3天前水汽来源大值区为印度与不丹的交界;大雨的水汽来源较小雨和中雨更加集中;水汽贡献分布集中的区域与水汽轨迹追踪的终点有较好的对应关系。小雨水汽源地为阿拉伯海、孟加拉湾、印度、新疆以及中亚地区;中雨水汽源地为:印度洋、阿拉伯海、孟加拉湾、印度、新疆以及中亚地区;大雨水汽源地为:阿拉伯海和孟加拉湾。采用综合分析和拉格朗日模式模拟的方法,对高原涡引起的一次那曲强降水进行了分析研究,确定了那曲地区的水汽来源并进一步量化了水汽源区对研究区夏季降水的贡献。结果表明:那曲上空上升运动强烈,低层正涡度与高层负涡度对应,低层辐合配合高层辐散,且那曲上空水汽充足并存在水汽的辐合,降水期间对流活动十分旺盛,有多次多个强对流云团相继生成,云中的强上升运动使小粒子迅速碰并增长成雨滴降落,形成短时强降水。影响降水的绝大多数目标气块来自目标区域以南的相对较低的大气层,可追溯到孟加拉湾、阿拉伯海和印度洋。此外,青藏高原以西路径有一小部分目标气块来自中、低层大气。高层水汽主要为南亚高压反气旋输送。少数气块来自中国东部和南海。西边界和南边界的水汽输送为本次那曲强降水的主要来源,水汽源区主要为印度洋、阿拉伯海、印度、孟加拉湾、新疆和中亚。来自印度洋和阿拉伯海的水汽对降水区起到了关键的水汽贡献,局地水汽贡献忽略不计。

关键词： FLEXPART HYSPLIT 青藏高原水循环水汽追踪

全球变暖背景下陕西省夏季极端降水及其大尺度环流特征

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高原气象 2024年第2期43卷 342-352页

作者：杜一博李双双冯典肖贻青陈小婷黄少妮杜莉丽陕西省气象台陕西西安710014

基于陕西省99个国家站1979-2021年夏季逐日降水资料和ERA5再分析数据,研究了陕西省夏季极端降水的时空变化以及相应的大尺度环流特征,并对全省典型地区进行水汽追踪分析。结果表明,陕西省夏季极端降水总体呈现出南多北少的空间分布,陕... 详细信息

基于陕西省99个国家站1979-2021年夏季逐日降水资料和ERA5再分析数据,研究了陕西省夏季极端降水的时空变化以及相应的大尺度环流特征,并对全省典型地区进行水汽追踪分析。结果表明,陕西省夏季极端降水总体呈现出南多北少的空间分布,陕北中部、关中中东部极端降水为增加的趋势,通过REOF分析并计算得到陕北、关中极端降水变化趋势分别为0.36 mm·a^(-1),0.35 mm·a^(-1),陕南极端降水变化趋势最小为0.11 mm·a^(-1)。夏季影响陕西省的水汽来源主要有三支路径,北支水汽来自欧亚中高纬地区,东支水汽主要来自内陆的江河流域,南支水汽主要来自南海和孟加拉湾。此外,陕西省夏季极端降水在2005年后增多是大气高、中、低层大气环流共同作用的结果,大气高层辐散增强有利于上升运动,大气中层西太平洋副热带高压(以下简称,西太副高)西伸北抬造成外围水汽更容易进入内陆,蒙古反气旋南侧的异常东风和低层的异常东南风更有利于水汽进一步向西北地区输送。

关键词：极端降水西太平洋副热带高压水汽追踪

2022年夏季长江流域干旱的水循环模拟和分析

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大气科学学报 2023年第6期46卷 813-824页

作者：程浩秋魏江峰宋媛媛单昱峰南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/大气科学学院江苏南京210044

基于WRF-WVT水汽追踪模式,对2022年6—8月长江流域极端干旱情况下的水循环进行模拟研究,分析了长江流域蒸散发对长江流域局地和非局地降水的影响。结果表明,2022年夏季干旱导致长江中下游陆地水储量在5—8月期间减少100~150 mm。6—8月... 详细信息

基于WRF-WVT水汽追踪模式,对2022年6—8月长江流域极端干旱情况下的水循环进行模拟研究,分析了长江流域蒸散发对长江流域局地和非局地降水的影响。结果表明,2022年夏季干旱导致长江中下游陆地水储量在5—8月期间减少100~150 mm。6—8月长江流域约45%的蒸散发在当地和华北形成降水,其中6月长江流域蒸散发主要贡献当地降水,而7、8月对当地和华北降水的贡献大致相等。6—8月长江流域蒸散发贡献的当地降水逐月减少,总量为8.2×10^(7) m^(3)(长江流域平均91.2 mm),并且降水强度越高当地蒸散发贡献率越小,对当地降水贡献最大的区域为四川盆地附近(最大超过40%)。长江流域蒸散发为华北提供的降水在6—8月先增多后小幅度减少,总量为5.3×10^(7) m^(3)(华北平均58.4 mm),并且降水强度越高长江流域蒸散发贡献率越大。2022年夏季长江流域蒸散发对当地和华北地区暴雨的贡献率都为12%左右。

关键词：长江流域干旱降水水循环水汽追踪

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陕南西南涡暴雨的热动力特征分析

高原气象 2024年第3期43卷 655-666页

作者：姚静李培荣肖贻青蒋伊蓉王晓虎陕西省气象台陕西西安710014 榆林市气象局陕西榆林719000 渭南市气象局陕西渭南714000

利用10年(2013-2022年)4-10月逐日700 hPa高空图、西南低涡年鉴资料、欧洲中心ERA5再分析资料、陕西省站点降水数据对陕南西南涡暴雨个例进行了统计与诊断分析。结果表明:(1) 10年间共有119个暴雨日,其中由西南涡引起的暴雨日数38天,约... 详细信息

利用10年(2013-2022年)4-10月逐日700 hPa高空图、西南低涡年鉴资料、欧洲中心ERA5再分析资料、陕西省站点降水数据对陕南西南涡暴雨个例进行了统计与诊断分析。结果表明:(1) 10年间共有119个暴雨日,其中由西南涡引起的暴雨日数38天,约占总暴雨日数的三分之一(32%),主要发生在5-9月,6月最多,根据统计降水时段多开始于夜间,结束于白天。(2)影响陕南的西南涡,源地主要是盆地涡,一般东移12~24 h后可造成陕南地区暴雨天气。陕南西南涡暴雨区主要位于700 hPa西南涡中心的东北象限附近,切变线以南区域,假相当位温的梯度大值区,500 hPa西风槽和副高外围西南气流的交汇区域且对应200 hPa强辐散区。(3)对西南涡的垂直结构研究表明,700 hPa强辐合中心位于正涡度中心东侧。这一区域与暴雨落区对应较好。高空急流下的强辐散引起空气质量调整,低层辐合,促使锋生。(4)存在三支水汽输送:通道一来自孟加拉湾西部的暖洋面;通道二源于孟加拉湾东部暖洋面;通道三源于南海洋面。暴雨期间秦巴山区地形产生的气旋式涡度、散度、水汽通量散度与系统性的涡度、散度和水汽通量散度叠加,增强低层辐合,这也是陕南西南涡暴雨形成的一个重要因素。

关键词：西南涡地形涡度锋生对流不稳定水汽追踪

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孟加拉湾风暴对高原低涡降水的影响研究

孟加拉湾风暴对高原低涡降水的影响研究

作者：林佳璐中国气象科学研究院

学位级别：硕士

孟加拉湾风暴(简称孟湾风暴)和高原低涡(简称高原涡)是影响青藏高原降水的两个重要天气系统。4-6月是两者活动的高峰期,孟湾风暴对高原低涡及其降水的影响是高原天气研究中值得关注的问题。本文首先基于《青藏高原低涡切变线年鉴》和JTW... 详细信息

孟加拉湾风暴(简称孟湾风暴)和高原低涡(简称高原涡)是影响青藏高原降水的两个重要天气系统。4-6月是两者活动的高峰期,孟湾风暴对高原低涡及其降水的影响是高原天气研究中值得关注的问题。本文首先基于《青藏高原低涡切变线年鉴》和JTWC最佳路径资料,统计高原低涡的活动规律,分析与孟加拉湾风暴同期的高原涡活动和降水特征。然后利用逐小时降水数据和ERA5再分析资料等,诊断分析2017年5月26-31日孟加拉湾风暴活动期间高原低涡影响青藏高原的一次大范围强降水过程,揭示风暴在其中的作用。并进一步利用HYSPLIT水汽轨迹模拟,对风暴相关水汽爬上高原的物理过程及其对低涡降水产生的贡献展开研究。获得以下结论:1998-2019年的统计研究表明,高原涡发生次数的年变化呈逐年增加趋势,高频期主要出现在4-8月,6月份最多。3月到10月是高原涡移出频发期,峰值在6月。其中东北、东南和向东路径各占移出低涡总数的36.56%、33.48%和17.62%。高原涡最终移入甘肃和四川的次数所占比例约为47.58%和26.87%。22年中11月份与风暴同期活动的高原涡比例最大,而5月份与风暴同期活动的高原涡个数最多。与高原涡的统计特征比较而言,与孟湾风暴同期出现的高原涡强度偏强,且更易发展东移,降水偏强。对2017年5月26-31日一次孟加拉湾风暴影响下高原低涡发展东移导致高原大范围强降水的典型个例进行诊断研究,发现风暴和南支槽共同作用建立孟加拉湾至青藏高原的水汽输送带,为高原低涡-切变线区域的降水提供水汽供应。在此过程中,南支槽后冷气流在青藏高原南部陡坡下沉形成冷垫,孟加拉湾偏南暖湿气流首先沿冷垫向北抬升,爬上青藏高原后进一步向北在高原切变线附近汇合并再次抬升,增加低涡活动区域地表至对流层高层大气中的可降水量。风暴偏南风暖湿气流与青藏高原北部干冷空气交汇产生锋生,大气湿斜压性显著增长,湿等熵线密集陡立导致垂直涡度剧烈发展,有利于高原低涡加强。同时风暴北上过程中其高层反气旋式出流加强了青藏高原槽前西南风高空急流,有利于低层切变线发展和高原低涡东移,产生大范围强降水。基于HYSPLIT模式进一步选取三个孟加拉湾风暴与高原涡共存阶段的水汽进行轨迹追踪,发现风暴低层水汽气旋式卷入台风环流后被抬升,可向北输送到青藏高原东南部,并通过高原涡气旋性环流以及切变线辐合进一步使水汽向北输送,对高原低涡活动及高原降水产生影响。

关键词：高原低涡孟加拉湾风暴降水暖湿气流输送水汽追踪