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        不同路徑移出型西南渦對(duì)中國(guó)中東部降水的影響

        2022-07-01 16:46:16毛程燕馬依依孫杭媛龔理卿王健疆
        干旱氣象 2022年3期

        毛程燕,馬依依,孫杭媛,鄭 倩,龔理卿,季 丹,王健疆

        (浙江省衢州市氣象局,浙江 衢州 324000)

        引 言

        西南渦是暖季影響我國(guó)中東部地區(qū)降水的重要天氣系統(tǒng)之一[1-4],其在四川盆地生成后有近四成移出源地影響其他地區(qū),由于移動(dòng)路徑和移動(dòng)速度不同,其產(chǎn)生降水的空間分布也有明顯差異[5]。研究表明,西南渦在春、夏兩季出現(xiàn)頻次較高,生命史也較長(zhǎng)[6-7],而移出渦源的西南渦,由于環(huán)流形勢(shì)不同,移動(dòng)的路徑也有很大差異[8-9]。西南渦不同象限的云系結(jié)構(gòu)有明顯差異因而降水強(qiáng)度和范圍也不同[10-11],暴雨常出現(xiàn)在西南渦移動(dòng)路徑上,且主要出現(xiàn)在其右前方[12-13],西南渦的垂直結(jié)構(gòu)和降水云類型也不盡相同[14-15]。

        近年來,多種衛(wèi)星遙感資料在西南渦降水云系演變特征及其形成機(jī)理等方面獲得應(yīng)用[16-19]:例如“風(fēng)云”四號(hào)A(FY-4A)靜止衛(wèi)星的多通道掃描成像輻射計(jì)可用于分析降水云系的水平和垂直結(jié)構(gòu),從而了解西南渦降水的形成機(jī)制和云物理特征[20];葵花8 號(hào)衛(wèi)星的第13 號(hào)通道10.4μm 云頂亮溫(black body temperature,TBB)產(chǎn)品可用于識(shí)別中尺度對(duì)流系統(tǒng),進(jìn)而研究西南渦云系的演變特征與降水的強(qiáng)弱關(guān)系[21];而Cloudsat 衛(wèi)星搭載的云廓線毫米波段雷達(dá)則可對(duì)西南渦云系進(jìn)行垂直觀測(cè),以此了解云系內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征來分析降水系統(tǒng)的演變特征[22]。此外,1997 年發(fā)射成功的熱帶降雨測(cè)量(tropical rainfall measuring mission,TRMM)衛(wèi)星,對(duì)低緯地區(qū)進(jìn)行高分辨率的降水內(nèi)部結(jié)構(gòu)觀測(cè),可應(yīng)用于西南渦降水的研究[23-25];而全球降雨觀測(cè)(global precipi?tation measurement,GPM)衛(wèi)星作為TRMM 衛(wèi)星的繼任者,于2014 年2 月發(fā)射成功,其擴(kuò)展了TRMM 衛(wèi)星的傳感載荷,可延伸至更高緯度,提高了降水的觀測(cè)范圍[26-28],其 搭 載的雙頻衛(wèi)星雷達(dá)(dualfrequency precipitation radar,DPR)可對(duì)降水云系類別進(jìn)行觀測(cè)和區(qū)分;而隨著我國(guó)“風(fēng)云”二號(hào)系列衛(wèi)星的相繼發(fā)射,其各類產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用與研究,“風(fēng)云”二號(hào)F(FY-2F)靜止衛(wèi)星除了進(jìn)行常規(guī)觀測(cè)外,還可根據(jù)特殊需求對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行快速掃描觀測(cè),其提供的云類型、云頂亮溫等變量的演變特征可反映降水云團(tuán)的云系類型和發(fā)展趨勢(shì)[29]。

        由于衛(wèi)星資料應(yīng)用時(shí)間相對(duì)較短,考慮資料的連續(xù)性和完整性,本文利用2010—2020 年4—10 月TRMM、GPM、FY-2F 等多種衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)結(jié)合再分析資料,先采用合成分析法研究不同路徑西南渦發(fā)生發(fā)展期間的高空引導(dǎo)氣流特征,分析不同路徑下水汽條件以及降水的空間差異,再對(duì)不同路徑下降水的云系特征進(jìn)行系統(tǒng)分析,研究其降水率類型,最后分析云系類型以及云頂亮溫差異性,以此更好地探討移出型西南渦的降水機(jī)理。本文旨在找出不同路徑下移出型西南渦對(duì)中國(guó)中東部地區(qū)降水的影響規(guī)律,以期為天氣、氣候變化的預(yù)測(cè)提供有用線索。

        1 資料與方法

        利用美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心提供的FNL 全球分析資料(final operational global analysis),包含200~1000 hPa19 個(gè)等壓層相對(duì)濕度、氣溫、經(jīng)向風(fēng)、緯向風(fēng),海平面氣壓及500 hPa 高度場(chǎng)資料(時(shí)間分辨率為6 h,水平分辨率為1°×1°);歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心提供的第三代再分析資料ERA-Interim,包括850 hPa和700 hPa高度場(chǎng)、經(jīng)向風(fēng)和緯向風(fēng)資料(時(shí)間分辨率為6 h,水平分辨率為0.25°×0.25°);熱帶降雨測(cè)量(TRMM)衛(wèi)星提供的降水反演產(chǎn)品3B42RT(時(shí)間步長(zhǎng)3 h,水平分辨率為0.25°×0.25°,覆蓋范圍為50°S—50°N),通過微波成像儀和測(cè)雨雷達(dá)獲取數(shù)據(jù),再利用亮溫?cái)?shù)據(jù)采用3B42算法得到降水估計(jì)量,通過臨近插值法得到衛(wèi)星產(chǎn)品數(shù)據(jù)在空間上的降水估測(cè)值,將3 h的3B42 V7數(shù)據(jù)累加得到過程降水量數(shù)據(jù)(http://disc. gsfc. nasa. gov/datas?ets/TRMM_3B42_7);全球降雨觀測(cè)(GPM)衛(wèi)星搭載的雙頻衛(wèi)星雷達(dá)(DPR)觀測(cè)資料,雙頻分別為Ku波段(波長(zhǎng)2.2 cm、頻率13.6 GHz,水平分辨率為5 km,垂直分辨率為250 m)和Ka波段(波長(zhǎng)0.8 cm、頻率35.5 GHz,水平分辨率為5 km,垂直分辨率為500 m)[30];FY-2F 云類型(cloud classification,CLC)和紅外通道云頂亮溫(TBB)產(chǎn)品(時(shí)間分辨率為1 h,空間分辨率為0.1°×0.1°),其中云分類產(chǎn)品是采用多通道衛(wèi)星探測(cè)數(shù)據(jù)聚類分析獲得,將云的種類分為高層云或雨層云(As/Ns)、卷層云(Cs)、密卷云(Ci dens)、積雨云(Cb)、層積云或高積云(Sc/Ac)(http://satellite. nsmc. org. cn/portalsite/Data)。所有資料選取時(shí)段均為2010—2020年4—10月(暖季)。

        根據(jù)《天氣學(xué)原理與方法》[31],西南渦定義為四川西部地區(qū)700 hPa 或850 hPa 上具有氣旋性環(huán)流的閉合小低壓,參考馬勛丹等[15]對(duì)西南渦的識(shí)別方法,需要滿足:(1)700 hPa 或850 hPa 高空天氣圖上存在1條以上閉合等高線;(2)低壓或低渦在西南地區(qū)(100°E—108°E,26°N—33°N)生成;(3)兩種再分析資料中至少有一種能維持兩個(gè)時(shí)次(間隔6 h)以上。本文對(duì)西南渦進(jìn)行識(shí)別,篩選2010—2020 年4—10月(暖季)西南渦共計(jì)272例,其中在四川盆地一帶生成后又在源地消失的有164 例(占60.3%)、移出源地的有108 例(占39.7%,簡(jiǎn)稱“移出型西南渦”),下文僅對(duì)移出型西南渦進(jìn)行分析。

        文中涉及的地圖是基于國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS(2016)1554號(hào)的中國(guó)地圖制作,底圖無修改。

        2 不同路徑移出型西南渦特征

        2.1 發(fā)生次數(shù)

        根據(jù)移動(dòng)路徑,對(duì)移出型西南渦進(jìn)行分類[15],即東移型、東北移型、東南移型、西南移型,其中東移型共63 例(占58.3%),東北移型共30 例(占27.8%),東南移型有13 例(占12.0%),西南移型只有2 例(占1.9%,此類西南渦出現(xiàn)概率很小,一般生成后受中層偏東氣流影響進(jìn)入云南后消失)??傮w上,暖季西南渦從源地移出后受高空引導(dǎo)氣流影響,以東移或東北移為主。

        圖1為2010—2020 年4—10 月不同路徑移出型西南渦發(fā)生次數(shù)的年際和月際變化??梢钥闯?,近10 a 移出型西南渦發(fā)生次數(shù)總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì),2016 年發(fā)生次數(shù)最高(17 次),其次為2017 年和2019年(均出現(xiàn)14次);東移型和東北移型西南渦變化趨勢(shì)與移出型西南渦總次數(shù)變化趨勢(shì)基本一致,而東南移型西南渦發(fā)生次數(shù)對(duì)移出型西南渦的年際變化影響不大。另外,移出型西南渦生成主要集中在4—7 月,占暖季移出型西南渦總次數(shù)的93.4%;東移型和東南移型西南渦主要發(fā)生在4—6 月,峰值分別出現(xiàn)在4 月和5 月;而東北移型西南渦最多出現(xiàn)在7月(占33.3%)。

        圖1 2010—2020年4—10月不同路徑移出型西南渦發(fā)生次數(shù)的年際(a)和月際(b)變化Fig.1 The inter-annual(a)and monthly(b)variation of occurrence times of moving-out southwestern vortex with different paths from April to October during 2010-2020

        2.2 環(huán)流特征

        從108 例移出型西南渦中再挑選典型個(gè)例(選擇生命史1 d 以上且700 hPa 或850 hPa 始終維持1條以上閉合等高線的西南渦),其中東移型、東北移型、東南移型、西南移型分別為43、25、9、2 例,對(duì)不同路徑西南渦過程中500 hPa 位勢(shì)高度場(chǎng)進(jìn)行合成(圖2)分析。東移型西南渦[圖2(a)],青藏高原和孟加拉灣附近均有淺槽,但青藏高原以東至東部沿海高空以緯向環(huán)流為主,東亞大槽強(qiáng)度偏弱;西太平洋副熱帶高壓(簡(jiǎn)稱“西太副高”)呈東西帶狀,且強(qiáng)度不強(qiáng)、脊線位置偏南,588 dagpm 線西伸至110°E 以西。由此表明,東移型西南渦500 hPa 引導(dǎo)氣流為平直的偏西氣流,有利于西南渦生成后向東移動(dòng)。東北移型西南渦[圖2(b)],500 hPa 平均位勢(shì)高度場(chǎng)有明顯不同,中國(guó)大陸上空青藏高原以東有較深的高空槽,中國(guó)中東部基本處于槽前一致的西南氣流中,588 dagpm 線從西太平洋延伸至華南沿海,西太副高強(qiáng)度較東移型更強(qiáng)、位置更偏北,120°E西太副高脊線平均位置位于20°N以北。由此可見,東北移型西南渦高空引導(dǎo)氣流為槽前西南氣流,西南渦由源地生成后隨之向東北方向移動(dòng)。東南移型西南渦[圖2(c)],500 hPa青藏高原以東為高壓脊,40°N 以北的強(qiáng)脊與其南側(cè)的弱脊同位相疊加,中國(guó)中東部沿岸東亞大槽強(qiáng)度較強(qiáng),584 dagpm線位于華南上空,引導(dǎo)西南渦生成后向東南沿海方向移動(dòng)。西南移型西南渦個(gè)例較少,近10 a 只有2例,將其合成[圖2(d)]發(fā)現(xiàn),西南移型西南渦生成時(shí)西太副高與華北高壓合并,經(jīng)向度加大,呈西北—東南走向,西太副高主體最北影響至華北一帶,西南渦生成后受暖高壓外圍引導(dǎo)氣流影響向西北方向移動(dòng),后因西南地區(qū)地形影響轉(zhuǎn)為西南移。

        圖2 2010—2020年4—10月不同路徑移出型西南渦500 hPa平均位勢(shì)高度場(chǎng)(單位:dagpm)(a)東移型,(b)東北移型,(c)東南移型,(d)西南移型Fig.2 The mean geopotential height field at 500 hPa of moving-out southwestern vortex with different paths from April to October during 2010-2020(Unit:dagpm)(a)the eastward movement type,(b)the northeastward movement type,(c)the southeastward movement type,(d)the southwest ward movement type

        2.3 水汽通道

        不同路徑西南渦對(duì)應(yīng)的水汽通量緯向分布有明顯差異。東移型西南渦[圖3(a)],西南至江南地區(qū)水汽通量積分大值帶較寬廣,主要位于長(zhǎng)江中下游及其以南地區(qū),近乎東西走向,水汽主要來自西邊界孟加拉灣一帶,水汽輸送大值中心位于華南與江南南部之間。東北移型西南渦水汽通道呈西南—東北走向[圖3(b)],大值帶從西南地區(qū)延伸至江淮流域,長(zhǎng)江流域以北水汽輸送異常偏大,中心超過800×10-6kg·s-1;水汽主要來自于南邊界,由南海地區(qū)輸送而來長(zhǎng)驅(qū)直入可達(dá)蘇北、華北,水汽帶較為狹窄,強(qiáng)度更強(qiáng),為西南水汽通道,經(jīng)向分量較大。東南移型西南渦移動(dòng)時(shí)水汽輸送帶主要集中在華南[圖3(c)],江淮流域上空水汽輸送明顯減弱,華南上空水汽通道以偏西為主,從孟加拉灣向兩廣地區(qū)輸入,在福建南部經(jīng)向分量才開始增大,可影響至江南北部,強(qiáng)度和范圍不大。西南移型西南渦水汽主要來自南海[圖3(d)],北上過程中在20°N 出現(xiàn)分支,一支轉(zhuǎn)向東北、一支轉(zhuǎn)向西北,并與孟加拉灣輸送的水汽產(chǎn)生輻合,易造成降水增幅;此路徑下華南沿海為東南水汽通道,在南嶺一帶開始轉(zhuǎn)向,江淮流域轉(zhuǎn)為偏南水汽通道,基本沿著西太副高外圍引導(dǎo)氣流自南向北輸送,所以西南渦在云貴一帶生成后受東南氣流影響先向西北方向移動(dòng),受地形阻擋后轉(zhuǎn)為西南移。

        圖3 2010—2020年4—10月不同路徑移出型西南渦地面至200 hPa水汽通量的垂直積分(單位:10-6 kg·s-1)(a)東移型,(b)東北移型,(c)東南移型,(d)西南移型(彩色填色區(qū)表示大小,箭頭表示方向)Fig.3 The vertical integral of water vapor flux from surface to 200 hPa of moving-out southwestern vortex with different paths from April to October during 2010-2020(Unit:10-6 kg·s-1)(a)the eastward movement type,(b)the northeastward movement type,(c)the southeastward movement type,(d)the southwest ward movement type(The color shaded areas indicate size and arrows indicate direction)

        2.4 降水分布

        以上分析表明不同路徑西南渦水汽分布有明顯差異,因此其產(chǎn)生的降水空間分布也應(yīng)有一定差別。圖4 為2010—2020 年4—10 月不同路徑移出型西南渦中國(guó)中東部地區(qū)過程平均降水量分布??梢钥闯觯瑬|移型西南渦從生成到移出中國(guó)大陸,帶來的降水主要影響長(zhǎng)江中下游及其以南地區(qū)[圖4(a)],這與圖3(a)中水汽通量大值區(qū)分布基本一致;強(qiáng)降雨帶位于華南北部至江南中部,極值中心在117°E,28°N 附近,其與水汽通量大值區(qū)重合。東北移型西南渦生命史內(nèi)低渦云系產(chǎn)生的降水落區(qū)相對(duì)東移型更偏北[圖4(b)],其有兩條較強(qiáng)雨帶,主雨帶由鄂中延伸至華北,次雨帶位于贛北至蘇南,可能與地形迎風(fēng)坡降水的增幅作用有關(guān),其降水范圍更寬廣;對(duì)比圖3(b)中該路徑下的水汽通量大值帶,發(fā)現(xiàn)雨帶大值區(qū)比水汽通道位置更偏北,這意味著水汽并非決定長(zhǎng)江以北降水的唯一條件。東南移型西南渦降水主要分布在華南地區(qū)及其沿海海域[圖4(c)],強(qiáng)降水集中在26°N 以南,降水中心位于海陸交界處;該路徑下水汽通量并不是特別強(qiáng),但降水效率極高,這與海上充足的水汽供應(yīng)及海風(fēng)鋒輻合加強(qiáng)有關(guān);此外,高空引導(dǎo)氣流使低渦系統(tǒng)南移,因而降水落區(qū)偏南。西南移型西南渦降水則主要位于廣西南部到云南一帶[圖4(d)],而中國(guó)中東部大部分地區(qū)降水偏少,這與西太副高偏強(qiáng)、中東部受下沉氣流控制而不利于降水天氣出現(xiàn)有關(guān);對(duì)比圖3(d)可知,東南水汽輸送決定了此類路徑西南渦的降水強(qiáng)度及影響范圍。

        圖4 2010—2020年4—10月不同路徑移出型西南渦中國(guó)中東部地區(qū)過程平均降水量分布(單位:mm)(a)東移型,(b)東北移型,(c)東南移型,(d)西南移型Fig.4 The distribution of process mean precipitation of moving-out southwestern vortex with different paths in central-eastern China from April to October during 2010-2020(Unit:mm)(a)the eastward movement type,(b)the northeastward movement type,(c)the southeastward movement type,(d)the southwest ward movement type

        3 不同路徑移出型西南渦降水云系特征

        3.1 降水云系類型及其空間差異

        GPM 衛(wèi)星搭載的DPR 雷達(dá)可探測(cè)降水云系類型,利用垂直廓線方法將降水云系劃分為層狀云、對(duì)流云和其他云系,即當(dāng)DPR 雷達(dá)探測(cè)的回波有亮帶,則為層狀云,若回波中無亮帶,但雷達(dá)反射率因子超過40 dBZ 或風(fēng)暴頂高度高于15 km,則定義為對(duì)流云,此外則為其他云系[32]。對(duì)不同路徑西南渦生命史內(nèi)DPR 探測(cè)的降水云系類型進(jìn)行疊加(圖5),發(fā)現(xiàn)東移型、東北移型、東南移型3種路徑下降水云系類型緯向分布差異較大。由于西南移型只篩選出2013 年2 次典型個(gè)例,此時(shí)并沒有GPM數(shù)據(jù),因此西南移型降水云系不進(jìn)行分析。東移型西南渦在生成和移動(dòng)過程中降水云系主要集中在25°N—33°N[圖5(a)],由對(duì)流云和層狀云共同組成,從西南地區(qū)沿準(zhǔn)東西向逐漸影響江南地區(qū),且30°N以南以對(duì)流性降水云系為主,30°N以北以層狀云降水為主。東北移型西南渦降水落區(qū)相對(duì)于東移型西南渦更偏北[圖5(b)],最北可至華北一帶,該類型西南渦產(chǎn)生的降水也主要由對(duì)流云和層狀云共同作用,對(duì)流云降水云系鑲嵌在層狀云降水云系之中,對(duì)流性降水云團(tuán)主要覆蓋30°N—37°N 地區(qū),緯度越高層狀云降水占比越大。東南移型西南渦降水云系主要集中在27°N以南[圖5(c)],尤其在華南沿海,該類型西南渦產(chǎn)生的降水以對(duì)流性降水為主,其對(duì)兩廣地區(qū)的降水貢獻(xiàn)最大。

        圖5 2010—2020年4—10月不同路徑移出型西南渦DPR降水云系類型的疊加分布(a)東移型,(b)東北移型,(c)東南移型Fig.5 The superposition of DPR precipitation cloud type distribution of moving-out southwestern vortex with different paths from April to October during 2010-2020(a)the eastward movement type,(b)the northeastward movement type,(c)the southeastward movement type

        3.2 云分類及亮溫特征

        選取2017 年5 月10 日14:00(北京時(shí),下同)至12 日14:00、2016 年4 月14 日02:00 至17 日02:00和2016 年9 月9 日08:00 至12 日08:00 3 次西南渦過程分別作為東移型、東北移型、東南移型西南渦的典型個(gè)例,應(yīng)用FY-2F云類型(CLC)產(chǎn)品分析3種路徑的西南渦降水云類型(圖6)。2017 年5 月中旬東移型西南渦生命期內(nèi),對(duì)長(zhǎng)江中下游影響時(shí)段主要是11 日19:00 至12 日14:00,11 日20:00、12 日01:00前后30°N以南中國(guó)中東部大部分地區(qū)均被密卷云(Ci dens)、卷層云(Cs)和積雨云(Cb)覆蓋,尤其是江南地區(qū),當(dāng)西南渦影響時(shí),區(qū)域上空有厚實(shí)的積雨云(Cb)和密卷云(Ci dens),說明此次西南渦降水過程中上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈,云團(tuán)發(fā)展深厚且以對(duì)流性降水為主,強(qiáng)降水主要影響范圍為25°N—30°N;30°N 以北則主要為層積云或高積云(Sc/Ac)、卷層云(Cs),降水較弱、以穩(wěn)定性降水為主。2016年4月中旬東北移型西南渦最北影響至40°N,16日05:00、13:00 西南渦中心附近均為密卷云(Ci dens)和積雨云(Cb),其外圍則為卷層云(Cs)、層積云或高積云(Sc/Ac),在東北移過程中西南渦加深、云系范圍擴(kuò)大,而江南、華南未受影響地區(qū)則始終為晴空或淺薄的各類層狀云。2016 年9 月中旬,東南移型西南渦自源地生成后向華南沿海移動(dòng),10 日06:00 深厚的積雨云(Cb)和密卷云(Ci dens)主要集中在25°N以南,云系更密實(shí),移動(dòng)過程中主要為積雨云或密卷云,14:00 降水云團(tuán)沿東南方向移至華南沿海,而27°N 以北則沒有明顯降水云團(tuán)。總之,3 種路徑的西南渦移動(dòng)方向上降水云系多以積雨云(Cb)和密卷云(Ci dens)為主,云團(tuán)發(fā)展深厚密實(shí)、降水效率較高,其中東移型西南渦云系沿緯向移動(dòng),東北移型西南渦云系則從西南地區(qū)向華北地區(qū)移動(dòng),隨西南渦強(qiáng)度變化而變化,而東南移型西南渦云系則更密實(shí)、發(fā)展更深厚。

        圖6 2017年5月11日20:00(a)和12日01:00(b)、2016年4月16日05:00(c)和13:00(d)、2016年9月10日06:00(e)和14:00(f)FY-2F云分類(a、b)東移型,(c、d)東北移型,(e、f)東南移型Fig.6 The cloud classification observed by FY-2F satellite at 20:00 BST on 11(a)and 01:00 BST on 12(b)May 2017,05:00 BST(c)and 13:00 BST(d)on 16 April 2016,06:00 BST(e)and 14:00 BST(f)on 10 September 2016(a,b)the eastward movement type,(c,d)the northeastward movement type,(e,f)the southeastward movement type

        選取3 種路徑下與前文云類型(CLC)同時(shí)刻的云頂亮溫(TBB)產(chǎn)品,對(duì)其演變特征(圖7)進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)2017 年5 月11 日20:00 江西、浙江和安徽一帶有較大范圍對(duì)流云團(tuán)發(fā)展[圖7(a)],TBB 約為-60 ℃,贛北上空有積雨云發(fā)展,TBB 達(dá)-70 ℃,云頂伸展高度高,對(duì)流發(fā)展旺盛,之后對(duì)流云團(tuán)逐漸東移并繼續(xù)增強(qiáng),云團(tuán)尺度也逐漸擴(kuò)展;12日01:00對(duì)流云團(tuán)影響浙江大部[圖7(b)],積雨云基本集中在30°N 及其以南地區(qū),且以東移為主,西南渦的東南象限有明顯降水。2016年4月中旬東北移型西南渦在北上過程中與華北冷渦結(jié)合并加強(qiáng),16 日05:00 30°N—45°N 有大尺度的“斜壓葉狀”云系[圖7(c)],層狀云上鑲嵌著較強(qiáng)的積狀云,中高緯度對(duì)流云范圍較廣但對(duì)流不強(qiáng);13:00隨著西南渦東移北上,華北一帶發(fā)展為“渦旋狀”云系[圖7(d)],TBB 最低為-45 ℃,云系位置比東移型西南渦更偏北、影響范圍更寬廣,在黃海海域上空與冷空氣結(jié)合后TBB 下降為-55 ℃,降水強(qiáng)度明顯加強(qiáng)。2016 年9 月10 日東南移型西南渦在移動(dòng)過程中TBB 最低為-70~-60 ℃,云團(tuán)呈塊狀,強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)集中在26°N 以南的兩廣地區(qū);10 日06:00 最強(qiáng)降水云團(tuán)出現(xiàn)在廣西[圖7(e)],TBB<-70 ℃,云團(tuán)發(fā)展高度較高,14:00 對(duì)流云團(tuán)東移影響廣東,云系分裂范圍擴(kuò)大[圖7(f)]。綜上所述,3 種路徑西南渦在移動(dòng)過程中,低渦中心附近及其東南象限的云團(tuán)均能伸展到較高高度,云團(tuán)隨低渦強(qiáng)度變化存在強(qiáng)弱和生消演變過程,東南移型西南渦云系發(fā)展高度最高,東北移型西南渦云系覆蓋范圍最廣,東移型西南渦云系發(fā)展較密實(shí)、呈帶狀。

        圖7 2017年5月11日20:00(a)和12日01:00(b)、2016年4月16日05:00(c)和13:00(d)、2016年9月10日06:00(e)和14:00(f)FY-2F云頂亮溫TBB(單位:℃)(a、b)東移型,(c、d)東北移型,(e、f)東南移型Fig.7 TBB observed by FY-2F satellite at 20:00 BST on 11(a)and 01:00 BST on 12(b)May 2017,05:00 BST(c)and 13:00 BST(d)on 16 April 2016,06:00 BST(e)and 14:00 BST(f)on 10 September 2016(Unit:℃)(a,b)the eastward movement type,(c,d)the northeastward movement type,(e,f)the southeastward movement type

        4 結(jié) 論

        (1)2010—2020 年暖季符合本文識(shí)別條件的西南渦共計(jì)272 例,其中源地生成后消失的164 例(占60.3%),移出源地的108 例(占39.7%);東移型西南渦共63 例,占移出型西南渦的58.3%,東北移型西南渦占比(占27.8%)次之;移出型西南渦生成的月份主要集中在4—7 月,峰值出現(xiàn)在4 月,其中東北移型峰值出現(xiàn)在7月(占33.3%)。

        (2)不同路徑西南渦500 hPa 位勢(shì)高度場(chǎng)、水汽條件都有明顯差異。東移型西南渦高空100°E 以東為平直緯向環(huán)流,水汽主要來自西邊界;東北移型西南渦移動(dòng)過程中,青藏高原以東為較深的高空槽,水汽從孟加拉灣而來進(jìn)入江淮以北;東南移型西南渦生成時(shí)高空500 hPa青藏高原以東為高壓脊,水汽來自西邊界,但水汽條件僅在華南一帶較好;而西南移型西南渦生成時(shí)西太副高主體往往呈西北—東南向,經(jīng)向度大,西南渦先沿高壓外圍引導(dǎo)氣流向西北向移動(dòng),之后受西南地區(qū)地形影響轉(zhuǎn)為西南移,其水汽通過東南水汽通道自西太平洋輸送而來。

        (3)不同路徑西南渦降水落區(qū)緯向分布不同。東移型西南渦生命周期內(nèi)降水集中在長(zhǎng)江中下游及其以南地區(qū),華南北部至江南中部有1 條東北—西南走向的較強(qiáng)雨帶;東北移型西南渦相對(duì)于東移型西南渦降水落區(qū)更偏北,有2條較強(qiáng)雨帶,主雨帶位于鄂中至華北,次雨帶位于贛北至蘇南;東南移型西南渦降水集中在華南及其沿海海域,受海上水汽供應(yīng)及海風(fēng)鋒輻合作用影響較大;西南移型西南渦降水則主要位于廣西南部到云南一帶,中國(guó)中東部大部分地區(qū)降水偏少。

        (4)不同路徑西南渦降水云系類型和影響區(qū)域的空間差異較大。東移型西南渦降水云系為對(duì)流云和層狀云共同影響,30°N 以南以對(duì)流性降水為主,以北則以層狀云降水為主;東北移型西南渦降水由對(duì)流云鑲嵌在層狀云中形成,能影響到華北一帶;東南移型西南渦降水云系集中在27°N以南,且以對(duì)流性降水為主。3 種路徑下西南渦中心附近的降水云系能伸展到較高高度,以積雨云和密卷云覆蓋為主,其中東北移型西南渦云系覆蓋范圍較大,東南移型西南渦云系則更密實(shí)深厚,強(qiáng)對(duì)流云系呈塊狀,而東移型西南渦云系則呈東西帶狀。而對(duì)流云或者積雨云基本出現(xiàn)在西南渦移動(dòng)路徑的右前方或西南渦中心附近,這也是強(qiáng)降水所在區(qū)域。因此,根據(jù)引導(dǎo)氣流和水汽特征即可大致確定西南渦的移動(dòng)路徑,再根據(jù)云系分布特征預(yù)測(cè)降水的強(qiáng)度和落區(qū)。

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