华北地区持续性极端暴雨过程的分类特征
发布时间：2022-02-15 06:30
利用1960—2015年日降水资料,筛选出华北地区56次持续性极端暴雨过程。基于距平相关系数的客观聚类分析方法和天气学检验,将它们进行分类,并使用NCEP（2.5°×2.5°）再分析资料进行分类合成,对比分析不同环流背景下华北地区持续性极端暴雨过程的基本特征。结果表明,这些持续性极端暴雨事件按照环流背景可分为经向型、纬向型、减弱的登陆热带气旋型和初夏型4类。它们一般都与不同天气系统配置结构下的锋面动力学过程有关,由于锋面结构特征、环境大气层结状态以及与低空急流有关的暖湿气流输送通道和强度不同,造成不同环流形势背景下,暴雨日的高频站点与过程平均累计降水量在空间分布上存在差异。（1）纬向型对应的锋区强度明显强于经向型,但是其对应的层结稳定度与整个夏季状态相当,而经向型存在弱的层结不稳定异常,这表明,纬向型的对流活动一般不如经向型强,持续性锋面降水特征更清晰,造成站点上日降水量超过50 mm的最大频率明显低于经向型,但是过程累计平均最大降雨量却比经向型大。（2）从水汽输送通道来看,源于西太平洋副热带高压南侧的水汽通道只在纬向型环流主导下的华北区域持续性极端暴雨过程中起主导作用。初夏型以及减弱...
【文章来源】：气象学报. 2020,78(05)北大核心CSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
华北地区站点分布
从56次华北区域持续性极端暴雨过程的合成平均环流与夏季（6—8月）常年平均距平场（图6）可以看到：华北区域持续性极端暴雨期间，青藏高原以东的经向型环流特征显著（所谓一槽一脊型）。在500 h Pa位势高度上，125°E附近为正距平中心，强度超过32 dagpm，新疆东部至蒙古中部出现-8 dagpm的负距平中心，华北中部呈现非常强烈的东西向位势梯度，表明平均而言，华北持续性极端暴雨过程中经向型斜压特征比较清晰。与此同时，与中纬度位势高度正距平中心对应的低纬度洋面上出现了两个负距平中心，也就是说，华北持续性极端暴雨期间，大多数情况下热带风暴系统相对活跃。华北地区对流层低层850 h Pa表现为较强的南风距平，它是由两支气流汇合形成的：主要一支由东部500 h Pa位势正距平南侧的偏东气流转向而形成，另外一支是沿高原东侧的西南气流，这与最近的一些北京地区极端降水事件的研究结果（廖晓农等，2013；孙继松等，2015；杨波等，2016）是一致的。华北地区850 h Pa的假相当位温呈现明显正距平，距平中心值超过6 K。上述这种配置结构表明，华北地区大多数持续性极端暴雨过程的形成，与中低纬度天气系统相互作用、远距离暖湿输送造成的暴雨区斜压性增强和层结不稳定发展有密切关系。图4 华北区域持续性极端暴雨过程个数的旬分布
地形对华北地区强降水具有显著影响（Xiao,1994；孙继松，2005；廖菲等，2009；章翠红等，2018），在56次区域持续性极端暴雨过程中，日降水量≥25 mm频率较高的站点主要集中在华北平原地区（图5a），其中北京平原地区频率最高，大部分超过40%；其次为天津内陆和河北中部；太行山山脉以西、燕山山脉以北的站点出现频率在20%以下。从上述56次事件过程降水量的平均值在空间上的分布（图5b）情况来看，除了北京城区，平均降水量≥50 mm的等值线西边界和北边界大体上与200 m地形高度线走向一致，但是这些暴雨过程在站点上的平均降水量分布与日降水量≥25 mm的频率分布并不完全一致，例如北京城区是大雨以上频率最高的区域之一，但是在这56次过程累计降水量的平均值并不大；而燕山东南侧的站点上出现大雨以上的频率并不是最大的，但过程累计降水量的平均值最大（超过75 mm），极大值位于200 m地形高度线附近。对比图2与图5b可以发现，56次极端暴雨事件的平均降水量大值中心与极端日降水强度的分布基本一致，也就是说，极端暴雨事件中最大降水中心形成的决定因素是极端降水强度，而非降水持续时间。这可能与华北极端暴雨过程期间近地面层盛行东南气流有关，更靠近渤海湾的燕山东南部山前迎风坡更有利于加大降水强度而非降水持续时间。从56次华北区域持续性极端暴雨过程的合成平均环流与夏季（6—8月）常年平均距平场（图6）可以看到：华北区域持续性极端暴雨期间，青藏高原以东的经向型环流特征显著（所谓一槽一脊型）。在500 h Pa位势高度上，125°E附近为正距平中心，强度超过32 dagpm，新疆东部至蒙古中部出现-8 dagpm的负距平中心，华北中部呈现非常强烈的东西向位势梯度，表明平均而言，华北持续性极端暴雨过程中经向型斜压特征比较清晰。与此同时，与中纬度位势高度正距平中心对应的低纬度洋面上出现了两个负距平中心，也就是说，华北持续性极端暴雨期间，大多数情况下热带风暴系统相对活跃。华北地区对流层低层850 h Pa表现为较强的南风距平，它是由两支气流汇合形成的：主要一支由东部500 h Pa位势正距平南侧的偏东气流转向而形成，另外一支是沿高原东侧的西南气流，这与最近的一些北京地区极端降水事件的研究结果（廖晓农等，2013；孙继松等，2015；杨波等，2016）是一致的。华北地区850 h Pa的假相当位温呈现明显正距平，距平中心值超过6 K。上述这种配置结构表明，华北地区大多数持续性极端暴雨过程的形成，与中低纬度天气系统相互作用、远距离暖湿输送造成的暴雨区斜压性增强和层结不稳定发展有密切关系。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年北京“7.16”暖区特大暴雨特征及形成机制研究[J]. 雷蕾,邢楠,周璇,孙继松,翟亮,荆浩,郭金兰. 气象学报. 2020(01)
[2]1981-2015年中国95°E以东区域性暴雨过程时、空分布特征[J]. 牛若芸,刘凑华,刘为一,赵晓琳. 气象学报. 2018(02)
[3]地形、冷池出流和暖湿空气相互作用造成北京一次局地强降水的观测分析[J]. 章翠红,夏茹娣,王咏青. 大气科学学报. 2018(02)
[4]“7.20”华北特大暴雨过程中低涡发展演变机制研究[J]. 雷蕾,孙继松,何娜,刘卓,曾剑. 气象学报. 2017(05)
[5]北京地区短时强降水过程的多尺度环流特征[J]. 杨波,孙继松,毛旭,林隐静. 气象学报. 2016(06)
[6]中国降水集中期之特征[J]. 汪卫平,张祖强,许遐祯,项瑛. 气象学报. 2015(06)
[7]近10年北京地区极端暴雨事件的基本特征[J]. 孙继松,雷蕾,于波,丁青兰. 气象学报. 2015(04)
[8]近30年我国南方区域持续性暴雨过程的分类研究[J]. 汪汇洁,孙建华,卫捷,赵思雄. 气候与环境研究. 2014(06)
[9]导致“7.21”特大暴雨过程中水汽异常充沛的天气尺度动力过程分析研究[J]. 廖晓农,倪允琪,何娜,宋巧云. 气象学报. 2013(06)
[10]近50a华北暴雨研究主要进展[J]. 张文龙,崔晓鹏. 暴雨灾害. 2012(04)
本文编号：3626104
【文章来源】：气象学报. 2020,78(05)北大核心CSCD
【文章页数】：17 页
【部分图文】：
华北地区站点分布
从56次华北区域持续性极端暴雨过程的合成平均环流与夏季（6—8月）常年平均距平场（图6）可以看到：华北区域持续性极端暴雨期间，青藏高原以东的经向型环流特征显著（所谓一槽一脊型）。在500 h Pa位势高度上，125°E附近为正距平中心，强度超过32 dagpm，新疆东部至蒙古中部出现-8 dagpm的负距平中心，华北中部呈现非常强烈的东西向位势梯度，表明平均而言，华北持续性极端暴雨过程中经向型斜压特征比较清晰。与此同时，与中纬度位势高度正距平中心对应的低纬度洋面上出现了两个负距平中心，也就是说，华北持续性极端暴雨期间，大多数情况下热带风暴系统相对活跃。华北地区对流层低层850 h Pa表现为较强的南风距平，它是由两支气流汇合形成的：主要一支由东部500 h Pa位势正距平南侧的偏东气流转向而形成，另外一支是沿高原东侧的西南气流，这与最近的一些北京地区极端降水事件的研究结果（廖晓农等，2013；孙继松等，2015；杨波等，2016）是一致的。华北地区850 h Pa的假相当位温呈现明显正距平，距平中心值超过6 K。上述这种配置结构表明，华北地区大多数持续性极端暴雨过程的形成，与中低纬度天气系统相互作用、远距离暖湿输送造成的暴雨区斜压性增强和层结不稳定发展有密切关系。图4 华北区域持续性极端暴雨过程个数的旬分布
地形对华北地区强降水具有显著影响（Xiao,1994；孙继松，2005；廖菲等，2009；章翠红等，2018），在56次区域持续性极端暴雨过程中，日降水量≥25 mm频率较高的站点主要集中在华北平原地区（图5a），其中北京平原地区频率最高，大部分超过40%；其次为天津内陆和河北中部；太行山山脉以西、燕山山脉以北的站点出现频率在20%以下。从上述56次事件过程降水量的平均值在空间上的分布（图5b）情况来看，除了北京城区，平均降水量≥50 mm的等值线西边界和北边界大体上与200 m地形高度线走向一致，但是这些暴雨过程在站点上的平均降水量分布与日降水量≥25 mm的频率分布并不完全一致，例如北京城区是大雨以上频率最高的区域之一，但是在这56次过程累计降水量的平均值并不大；而燕山东南侧的站点上出现大雨以上的频率并不是最大的，但过程累计降水量的平均值最大（超过75 mm），极大值位于200 m地形高度线附近。对比图2与图5b可以发现，56次极端暴雨事件的平均降水量大值中心与极端日降水强度的分布基本一致，也就是说，极端暴雨事件中最大降水中心形成的决定因素是极端降水强度，而非降水持续时间。这可能与华北极端暴雨过程期间近地面层盛行东南气流有关，更靠近渤海湾的燕山东南部山前迎风坡更有利于加大降水强度而非降水持续时间。从56次华北区域持续性极端暴雨过程的合成平均环流与夏季（6—8月）常年平均距平场（图6）可以看到：华北区域持续性极端暴雨期间，青藏高原以东的经向型环流特征显著（所谓一槽一脊型）。在500 h Pa位势高度上，125°E附近为正距平中心，强度超过32 dagpm，新疆东部至蒙古中部出现-8 dagpm的负距平中心，华北中部呈现非常强烈的东西向位势梯度，表明平均而言，华北持续性极端暴雨过程中经向型斜压特征比较清晰。与此同时，与中纬度位势高度正距平中心对应的低纬度洋面上出现了两个负距平中心，也就是说，华北持续性极端暴雨期间，大多数情况下热带风暴系统相对活跃。华北地区对流层低层850 h Pa表现为较强的南风距平，它是由两支气流汇合形成的：主要一支由东部500 h Pa位势正距平南侧的偏东气流转向而形成，另外一支是沿高原东侧的西南气流，这与最近的一些北京地区极端降水事件的研究结果（廖晓农等，2013；孙继松等，2015；杨波等，2016）是一致的。华北地区850 h Pa的假相当位温呈现明显正距平，距平中心值超过6 K。上述这种配置结构表明，华北地区大多数持续性极端暴雨过程的形成，与中低纬度天气系统相互作用、远距离暖湿输送造成的暴雨区斜压性增强和层结不稳定发展有密切关系。
【参考文献】：
期刊论文
[1]2018年北京“7.16”暖区特大暴雨特征及形成机制研究[J]. 雷蕾,邢楠,周璇,孙继松,翟亮,荆浩,郭金兰. 气象学报. 2020(01)
[2]1981-2015年中国95°E以东区域性暴雨过程时、空分布特征[J]. 牛若芸,刘凑华,刘为一,赵晓琳. 气象学报. 2018(02)
[3]地形、冷池出流和暖湿空气相互作用造成北京一次局地强降水的观测分析[J]. 章翠红,夏茹娣,王咏青. 大气科学学报. 2018(02)
[4]“7.20”华北特大暴雨过程中低涡发展演变机制研究[J]. 雷蕾,孙继松,何娜,刘卓,曾剑. 气象学报. 2017(05)
[5]北京地区短时强降水过程的多尺度环流特征[J]. 杨波,孙继松,毛旭,林隐静. 气象学报. 2016(06)
[6]中国降水集中期之特征[J]. 汪卫平,张祖强,许遐祯,项瑛. 气象学报. 2015(06)
[7]近10年北京地区极端暴雨事件的基本特征[J]. 孙继松,雷蕾,于波,丁青兰. 气象学报. 2015(04)
[8]近30年我国南方区域持续性暴雨过程的分类研究[J]. 汪汇洁,孙建华,卫捷,赵思雄. 气候与环境研究. 2014(06)
[9]导致“7.21”特大暴雨过程中水汽异常充沛的天气尺度动力过程分析研究[J]. 廖晓农,倪允琪,何娜,宋巧云. 气象学报. 2013(06)
[10]近50a华北暴雨研究主要进展[J]. 张文龙,崔晓鹏. 暴雨灾害. 2012(04)
本文编号：3626104
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3626104.html
