文摘
介绍了生命周期和水分来源的中尺度对流系统(mcs)观察在哥伦比亚西部。结果表明,在一般情况下,MCS在北方夏季和秋季的更加频繁,尤其是系统中观察到夏季寿命更长和更大的扩展。在欧洲大陆,MCS创世纪强烈受海风和昼夜加热和提出了一种从15到18 LST峰值。海洋系统,主要的创世纪时期后,从00到03 LST。大陆和海洋系统呈现西位移趋势。使用拉格朗日分析方法实现估计空运轨迹表明,北方冬季期间,水分的主要来源是来自加勒比海和热带北大西洋,可能导致来的潮湿信风和陆地温度对比在南美洲北部。在夏天,很明显ITCZ定位与水分的影响粒子从亚马逊河流域热带大西洋。在秋天,Chilean-Peruvian太平洋是主要的水分来源,确认的重要性乔科省低空急流MCS创世纪。
1。介绍
哥伦比亚西部被认为是地球上最多雨的1- - - - - -3),年均降水从8000到13000毫米(4]。一般而言,降雨跟随太阳的赤纬,最大是观察到6月期间3]。这场雨是对流型的5- - - - - -8Velasco),如图所示,弗里奇(9)和马查多et al。10),大量的中尺度对流系统(mcs)开发哥伦比亚西部内陆地区和太平洋海岸。年降水量的mcs为70%,如图所示的数据从热带降雨测量任务(TRMM)在1998 - 2002年期间(11]。
系统观察了哥伦比亚太平洋沿岸深受当地地形(9,12,13]。海岸了north-south-oriented凹形状和内陆,安第斯山脉分支在他们的北端形成长且深intra-Andean南北山谷(图1)。如此复杂的地形结合太平洋海岸海洋表面温度变化产生的条件导致mcs的发展(3,9]。Poveda和台面4]表明,深对流的发展在这一领域水分收敛结果由一位名叫乔科省的西风低级喷气式飞机,加上高层偏东信风,安第斯山脉西部地形升降、低表面压力和热空气。基于卫星图像和数值模型结果,地图等。3已经观察整个海岸线,昼夜变化与一个下午和晚上雨的土地,和严重的深夜,早上雨以后开始内陆和海上移动。映射的结果等。14)表示,这些在沿海岸下午/晚上对流对土地可以响应安第斯高地太阳能加热,湍流边界层热量的传递和水分,和海风的影响前解除。然而,在昼夜循环中观察到海洋降雨,他们的研究结果表明昼夜重力波的传播的机制推动国外的对流,而不是类似陆风。Velasco和弗里奇(9]观察到中尺度对流复合体(监控化学品)生成在南半球温暖季节(11月至4月)是明显的夜间,在深夜开始,没有大陆和海洋系统之间的主要区别。Machado et al。10),也基于卫星图像,跟踪了mcs在其生命周期和观察到哥伦比亚西部系统全年传播提出了一个区域对齐,主要从东到西,除了在北方的冬天,当他们表现出更多的不同的方向。
尽管这些对流系统的一些重要方面和当地降雨特征已确定,仍有重要的对流系统特性,需要研究在西方哥伦比亚、相关,例如,水分来源起源和可变性。先前的研究,使用卫星图像来检测对流,如Velasco和弗里奇(9],Garreaud和华莱士[7],Machado et al。10]分析了系统中观察到所有的南美,虽然不是专门在哥伦比亚西部。Velasco的开创性论文和弗里奇(9)探讨了日变化在两个南国的夏天季节。Garreaud和华莱士(7]分析了9年的卫星图像,虽然他们没有讨论的昼夜循环对流。在一些研究集中在该地区,有一些从地图等。3,14)和华纳et al。15),这两个3小时使用红外亮度温度数据集的GOES卫星1度经度网格生成几乎2年(1998年8月28日- 2000年6月30日)。Poveda和台面4)利用NCEP / NCAR再分析诊断的年度周期乔科省飞机,而Zuluaga和Poveda [11]和Mejia Poveda [16)使用1998 - 2002年热带降雨测量任务的信息诊断的年度和昼夜循环降雨和mcs量化大气环境中对该地区发展。
本研究的主要目的之一是研究水分资源的季节性变化和西方的生命周期特点哥伦比亚mcs发起离岸和在陆地上。为此,云团追踪方案应用于半小时红外卫星图像识别和估计对流系统的主要形态特征。水分来源确定了基于拉格朗日方法。这些工具进行一年的数据。我们的方法不同于地图的et al。3,14)探索昼夜模式基于两年(1998 - 2000)期间降水数据估计三个小时卫星图像,以及十天数值模型模拟描述对流成因特征。时间频率之外的图像,不同应该提到的高空间分辨率卫星数据相比,本研究使用地图等。3,14)工作。
本文的结构如下。部分2描述了本研究中使用的数据和方法。部分3讨论了MCS创世纪的季节性变化和昼夜变化的生命周期。部分4将日对流系统的生命周期和空间动态。水分来源系统提出了《创世纪》相关部分5。最后,在节6主要结果进行了总结和讨论。
2。数据和方法
红外4公里水平分辨率的卫星图像和CPC / NCEP /情况下从30分钟间隔(气候预测中心/国家环境预报中心/国家气象局)被用来确定对流系统中观察到的2003年(17]。
Poveda和台面4)发现在厄尔尼诺现象期间,随之而来的积极的海洋表面温度的异常尼诺1 + 2地区与疲软的乔科省低水平喷射,从而减少水分平流从太平洋到内陆哥伦比亚,构成一套动力和热力机制与降水负异常有关,河流排放和厄尔尼诺在哥伦比亚期间土壤水分18,19]。从气候预测中心监测数据显示,2003年开始与厄尔尼诺期间条件March-April-May October-November-December改为中性条件。因此,我们可以推测系统2003年观察到的不是特别受厄尔尼诺现象的影响。尽管一年的数据不是时间长到足以被认为是气候有意义,它可能有助于理解季节和昼夜周期的基本方面对该地区中尺度对流系统。
云团追踪方案称为ForTraCC(预测和跟踪云团的进化)应用于红外卫星图像识别和追踪对流系统(20.]。系统检测到假设高厚对流云中展览低亮度温度。在其他研究协议,如马查多和洛朗21]分析了亚马逊系统和Garreaud和华莱士(7)用它来划定对流朦胧在美洲,他们的分析我们也采用235 K温度阈值来确定对流系统。
对于我们的分析,对流系统被定义为当系统启动占据了至少150像素(即。,面积超过2400公里2在卫星图像)。马查多和洛朗(21)方法,只选择了新系统,这意味着那些分裂造成的一个更大的系统或合并小的被过滤掉。这些系统从启动阶段跟踪(创世纪),当一个集群匹配定义的阈值,通过成熟的阶段,当系统达到其最大水平程度,直到耗散阶段,当它到达最低集群大小和不再符合温度阈值条件。这个程序允许验证他们的位移在整个生命周期。跟踪方法的细节可以在维拉et al。20.]。ForTraCC和类似的卫星计划已经被用在最近的一些研究与对流在南美洲(例如,马查多和洛朗21),Siqueira et al。22],Salio et al。23])。
《创世纪》的研究主要集中在系统之间观察到赤道到9°N和76°W到83°W哥伦比亚太平洋海岸线。只有对流系统被认为是持续超过6小时。那些最初发现在太平洋被分类为“海洋”;否则他们被归类为“大陆”系统。所有选定系统广义中尺度对流系统(mcs)。水分来源与MCS创世纪被确定基于方法开发的本性,和詹姆斯24,25),使用拉格朗日粒子色散模型FLEXPART [25]。FLEXPART是由运营分析从欧洲中期天气预报中心26),1°×1°决议,源自T319谱截断(27]。FLEXPART,气氛均匀分成大量的所谓的粒子。这些粒子运输的模型使用三维风,以及他们的位置和特定的湿度()被记录每6 h(00, 06年12和18 UTC), 60垂直层次的分析。增加水分沿着轨迹的每个粒子是由于蒸发(),而减少是由于降水(),可以通过改变估计随着时间的推移,m代表粒子的质量。
的兴趣识别来源的水分来源导致MCS《创世纪》中,我们只选择粒子到达与积极的价值观在4°×4°集中在每个MCS ForTraCC初始位置确定。这些潮湿的粒子跟踪落后的前10天,这是大气中的水分的平均停留时间(28]。
3所示。季节性的变化
在2003年期间,共有352名之间的对流系统被发现在该地区赤道到9°N和76°W到83°W(图2)。从这个总,191系统最初观察到海洋。随着区域监测海洋比非洲大两倍,这些数字必须分析相对而言考虑他们的大小。因此,考虑系统单位面积的数量,数量的系统高于海洋的大陆,代表所有MCS的64%。这是符合典型的中尺度对流系统的观察在其他领域(11,29日,30.]。
关于季节性变化,图3表明,大陆和海洋mcs往往更频繁的在北方夏季和秋季(表1与前面分析),在协议(9,11]。系统频率在海洋和大陆地区从最低增长在December-January-February (DJF)时期的最大September-October-November(儿子)。最大频率观察夏天的几个月里可能是相关的经向热带辐合区迁移(ITCZ) [10]。最大的儿子正值最大核心风乔科省喷气式飞机的速度,导致强烈的水汽平流从太平洋到哥伦比亚4]。Horel et al。6)也显示这一趋势较低的即将离任的长波辐射(OLR)从5月到11月。此外,Machado et al。10)观察到的峰值该地区对流活动从6月到11月。
也发现,大陆和海洋系统观察期间June-November表现出更长的生命周期比其他季节(见图4和表1)。尽管大陆系统显示寿命在冬天和秋天事件相比,作为海洋观测,这些系统发生在June-November达到最大水平程度,可能是因为水分的可用性。此外,系统往往表现出大陆,平均而言,比海洋的生命周期更长,奈斯比特的协议与观测和拉链31日]。
(一)
(b)
去年略微超过了系统观察到哥伦比亚西部所观察到的Velasco和弗里奇(9),他估计平均寿命约9小时美洲低纬度系统。这种差异可以解释的定义生命周期持续时间。这取决于时空分辨率的卫星图像,这是在目前的研究,从而使更详细的分析。另一方面,观察系统的持续时间是在协议与研究Machado et al。10),约12至18小时在南美洲的热带地区北方夏季和秋季。涉及的空间扩展系统,虽然我们的分析显示系统生命周期较长的,面积扩展小于Velasco观察到和弗里奇(9]。这是因为他们集中分析中尺度对流复合体(监控化学品),被认为是气候系统的一个特定的类,比普通的MCS[更发达32]。因此,平均空间扩展发现他们比目前的研究。
4所示。昼夜循环和MCS空间动态
关于平均昼夜循环(图5(一个)),大陆系统倾向于下午发起主要从15到18 LST扩展到夜间,可能相关的海风和昼夜加热循环的影响。在早上时间创世纪将出现最小值。成熟的阶段是在晚上通过早上时间明显峰值从06年到12 LST。耗散观察一整天,从12到15 LST相对最大。这些结果与Velasco协议和弗里奇(9)为这些纬度观测,同时,降雨的昼夜循环率,从16 - 02 LST发生内陆,所显示的地图等。3]。
(一)
(b)
海洋系统(图5 (b)),《创世纪》的最大是观察从00到03 LST。成熟阶段观察到稍晚,从06年到09年的LST峰值。主要的耗散时期发生在中午,12至15 LST的峰值。这些结果表明最大降雨时期从午夜到清晨,所显示的地图等。3]。与其他研究观察到的动态同意在热带海洋(29日,33- - - - - -36]。
大陆和海洋系统昼夜循环之间的差异表明,到后来,辐射无法解释系统的昼夜循环生活变化;区域地形学的特征或其他动态和热力学过程影响MCS昼夜循环。例如,灰色和雅各布森(36)和兰德尔et al。37)提出了有趣的理论解释了昼夜循环变化观察到海洋对流系统。根据灰色和雅各布森(36),对流黎明和清晨时期的高峰日变化的结果之间的对流层辐射冷却多云和周边地区天气晴朗。一夜之间,大气辐射冷却是在晴空条件下比在多云的地区,那里的散度在低水平会更低。兰德尔et al。37),反过来,表明稳定相关的吸收太阳辐射,由于云会抑制对流在下午的黎明时期相比。地图等。14)建议周日重力波的存在来解释这些系统观察到在最边缘附近的热带太平洋哥伦比亚。依照这些作者,由于土地的加热和海风,对流系统生成的晚上在安第斯山脉,从而创建一个东西方重力波传播海外生产清晨对流。
MCS的空间动态诊断在初始位置和耗散之间的阶段。同意Machado et al。10),向西控制在全年向东轨迹,如图所示,例如,对于大陆系统观察2003年6月(图6)。然而,MCS intra-annual可变性(图7),向东与青睐的位移(海洋系统)1月和2月(海洋和大陆系统)。详细分析显示,今年9月,在西南方的组件提供的主要转向西方几乎相反的方向乔科省低空急流,可能反映了水分来源来源(38]。
(一)
(b)
5。水分来源
与传统的欧拉角度Poveda和台面(使用的4),我们使用拉格朗日方法来确定水分导致mcs动力的来源。是一种新方法已被用于不同的目的,如(1)检测湿度供应负责在流域降水(24,25),(2)区分水分来源与水相关预算在不同的环境中,例如萨赫勒地区,爱尔兰,拉普拉塔盆地,巴西中部,和挪威27,39- - - - - -41),和(3)确定水分来源与对流系统的启动在欧洲(42,43]。
图8展示了一些典型的轨迹的例子有助于大陆和海洋的水分包裹MCS在哥伦比亚西部《创世纪》。矩形表示mcs的地方开始。红色意味着(小时)代表潮湿的空气包裹。蓝色的颜色意味着相反的,可以被解释成一个包裹丢失水分,或沉淀。尽管数据允许粒子的跟踪所有常压塔,在这图只显示轨迹低于5000米,即层持有超过95%的大气中的水蒸气(44]。前十天的数据还显示轨迹系统《创世纪》,据Numaguti [28)的平均长度是大气中水蒸气永久。
(一)
(b)
在底部的数字,显示垂直轨迹的概要文件。颜色变化描述的水平衡解决由于ECMWF分析,长达十天的追踪期间。粒子到达与水分(红色)进入对流系统起源区域可以开始传播而沉淀(蓝色)和蒸发(红色)在接下来的时期,等等。因此,包裹跟踪帮助识别他们的起源和轨迹通过水平衡的动态画面。例子中,我们选择两个具有代表性的例子:一个大陆MCS,发现几点LST 9月,23日,2003年,有14个小时持续时间、显示典型的水分轨迹中观察到秋天,与主要水分来源Peruvian-Chilean太平洋和南美洲北部(图8(一个));冬天特有的模式,与加勒比海和大西洋热带北水分来源,长期生活在海洋的起源中观察到MCS和11个小时的生命周期,确定在LST 07:30时,1月31日,2003(图8 (b))。
这些轨迹的分析与对流系统《创世纪》在西方哥伦比亚表示,在大多数情况下,源的组合。这些水分为每个月贡献进行了综述,在表2和3大陆和海洋系统的分别。例如,今年1月,显示在表2,86%的大陆MCS了加勒比海和大西洋热带北水分来源其起源、和为别人14%,热带北大西洋和太平洋Peruvian-Chilean湿度的来源导致系统提升。
在北方的冬天,加勒比海和热带的主要来源是北大西洋大陆MCS代(表2)。这些水分轨迹配置可能会导致之间的联合行动来的潮湿信风和陆地温度对比在南美洲北部,它创造了一个良好的压力梯度。尽管它可能是一个意想不到的流型考虑安第斯山脉的存在,在这一地区,山不是南美高达在其他领域。有些段落,这些包裹可以越过山脉。另一方面,ECMWF模式地形(26)所示,在这个地区,平均海拔3000米,允许通过跟踪流低于5000米。从5月到9月,持续的影响,热带北大西洋结合其他水分来源,如热带南大西洋。Peruvian-Chilean太平洋是水分的主要来源MCS创世纪哥伦比亚西部的大陆地区,主要从6月到11月,这证实了乔科省低水平射流的影响(4]。
是显示在表3对于海洋系统,加勒比海的存在为主要水分来源MCS《创世纪》主要从1月到5月,热带北大西洋的影响继续沿着年到8月。另一个主要海洋中水分来源MCS起始是Peruvian-Chilean太平洋主要主要从5月到12月。比较系统,大陆热带南大西洋很小的角色,然而,像在大陆,海洋MCS《创世纪》等其他水分来源影响较小的中央部分南美。
6。讨论和结论
水分来源和对流系统的生命周期中观察到在哥伦比亚西部进行了分析。主要的一般结论,基于2003年的数据,在大陆,虽然大多数对流系统生成领域,Velasco协议和弗里奇(9),大陆和海洋MCS往往更频繁的在北方夏季和秋季。在夏天,最大频率可能与子午ITCZ的迁移有关。另一方面,最大MCS一代观察从9月到11月可能是影响水分由乔科省低空急流造成强烈的平流沿着南美洲西海岸。大陆和海洋MCS产生从6月到11月表现出更长的生命周期和达到最大水平程度,可能是因为水分的可用性。相对,一般来说,大陆mcs往往比海洋的长寿。
关于昼夜周期中,结果表明,MCS起源大陆强烈受海风和昼夜加热效果并提出了峰值在下午和晚上,从15岁到18 LST。成熟的阶段往往是明显的在晚上通过早上时间从06年到12 LST峰值。耗散是沿着天观察。这种行为是观察到的主要是5月到7月期间和符合降雨与Velasco每日循环协议和弗里奇(9)的结果。在海洋系统的情况下,《创世纪》的峰值是观察从00到03 LST,稍晚与成熟阶段,和耗散在下午晚些时候,同意最大降雨时期从午夜到清晨。因此,对于海洋MCS,辐射的昼夜循环不能唯一的解释系统的生命活动;等动态和热力学过程,讨论了灰色和雅各布森(36)和兰德尔et al。37)也可能在系统开发的一个重要的角色。
一般来说,大陆和海洋MCS倾向于西轨迹,然而,在北方冬季(主要是1月和2月),海洋和大陆向东系统显示位移。另一个有趣的方面是大陆和海洋的倾向于西南传播MCS产生9月期间,在一个相反方向的水分来源,而在此期间,从南太平洋的乔科省低空急流。进一步分析仍然需要更好地理解这种相反的行为模式。
拉格朗日方法用来确定水分来源显示,起源大陆对流系统,在北方的冬天,主要来源是加勒比海,热带北大西洋,可能由于之间的联合行动来的潮湿信风和陆地温度对比在南美洲北部。Peruvian-Chilean太平洋的最初迹象主要水分来源MCS创世纪出现在4月。北方夏季期间,主要在6月和7月,跟踪显示ITCZ定位与水分粒子从亚马逊河流域热带大西洋。在9月和10月,Peruvian-Chilean太平洋地区盛行的主要水分来源。11月和12月,太平洋源还观察到,然而,主要的轨迹模式显示了来自热带大西洋地区水分来源。类似intra-annual模式变化观察到海洋MCS《创世纪》中,有一个清晰的峰值乔科省低空急流造成水分运输在9月和10月。
虽然我们已经使用一年的数据,更好地了解MCS水分来源可变性的西方哥伦比亚获得使用这些新工具。基于所有可用的痕迹,一个示意图的季节性模式主要总结了水分轨迹图9。因为大陆和海洋MCS类似行为有关水分来源的起源,这个数字代表了他们两人的轨迹。而确认的结果Poveda和台面4]表明的重要性乔科省低空急流在对流系统《创世纪》中,我们的研究结果表明,太平洋Peruvian-Chilean太平洋地区是一个重要的水分来源在夏季和秋季。在冬季和春季时期,加勒比海,热带北大西洋地区对流起始水分的主要来源。这些结果与其他研究也认为,像Duran-Quesada et al。45)应用拉格朗日方法来确定水分来源在中美洲。
气候研究,将允许分析的某些方面,例如,ENSO的水分来源特征的影响,目前正在进步,它将于别处。
确认
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