文摘

四川盆地西部(力)是一个暴雨中心受复杂地形和流通等因素的影响。基于多变量的经验正交函数技术极端降水过程(EPP)在2013年力,本研究揭示了占主导地位的循环模式。结果表明,主要模式的特点是“马鞍”和“三明治”结构,分别。在一个模式中,南中国海的TC (SCS)转换成倒槽和引导温暖潮湿的气流向北到力。同时,在长江WPSH向西延伸,传达来自东南温暖潮湿的流。在其他情况下,WPSH推西TC在西太平洋,然后合并在SCS异常反气旋。异常反气旋和WPSH形成一个连词带和传达温暖潮湿的西南气流与冷流力。WPSH的配置和TC在热带和阻塞和槽midhigh纬度扮演重要角色在EPPs力。EPPs的持久性取决于长期大规模流通配置稳定在合适的位置。

1。介绍

业务天气预报的一个特别的挑战是极端降水过程(EPPs)预测,和特别是topography-related事件更复杂,比如在台湾[1- - - - - -3],地中海[4落基山脉),(5]。

四川盆地西部(力)(102°-108°E, 28°-33°N)是著名的中国西部多雨的地区,也是中国暴雨中心之一(6]。一些研究集中的影响,四川盆地和青藏高原的地形降水事件的数值模拟和观测分析(7- - - - - -11]。

无数的研究更加关注的有利的天气系统的形成和维护暴雨力,如矮秆、纬度阻塞和槽,西太平洋副热带高压(副高)[12- - - - - -15),西南涡(16- - - - - -18),南亚高(19),和其他中尺度天气系统(20.]。施等。14)指出,84%的暴雨过程可能与WPSH jagatsinghpur从1998年到2008年期间在四川。然而,大多数暴雨过程是受副高的不同位置(21]。在雨季(5月1日到9月30日),总结了四种典型的环流模式的力(22),包括高原涡模式,西风带的短波槽模式,一个槽两岭模式和切变线模式在江淮地区。更有趣的是,双之间的一个槽的循环系统阻塞高点(13,22,23)和双槽之间的一个山脊(24- - - - - -26)可能是有益的对力的极端降水的生产。为什么看似矛盾的或不同的配置可以有利于暴雨力?

此外,上述研究主要关注矮秆、纬度循环系统的重要性。陈等人。27热带]解决大萧条也发挥了重要作用在EPPs四川7月26 - 30日,2001年8月30日7月1日,2002年9月23日,2008年。然而,一些研究EPPs的力给了足够的考虑循环系统从低纬度和循环配置不同的纬度。

最近,更多的是注意EPPs,因为它们有可能成为危险几乎在世界任何地方。Doswell et al。4]调查3例项目ANOMALIA沉重的西地中海地区的降水。他们的评估显示,每个事件的独特特点,以及一些有限的相似之处。

在2013年夏天,力是经常受到艾普,尤其是(即地震灾区。汶川,雅安)。过极端降雨造成了严重的自然灾害,如山洪和滑坡。严重的洪水和它们相关的自然灾害造成了很多人类生命和财产的损失。有358个大型地质灾害。异常大雨造成的洪水在岷江、沱江,等等。此外,统计数据受洪灾的报道说,1600万人也造成直接经济损失415亿元(人民币)。无疑加剧了灾难,灾难在地质脆弱地区如汶川,雅安,和其他受灾地区。然而,什么是占主导地位的循环系统和他们如何匹配导致EPPs力在2013年夏天?是什么在EPPs循环系统之间的相似之处?

在这项研究中,我们将重点讨论上述问题。首先,通过探索的日常异常环流500 - hpa位势高度和水汽传输特性,主要分析了影响循环系统。此外,通过应用多变量经验正交函数(MV-EOF)技术,两种主导模式及其对应的大气环流配置,以及他们的概念模型,。

本文的其余部分组织如下。描述的数据和分析方法给出了部分2。讨论了极端降水过程概述部分3。节4、大气环流和水蒸气运输特性对于每一个调查的过程,以捕捉他们的影响系统常见。节5的两种主导模式EPPs及其概念模型的结论。总结和讨论的结果提供了部分6。本研究将提供预测一些有用的知识在理解极端降水发生在力。

2。数据和分析方法

数据集包括2480个车站日常降水国家气象信息中心提供的数据,中国气象局(CMA)。每日再分析数据提供的国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP / NCAR)的水平分辨率和17个垂直水平(28]。处理复杂的循环特性的所有极端降水过程,计算降水之间的相关系数和500 - hpa位势高度场,然后降雨和7高度相关环流指数是处理多变量经验正交函数(MV-EOF)技术来提取EPPs的主要循环模式。

我们还介绍了其他几个指标,包括巴尔喀什湖萧条(BalkhaD),在贝加尔湖阻塞(BaikaBH)、鄂霍次克海海抑郁症(OkhotSD),大陆板块的西太平洋副热带高压(CSWPSH),印度的抑郁症(IndiaD),南中国海萧条(SCSD)和西太平洋热带气旋(WPTC),定义为area-averaged 500 - hpa位势高度/地区(48°-55°N, 78°-85°E), (48°-58°N, 98°-108°E), (47°-53°N, 130°-137°E), (27°-32°N, 114°-119°E), (20°-26°N, 81°-90°E), (12°-20°N, 108°-117°E),和(14°-20°N, 128°-136°E),分别。用标准偏差在这项研究中。

3所示。2013年极端降水事件的概述

2013年6月中旬至7月中旬,降水主要集中在力过程频繁,极端的强度,长时间,导致多个洪水,尤其是西部地区。最大程度上的每日降雨量超过800毫米,显著高于正常(图1)。地区平均每日降水量2经常高于正常。该地区记录4 EPPs June19-22期间,7月30日6月2日7月3 - 5,分别和7月8 - 11(图2)。特别是在过去的过程,降水是最重的,暴雨持续时间持续三天时间。这样的极端发生在7站的附近每日降雨量超过50毫米。这一过程已自1951年以来四川盆地的记录,严格按照区域持续暴雨事件所定义的陈和翟(29日]。

4所示。大规模的大气环流和水蒸气运输功能

大气循环提供了一个基本的背景对理解极端事件的机制。一些最近的研究(30.- - - - - -32]表示,2013年夏天,太平洋在西太平洋暖池地区高于正常。在这一背景下,东亚夏季风比正常和西太平洋副热带高压(副高)经常加强,向西扩展。超过正常的热带气旋被观察到在南中国海。此外,较弱的东亚槽经常发生在矮秆、纬度。所有这些循环特性有利于形成”鞍”和”三明治”结构从而最终导致力降水。

在下面,我们将讨论主要特征如图所示在500 - hpa位势高度和四个EPPs的水汽输送异常场。指出,青藏高原与四川盆地地形,以及西南涡和南亚高,也会导致力的极端降水过程,然而,在本研究中并未对此进行讨论。

4.1。6月19日至22日期间第一个过程(图未显示)

一个脊(在贝加尔湖湖)之间的双槽(在巴尔喀什湖和鄂霍次克海海)展出的矮秆、纬度在500 - hpa位势高度。WPSH大于正常,向西延伸对长江中下游的(MLRYR)。大陆部门组成了一个异常反气旋在江淮地区河流。由于WPSH有利位置,西风带槽转达矮秆、纬度的干冷的空气进入四川盆地。同时,热带风暴“Bebinca”定位在南中国海(SCS),把温暖潮湿的气流从南方。因此,水蒸气在力收敛副高源于“Bebinca”和。

4.2。第二个过程6月7月30日2(图3)

矮秆、纬度,存在一个低和高系统在欧亚大陆西部和东部500 - hpa位势高度场,分别。尤其是高压屏障了四川盆地东北部的一面。这冷气流进入四川盆地。另一方面,WPSH加剧和西北偏西110°E及其附近旁边的位置是在力。与此同时,热带气旋(TC)进入SCS“Rumbia”。WPSH和TC运送大量的温水蒸汽力。和青藏高原的地形为潮湿的气流提供有利条件解除和释放条件或对流不稳定。因此,WPSH和TC发挥了重要作用传递温暖潮湿的流。

4.3。第三个过程7月3 - 5(图未显示)

这个过程不同于其他人,这是一个大范围的极端降水而非持久力的降水。这是一个典型的大规模锋面降水,特别是7月5日。在这个过程中,一个深一道西风槽发展四川盆地的北面,在鄂霍次克海阻塞高压位于大海。与此同时,WPSH加剧,向西扩展,但其脊位置比正常更向南。这时,温暖流从WPSH面对寒冷的空气从后方的矮秆、纬度在四川盆地深槽。这样的特性创造了一个地区潮湿气流收敛。因为没有抑郁在SCS或西太平洋(WP)的水蒸气不能持续提供给力。7月6日,矮秆、纬度发行量纠正和WPSH向东撤退。因此,precipitation-favorable循环无法长期维持在四川盆地。

4.4。8 - 11(图7月第四个过程4)

沉淀在这个过程中是最重的,暴雨持续时间持续超过三天在附近7站日常降雨超过50毫米。然而,对面的高纬度环流特性似乎第一次降水过程。在西风带槽脊和活跃区。WPSH加剧及其部门向西扩展大陆近105°E。此外,热带风暴“Soulik WPSH更向北的正常。持续的极端降水过程拥有融合背后的冷气流阻塞在贝加尔湖湖和温暖的东南气流从westward-extending northward-shifting WPSH MLRYR。

总之,四个极端降水过程发生在2013年夏天,力包括三个持久EPPs。大尺度大气环流的影响和水蒸气运输特性非常复杂。EPPs往往发生在力在以下两种情况下:(a)双槽之间的一个山脊(1日过程)或低/高价值体系在西方/欧亚东部(第二过程)展品矮秆、纬度。这个特性结合出现的TC和副高加强和westward-extending。(b)在高纬度地区阻塞高压的发展(第三过程)或一个深槽发生在西风带区(4)。这样的循环与一个合作异常反气旋(第三和第四的进程)在SCS和加强,westward-extending,副高northward-shifting。因此,WPSH和TC为四个EPPs力在2013年夏天。陈等人。27)画一个类似的结论在四川7月26 - 30日,2001年8月30日7月1日,2002年9月23日,2008年。仍在另一条件下,上述两种相反的循环pattern-an异常气旋(1号和2号流程)和一个异常反气旋(第三和第四的进程)在SCS似乎都有利于暴雨过程的力。但是怎么能这样矛盾的条件导致EPPs吗?

5。主要影响系统模式配置EPPs的力

大气环流系统,导致四个极端降水过程的力在2013年夏天,太复杂,抓住他们的相似之处。为了解决这个困难,每日降水之间的相关系数在力和500 - hpa位势高度场计算从6月18日到7月20日,2013(图5)。七个高相关关键循环系统识别,包括(a) BalkhaD, (b) BaikaBH, (c) OkhotSD, (d) CSWPSH, (e) IndiaD (f) SCSD, WPTC (g)。每日降水之间的多元线性回归方程和七个关键因素超过了95%置信水平的基础上学生的以及复相关系数达到0.45。35.1%的每日降水差异可以解释所有的因素,其中,BalkhaD CSWPSH, SCSD比其他人更重要。

其次,每天的降雨量和上述7高度相关环流指数由MV-EOF处理分析。数据6(一),6 (b),7(一),7 (b)描述第一两种主要模式和相应的主成分(pc)。他们占总方差的35.5%和18.3%,分别与53.8%的总和。根据规则由北et al。33),第一个和第二个模式在统计上是相互区别。因此,前两个主要模式及其相应的大气发行量进一步分析,以得出一个共同的结论四EPPs。

5.1。第一个模式

数据6(一)和6 (b)展示的空间格局和PC MV-EOF第一模式。主要因素BaikaBH CSWPSH、IndiaD SCSD,行动第一,第二和第四EPPs。电脑显示了三个降水过程是持久的。数据6 (c)和6 (d)的复合500 - hpa规范化位势高度和垂直整合的水汽输送异常与PC值> 1。在500 - hpa位势高度场、异常模式的特点是一个“马鞍”字段(图6 (c))。结果表明,最重要的是,循环系统应相互匹配EPPs力。当一个阻塞发生在贝加尔湖湖在高纬度地区,WPSH加强和扩展在MLRYR向西,一个巨大的抑郁维持在热带地区和TC控制SCS, EPPs喜欢发生。寒冷和温暖的气流面对从四川盆地的东端。这种循环模式可以维持好几天,产生持续的降水。这是符合陈et al。(2722)以前的研究数据显示典型的夏季暴雨事件从1981年到2000年在四川。

5.2。第二个模式

数据7(一)和7 (b)的空间格局和PC第二模式。它不同于第一个。巴尔喀什湖萧条的关键因素,贝加尔湖抑郁,湖海鄂霍次克海阻塞高压,和印度的抑郁,以及SCS反气旋和WPSH的结合。循环配置的第二,第三和第四次降水过程。500 - hpa的复合空间模式规范化位势高度的特点是“三明治”结构(图7 (c))。所有在场的异常环流系统面向southwest-northeast分布模式。两个低系统从乌拉尔山脉居住到贝加尔湖湖在高纬度地区和南部SCS WP在热带地区。然而,有一个高1 / SCS北部和南部中国,在日本鄂霍次克海海。在WP将WPSH TC向西进入SCS。此外,SCS异常反气旋也吸引WPSH westward-extending和southward-shifting两个高系统形式完美的结合起来。因此,温暖流来自西面的结合。和寒冷的气流来自小槽在四川盆地的北边。这种循环模式非常稳定,它可以持续几天。

我们可以看到数据8(一个)和8 (b)的概念模型MV-EOF第一和第二模式显示。相比之下,中纬度WPSH是一样的系统,但它在这两个模式中扮演着不同的角色。它取决于是否在SCS或WP萧条。第一模式,TC SCS转化为倒槽和引导温暖的气流向北到力。WPSH MLRYR定位,使水汽辐合区向西和传达偏西风暖流。在第二个模式下,在WP TC WPSH被推到西部。此外,异常反气旋在SCS吸引WPSH westward-shifting以两个高价值系统结合一起带。这样一起带广告西南暖湿气流与槽的寒流合并矮秆、纬度。因此,不仅取决于力的降水事件阻塞在高纬度和/或槽,还依赖于WPSH中纬度地区和热带地区的TC。EPPs的发生应该依赖于循环系统相互匹配(24,29日,34]。

6。总结和讨论

2013年从6月中旬到7月中旬,四个EPPs发生期间6月19日至22日,7月30日6月2日7月3 - 5,分别在力和7月8 - 11。日常降水总量是偶尔2高于正常。通过日常大型循环分析,结果强调EPPs发生在不同稳定循环配置。WPSH和TC力在EPPs也起到关键作用。使用MV-EOF技术,前两个主要模式的特点是一个“马鞍”和“三明治”模式,占总方差的35.5%和18.3%,分别。因此,我们得出以下结论。(1)TC和WPSH发挥不同作用MV-EOF的两种模式。在第一模式,TC SCS转化为倒槽和引导温暖的气流向北到力。WPSH MLRYR定位,使水汽辐合区向西和传达温暖偏西风气流。在第二模式,WP WPSH推westward-extending TC。同时,一个异常反气旋在SCS WPSH吸引。因此,WPSH和SCS异常反气旋形成一个连接带,它用平流输送西南暖湿气流与力的寒流合并。(2)力的降水事件不仅取决于一个阻塞和/或高纬度的低谷,但也依赖于WPSH中纬度和TC在热带地区。EPPs事件取决于循环系统相互匹配。尤其是“马鞍”和“三明治”模式有利于EPPs力在2013年夏天。(3)四个EPPs包括三个持久EPPs。EPPs的持久性取决于长期循环系统稳定在合适的位置。第三个过程不同于他人,是一个典型的大规模锋面降水。因为没有抑郁症SCS或WP,水蒸气不能持续供应;与此同时,矮秆、纬度发行量纠正7月6日,2013年。因此,precipitation-favorable循环无法长期维持在四川盆地。

我们的案例举例说明一个情况可能相关的2013例。4 EPPs,很明显的迹象是,循环系统应相互匹配,EPPs的持久性取决于长期大规模流通配置稳定在合适的位置。很明显,4例不足以使过于宽泛的概括。我们希望最终能够得到力的主要影响系统配置EPPs的模式,基于一组更大的情况下,比我们这里有考虑。清楚地解释因果关系,进一步研究似乎需要执行数值模拟等“强加”两种模式在500 hPa探索未来对降水分布的影响。

众所周知,EPPs /力的影响因素非常复杂,包括槽、阻塞,WPSH, TCs,季风,南亚高,西南涡和低层切变线,以及其他中尺度天气系统。四川盆地和青藏高原地形使降水过程更加复杂。因此,持续降水物理机制是深入理解的一个挑战。进一步调查的多尺度大气环流相互作用,外部青藏高原地形强迫作用和air-land-sea互动等等,也可能是重要的和必要的理解EPPs。

利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。

确认

本文联合支持的国家基础研究和发展(973)计划在中国(2012 cb430202 cb417205和2013年),中国国家自然科学基金(40905043和40905043)和国家重点实验室开放项目的恶劣天气(2013 lasw-b12)。