文摘

青藏高原(TP)中尺度涡(TPMV)被认为是最重要的一个雨轴承系统在中国。以前的研究集中在机制的TPMV确定性预测的观点;然而,很少有研究调查TPMV使用观测系统的可预测性和可预测性研究实验(THORPEX)全球互动的大合奏(TIGGE)欧洲中期天气预报中心(ECWMF)。探讨位置和大规模的天气系统影响的强度发展TPMV及其相关的强降雨的相关性和综合分析。2013年7月18日案例研究表明,巴尔喀什湖岭更强,弱贝加尔湖湖槽,和较弱的西太平洋副热带高压(副高)有利于形成TPMV在四川盆地(渣打银行);否则,巴尔喀什湖岭走弱,强贝加尔湖湖槽,强WPSH导致形成TPMV以西的渣打银行。初始时间后,预估未来48小时的位势高度在渣打银行可以被视为一种前体的后续上90 - 108 h TPMV预测。TPMV关键贡献了暴雨在渣打银行2013年7月18日。

1。介绍

青藏高原(TP)中尺度涡(TPMV),几百公里的典型水平标尺,经常发生在TP在北方夏天1- - - - - -4]。的一个主要雨轴承系统(5- - - - - -7),TPMV可以产生极端降雨事件在东亚,包括中国,韩国,和日本(2,3]。基于对流层的位置和高度,一般来说,subsynoptic或中尺度对流系统命名为TPMV或西南涡(SWV),分别。在中国,TPMV甚至被认为是第二个暴雨导致热带气旋后系统(8]。例如,在1998年严重的洪水对长江流域被认为是引发的eastward-propagating TPMV [9- - - - - -11]。

部分原因是气象观测资料的缺乏对TP及其附近区域,我们的知识论的形成TPMV深比在中国的热带气旋。在捕捉TPMV赔偿限制和SWV常规观测网络,两个主要的青藏高原科学领域实验在1979年和1998年(12),分别。在过去的几十年中,许多假说来解释创世纪,运动,和结构TPMV和SWV从热力学和动力学环境在高原13,14]。高桥(15]表明,低层冷空气质量导致TPMV的形成。你们和高7)指出,浅气旋漩涡开发和移动从TP有利条件发生时,在一个更高的水平。大规模的发行量和TP地形影响和对流潜热的释放导致TPMV在雨季的发展(例如,王3];施等。9];戴尔'Osso和陈16];高(17];沈et al。18];杉本和上野19];周et al。20.])。最近,TPMVs气候学和SWVs目标跟踪方法研究了(21,22];这些结果提供的地理分布TPMVs SWVs和进一步提高TPMVs和SWVs的理解。

乐团的数值天气预报模型是用于日常天气预报越来越多,有些研究人员使用整体预测分析的动态天气系统。例如,舒马赫[23)使用整体预测确定天气和中尺度因素对涡的发展及其相关的强降雨期间对美国南部平原的25到2007年6月30日。钱等。24)检查跟踪预测中的不确定性的欧洲中期天气预报中心(ECMWF)操作合奏超级台风鲶鱼。撕裂(25)应用技术研究热带气旋的动态(TCs)。Hawblitzel et al。26)以及Sippel张(27,28]研究中尺度对流漩涡的起源(主基地)和TCs使用相似的技术。最近,李et al。29日)检查SWV运动参数与使用一个预测系统诊断的动力学和热力学特征SWV向东运动和发展。

虽然先前的研究主要集中在《创世纪》中,运动,和结构的TPMV可测角度预测,一些研究[30.)调查了TPMV使用ECWMF预报产品(31日),例如,使用ECMWF集合数据和NCEP再分析资料,王等。30.]发现高原涡东移和耦合SWV是持续的强降雨的关键因素在渣打银行在2013年6月30日。在这项研究中,我们试图调查的天气系统,支持或不支持的发展TPMV和相关的强降雨,使用观测系统研究和可预测性试验(THORPEX)互动大全球合奏(TIGGE;Bougeault et al。32])。将回答以下问题:为什么一些乐团成员产生TPMV-associated暴雨,而其他人不?有什么前兆的开发或不发育TPMV合奏?主要有多长时间预测TPMV和相关的暴雨吗?除了回答这些问题,本研究的另一个重要的目的是评估的效用TIGGE在世界上地形最复杂的地区之一。

本文的其余部分组织如下。部分2简要介绍了数据和方法。节3,这一事件提出了选择和符类的概述。部分4给出了结果,包括差异TPMV乐团成员的力量,影响TPMV发展的各因素,详细过程有利或不利于TPMV的发展及其相关的暴雨在四川盆地(渣打银行)。最后,结论和讨论提供了部分5。

2。数据和分析方法

6小时ERA-Interim再分析数据与水平0.75°×0.75°分辨率和37压力水平从1000年到1 hPa [33)用于天气分析。确定天气的中尺度因素导致TPMV的发展及其相关的强降雨,这里使用的集合预报数据从ECWMF TIGGE合奏预测系统(32]。

套装包括一个控制运行和50个成员,成员的初始微扰法是采用成对奇异向量和随机物理。谱截断的51名合奏来自T399 62年垂直水平,到240年预测小时TIGGE存档。水平领域是双线性插值从全球高斯网格到0.75°×0.75°恰逢ERA-Interim再分析数据。每日测量降雨量数据(1800 - 1200 UTC)提供气象信息中心中国气象局(CMA)。

阐明有利或有害的过程TPMV的发展和2013年7月18日强降雨(1800 UTC 7月17 - 1200 UTC时间7月18日),area-averaged 500 hPa位势高度的价值(加仑小时)和原始测量降雨量渣打银行(26°N - 34.25°N, 97.25°E - 108.5°E) 7月18(平均4倍)被定义为TPMV指数(TPMVI)和P,分别。

后Sippel所使用的方法和张27)之间的线性相关性TPMVI和500 hPa加仑小时内整个乐团成员都是计算每个网格点和不同的预测时间。使用相关性在这里简单说明学习物理几个大气变量之间的关系和TPMV合奏,虽然线性相关性并不一定解释因果关系(舒马赫23];Sippel和张27];哈基姆和撕裂34])。物理解释之间的不同的可预测性更强,实力较弱的成员国TPMV,复合(平均)方法也用于本文。

3所示。情况概述

位于东部的TP,渣打银行在图(红色虚线框1(图)经历了连续强降雨事件22013年7月)。连续降雨造成的致命的和破坏性的洪水四川[35]。洪水带来的总经济损失最严重的事件被视为因为暴雨发生在渣打银行在1981年7月11 - 15号35]。的最强降雨发生在2013年7月18日(图2),这一章是本文选择研究。

相关的强降雨是有利的天气情况(36]。2013年7月17日在500 hPa气象图表如图3(一个)中,观察到了两个低压中心矮秆、纬度。一个是位于乌拉尔山脉,和其他在贝加尔湖湖;与此同时,另一个弱脊位于鄂霍次克海。郭et al。37)提出了异常强烈的贝加尔湖湖槽在夏天提供了一个良好的组织环境在渣打银行中尺度涡。在中纬度地区,40°之间流动N-50°N是纬向分布,虽然短波槽在巴尔喀什湖和贝加尔湖的西南湖还观察到。与此同时,northeast-southwest槽位于北部的渣打银行。值得注意的是,西太平洋副热带高压(副高)面向子午沿着northeast-southwest轴在太平洋的西部。24小时后在图3 (b)7月18日,槽在乌拉尔山脉是稳定和变化,贝加尔湖湖槽北移和变得更子午。,在这个时候,一个封闭的中层循环(TPMV)发达,和TPMV带来强降雨超过100毫米期间从1200 UTC 7月17到1200 UTC 7月18日。

4所示。结果

4.1。复合材料的分析更强,实力较弱的成员国

ECWMF合奏预测系统(29日]预测初始化在0000 UTC时间2013年7月14日。图4显示了为什么我们选择这初始化时间。如图4在0000 UTC,初始化时间7月14日不仅有足够的时间来进行预测研究信号但也更精确的预测信号TPMV 0000 UTC 7月15日7月16日和0000 UTC。TPMV是其中一个重要的天气系统产生极端降雨事件在渣打银行(30.]。测量对TPMV合奏的结果之间的差异,我们将50个成员划分为强(弱)组与6最小(最大)TPMVI值。所以“更强”组由6个成员,和“弱”组由6个成员组成。

500 hPa加仑小时字段的复合材料及其相关的风场7月18日两组如图5。强集团和弱势群体的共同特征是quasizonal对齐的低加仑小时50°N和60°N之间的中心。两个槽位于乌拉尔山脉东南(50°N-60°N, 60°E - 80°E)和贝加尔湖湖(50°N-60°N, 100°E - 120°E,贝加尔湖湖槽以后),分别。引人注目的区别是,贝加尔湖强集团是弱的槽湖和倾斜低于5820,在较弱的群体而轮廓更接近渣打银行在强组比弱组。在中纬度地区(40°N-50°N, 100°E - 120°E),本质上是纬向流在欧亚大陆。槽的南端的南贝加尔湖渣打银行的北移,湖和流动模式形成了“北trough-South漩涡,”这是一个典型流型下大雨在渣打银行(38]。贝加尔湖槽略湖进一步南部和更深更强比弱组群。注意,TPMV只是位于渣打银行在图5(一个)稍微进一步东强组比较弱的组织图5 (b)。WPSH子午和西部边界扩展进一步东强组比弱组。

图5 (c)进一步展示了两组之间的差异。的区别是重要的”(+)”模式的加仑小时异常主导欧亚大陆子午方向。负值覆盖西北的鄂霍次克海(55°N - 65°N, 82°E - 140°E)和TP的低纬度地区从东向西太平洋,与积极的价值观在欧亚大陆。根据槽的一个客观的标准和脊,负加仑小时强组的差异意味着更强的波谷和积极的加仑小时差异意味着更强的组强脊。这些特性意味着贝加尔湖湖槽和WPSH弱强组比弱组;与此同时,巴尔喀什湖岭(40°N-50°N, 82°E - 100°E)和TPMV强组比,在较弱的群体。这些特性符合上面的讨论。

4.2。各影响因素的发展TPMV

阐明有利或有害的过程TPMV的发展,复合材料的“强”组和“弱”组,500 hPa加仑小时之间的线性相关性和TPMVI在整个乐团成员都是计算每个网格点和不同的预测时间。预测大气字段的选择时间可以认为是前兆TPMV在渣打银行的发展。由于运动的矮秆、纬度天气系统随着时间的推移,天气系统的可能的前兆是蒙面的星号矮秆、纬度。因为困难表明WPSH 500 hPa的跳跃,在蓝色虚线框的面积相关性系数大约在95%置信水平接近WPSH描述副高的影响。测量WPSH,区域用于计算加仑小时在蓝色虚线框从图6(一)来6(我)(22.5°N - 31.5°N, 113.5°E - 125°E), (22.5°N - 32.5°N, 113.5°E - 123.5°E), (24.5°N - 32.5°N, 112.5°E - 120.5°E), (24.5°N-33°N, 112.5°E - 123.5°E), (25.5°N-32°N, 110.5°E - 124.5°E), (25.5°N - 32.5°N, 110.5°E - 119.5°E), (26.5°N - 34.5°N, 110.5°E - 119.5°E),和(24.5°N - 33.5°N, 108.5°E - 117.5°E),分别。TPMV是渣打银行的黑盒图所示6。如图6地区持续相关性从一开始就是显而易见的预测下一个48 h。很明显的负相关性乌拉尔山脉在预估未来48 h图6 (e)然后搬到贝加尔湖的西南湖在图6 (f)。这表明有一个强TPMV当弱贝加尔湖湖槽。浅湖贝加尔湖槽也表明,弱冷空气流来自矮秆、纬度福利TPMV的形成。这个特性有差异从郭等人的提议。37),这表示,冷气流将TPMV的形成和发展中受益。东方风位于北方的差异渣打银行的形象7和较弱的贝加尔湖湖槽更强的成员(数据7 (f)- - - - - -7(我))进一步支持上述观点。

除了负相关的功能从乌拉尔山脉到贝加尔湖的西南湖上面所提到的,另一个正相关中心位于南部的巴尔喀什湖(38°N-42°N, 75°E - 85°E)在图中也观察到了6。这个正相关中心在巴尔喀什湖地区是明显预测下一个60 h(图6 (f))。随着时间的进展,上面提到的正相关区变得更广泛的在图6 (g),最后合并与另一个正中心的西北渣打银行(22°N-50°N, 75°E - 100°E)在预测未来84 h(图6 (h))。对应于正中心的西北渣打银行在图6 (f),南部的山脊走强巴尔喀什湖是观察到较强的成员对实力较弱的成员国,在积极的差异加仑小时也显示在图7 (f)。这表明强巴尔喀什湖岭南部的巴尔喀什湖形成的青睐TPMV渣打银行。否则,较弱的巴尔喀什湖岭南部的巴尔喀什湖导致形成TPMV西方的渣打银行。图7也表明西风气流较弱的成员比实力较弱的成员国在北方的渣打银行。结合浅湖贝加尔湖槽图6(我),我们可以推断出一个较弱的冷流来自矮秆、纬度有利于TPMV的形成和发展。

同时,在low-mid纬度,一加仑小时渣打银行和WPSH TPMV的形成也起着重要作用。如图6、持久和稳定的正相关中心TPMVI和500 hPa加仑小时WPSH附近观察到从最初的时间。进一步说明WPSH TPMV,之间的关系图8显示了时间序列之间的相关性WPSH TPMVI。的area-averaged加仑小时500 hPa在蓝色虚线框中数据6(一)来6(我)副高代表。以来增长显著正相关值的预测未来24小时(0000 UTC 7月15日有效),和大多数相关值超过95%置信水平的水平线R= 0.36预估后24 h图8。这表明,有一个强TPMV当WPSH弱。图6也表明TPMV阻塞的强WPSH实力较弱的成员国,和TPMV很容易位于TP,再往西略比较强的成员。很明显,TPMV位于稍微进一步西并不有利于暴雨在渣打银行。

图9显示,500 hPa加仑小时预测在接下来的48 h /渣打银行扮演着重要的角色在2013年7月18日TPMV。平均加仑小时和TPMVI之间的相关系数为0.33,通过了95%的置信水平。数据7 (h)- - - - - -7(我)也说明加仑小时在渣打银行的负值对应强TPMV在随后时间上90 - 108 h TPMV预测。加仑小时的预测未来48 h /渣打银行可以被视为一种前体的后续时间上90 - 108 h预报TPMV TP的东部。

4.3。之间的关系在渣打银行TPMV和强降雨

类似的瞬时之间的线性关系也明显平均500 hPa加仑小时和降水(P渣打银行(图)10)。平均500 hPa加仑小时和之间的相关系数−0.348,95%置信水平。这进一步表明TPMV渣打银行可能会导致更多降雨。例如,高(低)的高度通常对应于(更多)降水量少。自500年平均hPa加仑小时可以被视为一个迹象的强度TPMV,上述结果意味着积极TPMV和总降水的强度之间的相关性。

5。结束语

强降雨事件之前是很难预测的中期预测(35]。强降雨主要是影响TPMV渣打银行。调查大规模TPMV发展的影响因素和相关的暴雨在渣打银行2013年7月18日,统计学关系计算检查大气状况影响TPMV的发展。上述结果在图进行了总结11,这说明了天气情况赞成或不TPMV的发展和相关的强降雨。

TPMV,中尺度斜压涡,寒冷和温暖的流的交互影响显著(7]。如图11,TPMV发现密切相关的两个矮秆、纬度天气系统(例如,巴尔喀什湖岭和贝加尔湖湖槽)和前一加仑小时渣打银行和WPSH区域。相对较弱的冷流强脊在东部的巴尔喀什湖和弱势槽在贝加尔湖湖的西南,与较弱的温暖来自WPSH流动,有利于只是TPMV在渣打银行的位置。另一方面,一个相对更强的冷流来自东部较弱的山脊在巴尔喀什湖和一个更强有力的槽在贝加尔湖西南湖,由于西方更多的冷流到渣打银行以及加强WPSH的阻力,导致形成TPMV在渣打银行的西部。西方的位置稍微进一步TPMV导致渣打银行的降水减少。加仑小时在预测未来48 h /渣打银行可以被视为一种前体的后续上90 - 108 h预报TPMV / TP的东部。这些相对较小的差异在风和天气情况下在合奏的早期预测,结合TPMV修改,将导致非常大的传播产生的降水预报。

与确定性预测相比,利用相关性和复合方法,整体预测可能更容易证明TPMV形成的机制,从而帮助更好地理解TPMV动力学和可预测性。例如,众所周知,冷空气的入侵是一个重要的强制机制TPMV形成(3]。本案例研究表明,一个较弱的冷流来自矮秆、纬度和弱势WPSH TPMV的形成是非常重要的在渣打银行。更多TPMV情况下可以使用这些方法来研究进一步验证上述结论,这将扩大TPMV动态过程的理解,为什么这个系统可以准确预测。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是国家重点支持的联合项目中国国家自然科学(91337215和91337215),中国民航大学的开始基础(2016 qd05x),特殊的气候变化基金(CCSF201706)和天气预报关键技术的特殊发展基金(YBGJXM (2017) 03-13)。