我国东部多区域持续性暴雨过程中期形成机制的综合研究

作为东亚夏季最重要高影响天气事件之一的我国东部持续性暴雨过程，可分别出现在自华南到华北的多个不同纬带区域内，是东亚夏季风进退过程不同阶段中不同稳定性环流特征的产物。本项目拟综合运用天气气候分析、统计分析和区域气候数值模拟等方法，以具有不同环流背景的华南、江南、江淮和华北等四大区域的持续性暴雨过程为对象，分别探讨作为其中期形成背景的季节内振荡主要影响模态，追朔过程水汽的主要来源和输送通道，揭示过程形成前月内反映全球和区域影响的中期信号，重点研究信号之间的链接所反映的天气与气候之间的衔接机制，分别建立我国东部由南至北多地域持续性暴雨过程中期形成机制的概念模型；并通过对不同区域过程中期形成机制的对比研究，深化对此类高影响事件中期形成机制的共性和差异性认识。该研究不仅对于天气气候之间衔接机制的研究具有重要学术意义，而且有助于改进持续性强降水事件的中期预测能力，对防灾抗灾具有一定应用价值。

在前期工作的基础上，针对近60年江淮流域、江南和华南的140个具有西风带影响背景的持续性暴雨过程个例，利用NCEP和ECMWF再分析、OLR和SST等资料，采用多种数字带通滤波、相关和合成分析等统计和天气气候诊断相结合的方法，并辅以区域气候模拟试验，分别对过程发生前30天及过程维持期间的候平均场，以及对所研究区域PHR过程异常特征的形成贡献最大30-60d低频场等，从不同侧面（包括环流场特征、水汽输送通道、中期信号影响链确定和验证等），对不同区域过程的中期形成机制进行了研究，分别建立了过程中期形成机制的概念模型。结果表明：三个区域的过程期间，虽然副高及其北侧低压槽的位置和强度有区别，但在东亚沿岸对流层均呈现副热带中低层高压距平，中纬度中层低压距平和高纬度高层高压距平三者并存的PJ型波列特征，这就是所有中期信号影响链的最终归宿。综合不同侧面的分析结果发现：Rossby波列的上、下游效应，南北半球之间的相互作用以及热带印度洋的异常对流活动对过程的中期形成机制有重要作用。三区域的中期影响链均表现出以下共同特征：对流层高层欧亚大陆上源自西欧和北非Rossby波能量的准纬向自西向东传播，对流层中高层北太平洋上源自中东太平洋Rossby波能量的准纬向自东向西传播，以及对流层中高层太平洋西岸分别源自南北半球高纬的Rossby波能量的准经向传播，三者在我国东部地区汇聚，相互作用和相互锁定，最终导致有利于PHR过程产生的西太副高和梅雨槽等关键环流异常的形成。另外，中期信号源有几个明显的集中区域：3-4周前的东北大西洋至东欧、西北非和中非，以及阿拉斯加地区；约2-3周前的阿留申群岛以南的北太平洋；约1-2周前的南极威尔克斯地和罗斯海附近以及北极新西伯利亚群岛附近。这些区域是影响PHR过程中期形成机制的关键地区。当然不同区域之间也存在明显区别：1）准纬向波列的源地、路径位置和特征各不相同，江淮和华南区的纬向波列位于中高纬，影响东亚中高纬异常中心，而江南区的纬向波列则位于副热带地区，主要影响副热带异常中心。2）准经向波列的源地、位置和波列特征也有所不同，华南区的经向波列偏西位于澳洲西岸所在经度范围，江南区的经向波列偏东位于澳洲东岸所在经度范围，而江淮区的经向波列则居中位于澳洲所在经度范围。3）江南区在南半球副热带地区存在一准纬向波列，波能量传播到澳洲东北洋面后，激发经向波列向北传递其影响。