中国干线及其在对流触发中的作用研究

The concept "Drylines" originated from the United States, referring to the boundary between the dry- warm air mass coming from Mexican Plateau and the moist-warm air mass coming from Mexican Bay, over the southwestern United States, to the esat of Rocky Mountains. The significance of the drylines lies in its important role for triggering the moist convection. Up to now, no investigation has been done on the drylines in China. This project aim at studying the spatio-temporal distribution, the structure and formation mechanisms of drylines as well as its role in deep moist convection initiation in China. At first, the surface observation data from a period of 15 years (2003 to 2017) will be used to define the areas with relative high frequency of drylines, and to decide the spatio-temporal distribution as well as its life time characteristics. Then, with upper air sounding data and ECMWF or NCEP reanalysis data, the fomation mechanisms, the structure of drylines, as well as its role in triggering convection will be invetigated, aided by high resolution numerical simulations. Third, the weather patterns favorable for the triggering moist convection by drylines, as well as the key parameters range associated with the favorable weather patterns will be examined. Finally, the comparisons will be made between the drylines and cold fronts in their capability to trigger moist convection.

干线（Drylines）概念源自美国，是指美国西南部落基山东坡来自其西南部墨西哥高原地区的干暖空气和来自其东南部墨西哥湾的暖湿空气之间的边界，主要意义在于其在对流触发中所起的重要作用。对于中国范围内的干线尚没有系统的研究，本项目主要对中国范围内干线的时空分布特征，干线结构，各个干线多发区的干线形成机理，干线在对流触发中的作用以及干线和冷锋在触发对流方面能力比较进行研究。首先利用2003-2017年15年地面观测资料确定暖季中国干线的多发区域和时空分布特征；再结合常规高空探测、ECMWF或NCEP再分析资料，并以高分辨率区域模式WRF模拟为辅助手段，研究暖季中国干线的形成机理、干线结构及其生命史特征，以及干线触发深厚湿对流的有利流型配置和关键环境参数分布特征，并与冷锋的相应方面进行比较，将大大增强对中国干线时空分布及各方面特征，及其在对流触发中作用的认识和理解，填补这方面研究空白。

干线及其伴随的辐合线是触发对流的重要系统，与冷锋对于对流触发的作用类似。最初的概念来自于美国，美国干线主要位于美国西南部洛基山以东的堪萨斯州、俄克拉荷马州和得克萨斯州，主要出现在4-6月，是那里触发对流的主要系统。在本项目进行之前，对中国干线及其触发对流的研究仅限于少数个例研究。本项目对中国干线时空分布特征、触发对流情况，干线两侧关键环境参数特征，以及触发对流干线和没有触发对流干线对比分析等方面做了系统性的研究，填补了中国干线及其在对流触发中作用的系统性研究方面的空白。主要成果如下：1）在对中国干线普查基础上，确定东北地区、河套地区和黄淮地区为中国干线发生并触发对流的主要地区；2）利用2003-2017年15年或2008-2017年10年地面和高空观测资料研究了上述三个地区暖季干线的时空分布特征和干线两侧关键环境参数如温度、露点、比湿、虚位温、风场和气压场特征，以及代表大气中下层静力稳定度的850和500hPa之间温差，代表大气水汽量大小的可降水、代表深厚湿对流潜势的对流有效位能CAPE和代表深层垂直风切变的0-6km风矢量差特征，揭示了上述三个区域中干线结构以及对流干线和非对流干线之间的结构差异；3）利用ECMWF再分析资料ERA5，通过几十个个例合成分析揭示了东北地区干线的温度、水汽和流场的水平和垂直结构，尤其是触发对流干线和无触发对流干线在上述温度、水汽和流场方面的差异；4）对三个触发强对流天气的河套干线进行深入分析，发现这三个个例在干线结构和天气流型配置方面的共同特征，并给出了河套地区干线触发强对流天气的流型配置示意图。