英语原文共 12 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

四川盆地及其邻近地区的雨季降水

摘要:

利用高时空分辨率卫星降水估算方法，研究了2003 ~ 2010年四川盆地及邻近山区夏季降水的空间变异性和日变化规律。SCB位于青藏高原(TP)的东部，容易发生强降水，通常在夜间和清晨达到高峰。暴雨季节SCB上空的大尺度环境特征为TP背风处低层至中层辐合较弱，北部为上层对流层急流辐合较弱。在这种流型下，研究将降水模式和传播的独特日变化与该地区独特的地形联系起来。研究发现，在雨季，局地日降水量最大值主要沿坡向和东南方向移动，从白天的TP上方向夜间的SCB移动。晚至清晨，云贵高原的一个次级最大值向东北下倾，向SCB移动。由于盆地与周围山脉的地形高度对比较大，SCB及其邻近地区的降水运动与多个区域尺度的山地-平原螺线管密切相关。

关键词:亚洲;复杂的地形;地形的影响;降雨;夏天/温暖的季节

通讯作者:赵平，中国气象科学院恶劣天气国家重点实验室，北京100081中关村南大街46号。电子邮件:zhaoping@cams.cma.gov.cn

1. 介绍

位于中国西南部的四川盆地是世界上人口最多的地区之一，人口超过1亿。它东临青藏高原(TP)(拥有世界上最高的山脉)，北邻云贵高原(YGP)，西临武山(WuM)，南临大巴山(DaM)。由于其独特的地形，SCB地区在温暖季节容易发生频繁的强降雨事件，经常引发致命和代价高昂的洪水和滑坡;例如，2010年7月15日至26日(14人死亡，11人失踪)和2013年7月7日至12日(31人死亡，160人失踪)期间持续的强降雨事件。

以前的研究表明，TP和SCB的降雨高峰通常发生在傍晚或午夜(Yanai和Li 1994;Yu等，2007;尹等，2009)。一些研究发现，TP和SCB上空的夏季降水往往是由TP东南部附近的亚天气尺度气旋(中国气象学家称之为西南涡旋)、西风槽、切变线和东亚锋面引发的(焦等，2005;肖和陈，2010)。其他研究人员提出，SCB降水可能直接源于TP (Jiang and Fan 2002;王等，2004;杨涛，2005;Yang and Smith 2006;白等，2008)。例如，Wang et al.(2004)指出，TP东部附近的对流往往在下午晚些时候或傍晚早些时候达到峰值，然后向东传播。Bai等人(2008)还研究了SCB上空的夜间降雨与TP上空向东传播的对流系统之间的关系。Wang et al.(2005)和Johnson(2010)讨论了降水从东TP向SCB的东南传播和从YGP向SCB的东北传播。

最近，Bao等人(2011，以下简称BZS11)利用高分辨率卫星估算，探索了中国TP以东暖季降水的日变化。结果表明，TP东部地区的平均日雨量峰值开始于下午，并向东向平原扩展。他们的动力学分析进一步表明，由于山地和平原(或海洋)之间的差异加热，日降雨的传播与几个热驱动的东西山地平原螺线管(MPS)有关。下午早些时候，MPS向上的分支出现在高地斜坡上，向下的分支出现在平原上。然而，大约在午夜时分，向下的分支出现在高地斜坡上，向上的分支出现在平原上。上升支可以增强局部降水的日峰值。中国和美国其他山区也出现了类似的降雨传播特征(Zhang和Koch 2000;科赫等人，2001;2001年;Carbone等，2002;Chen等，2008;2010年;黄等，2010;特里尔等人，2010)。

作为BZS11的后续研究，目前的研究主要集中在SCB和邻近山坡上的暖季降水的日变化和传播，与该地区独特的盆地地形和大规模的流动模式有关。我们特别感兴趣的是，地形斜坡的不同方向(并非如BZS11所假设的完全东西向)，以及下游山脉的存在，将如何改变降雨峰值的日变化。平均沿直线的经度，时间-经度图(即。BZS11的日降雨峰值以几乎恒定的速度向东传播，从TP到SCB再到平原。目前的研究也补充了何和张(2010)的研究，他们调查了华北地区议员的影响。

在第二部分中，我们指定了研究领域，在SCB中定义了“雨季”，并描述了数据和方法。第3节研究了雨季日降雨的各种特征，包括降雨的传播和日变化。第四部分研究了大尺度环境和多尺度热驱动区域尺度MPSs对雨季降水的影响。最后，我们在第五部分进行了总结和讨论。

2. 数据和方法

图1a显示了中国西南地区的地图，其中地形高程为阴影。我们的重点区域是标记为ABHG和DFNM的平行四边形。在赵等人(2010)的基础上，利用1960-2000年期间雨量计站的日降水量，从气候学的角度对雨季进行了定义。图1b显示了气候5天(候)平均降水量的时间序列，该时间序列涵盖了天文台所有可用雨量计的平均值。在该区域，年平均降雨量为1.7毫米/天。我们将自6月20日起至9月11日止的SCB雨季定义为连续5天平均降雨量在3mm - 1以上的时间跨度。

图1(a)平行四边形ABHG和DFNM中突出的地形高度，其中TP以东、SCB以东、WuM以东、YGP以南、大坝以北,黑色等高线表示地形高度为1000米(b)气候(1960-2000)及区域(SCB)系列5天平均雨量(毫米日减1)，其中水平黑色实线表示年平均

剩下的研究中，我们将利用气候预报中心变形技术(CMORPH)，利用多颗低轨道卫星微波数据，得到水平网格间距约为8 km，时间间隔为30 min的降水产物;Joyce等，2004)。CMORPH降水估算已被用于研究中国的降雨特征(He and Zhang 2010;沈等，2010;BZS11)。他们的结果表明，CMORPH估计非常适合研究中国暖季降水的详细空间格局和时间变化，包括本研究的SCB重点区域。

为了更好地理解大尺度的流动配置和区域尺度的环流，我们还使用了美国国家环境预测中心(NCEP)最终(FNL)全球运行分析数据集(http://rda.ucar.edu/datasets/ds083.2)提供的大气温度、位势高度、风和相对湿度。FNL数据集在经纬度上的水平网格间距为1°times;1°，垂直方向上包括地表和26个压力等级。FNL每天可用四次。

8年(2003-10年)的平均值用于研究降雨的日变化、大尺度环境和焦点区域的全流域大气环流。为了更好地表示地形对SCB降水的影响(及其日变化)，在Ahijevych et al.(2004)和He and Zhang(2010)之后，使用了横截面直接垂直于地形坡度的倾斜坐标。沿BH线的截面(图1a)由平均方向平行线CD的平行四边形ABHG内的偏置坐标得到。

3.降水的日变化特征

图2a根据CMORPH数据集，显示了2003 - 2010年SCB及周边地区雨季月平均总降水量的空间分布。的月平均降雨量几乎整个盆地大于140毫米,最高的超过200毫米月minus;1位于西南角(立即背风面/东北YGP以及李TP)和最低的盆地的东南边。TP的大部分背风坡和YGP背风坡西北部的月降水量均超过140毫米，在两个地形坡的局部区域降水量均大于210毫米。

图2(a)雨季每月平均总降水量(mm)的分布情况,黑色等高线表示地形高度为1000米,蓝色平行四边形中的区域是焦点区域(b)雨季总降水量日平均贡献的百分比(见BZS11)

图2b显示了根据BZS11和He and Zhang(2010)的计算，整个雨季的总降水量的日平均贡献率。日变化百分比(DP)在BZS11中定义为

其中rt为每小时平均降水量，为每小时平均降水量，rd为日平均降水量。每日降水日变化的重要性在重点区域(本研究的主要目的)变得清楚:近50%在西南部降水总量的三分之二的渣打银行多雨时期来自于周日贡献,与更高的百分比的李斜坡TP和YGP。在吴山和大巴山的上游斜坡上，日较差迅速减小。

图3显示了北京时间1400时(北京时间，UTC之前8小时)开始，SCB及周边地区每3小时的雨季降水日平均周期。局地日降水量最大值在局地正午前(BJT后2小时)在TP东坡正东100°E处首次出现;前一天的一些残余日降水位于SCB的东北部(图3a)。下午早些时候，TP东坡的日降水面积扩大，强度增强，峰值降水线向西北-西南方向移动，并向SCB西缘滑下斜坡(图3b)。同时，在SCB的东南侧出现一个弱的、短暂的次生日降水高峰，这表明可能出现一个与主日降水峰(启动TP的下坡)无关的上坡降水启动。

图3在(a) 1400、(b) 1700、(c) 2000、(d) 2300、(e) 0200、(f) 0500、(g) 0800及(h) 1100 BJT的雨季平均雨量分布(黑影间隔为0.2毫米hminus;1及大于0.2毫米hminus;1)黑色等高线表示地形高度为1000米

主日降水峰值的东部斜坡TP开始达到西方的角落渣打银行在2000以下是,那时另一个准独立二次降雨最大发展,这个移动下坡的YGP到西南侧的渣打银行(图3 c)。这两个日降水量最大值在晚些时候(2300 BJT;(图3d)，并覆盖SCB的西半部分。子夜过后至凌晨，整个SCB地区的降水呈日变化趋势，TP坡和YGP坡的降水呈先减小后减小的趋势(图3e-g)。最后，在上午晚些时候，白天的降水减弱并退到SCB的东北部(图3h)。

上述分析的一个独特发现是，日降雨在下午由东TP向东南移动至华南气旋，但在夜间不会继续向东南或向东跨越华南气旋。从图2a中可以看出，SCB以东的总降水量减少，图2b中可以看出日贡献百分比，图3中可以看出日峰值图分布的时间演化。

图4显示了综合分析平均沿上游地形斜坡盒装重点地区ABHG (TP渣打银行在无花果。1)。在这种复合,昼夜峰坚持在几乎相同的位置(TP的东部边缘)从1400年到2000年是盆地的中心附近但变化持续从0200年到0800年是机器。在图5a中可以更清晰地看到这种相当不连续的日变化峰值，图中显示了沿该地形坡面降雨季节平均雨量的复合时距Hovmoller图。值得注意的是,有两种截然不同的斜率不连续性:一个只有微弱信号的日降水峰值过渡偏西风下来TP斜率(600公里)附近的晚上,和其他近突然终止的偏西风为主传播东侧的渣打银行(接近1000公里;如图3所示)。

图4（在雨季，在ABHG的框状焦点区域内，沿西北-东南(平行线BH)方向的地形高程(黑色实线)和小时平均降雨量(mm hminus;1)分别为1400(蓝色虚线)、2000(紫色虚线)、0200(红色实线)和0800 BJT(黑色虚线虚线)。垂直粗线表示DM线(左)和FM线(右)）

图5雨量季节平均雨量的时距Hovmoller图(mm /h)，为清晰起见，循环两次(a)沿西北-东南(平行线BH)方向，在框内聚焦区域ABHG上平均,垂直粗线用于线(左)DM和线(右)FM(b)沿横截面平均27°-35°N

这些间断是目前研究的一项独特发现，该研究的重点是通过偏斜坐标上的平均值研究SCB及其周边地区的日峰值降水的局部演化，而BZS11只研究了沿纬向(东西向)的复合平均。为了与BZS11直接比较，我们在图5b中再现了27°至35°N纬度之间的雨季平均降水量的复合时距Hovmoller图，图中显示了TP以东的日降水峰值较连续的向东传播。很明显，这样的纬度平均日降水量组合并不代表该地区日降水量的真正东北方向发展;相比之下，此处采用的偏置坐标(图5a)更善于捕捉与地形有关的不连续点

然而，两种复合材料的对比表明，最大降水的强迫在夜间向背风侧移动(图5a)，但大尺度对流层中转向流对图5b中观测到的向东传播也可能有重要贡献，如下图6所示。

图6. (a)平均500-hPa位势高度(等值线间距低纬度为1，高纬度为2;单位为gpm)和大于26m sminus;1(阴影区域;等高线间距= 2m s - 1;雨季最大风速= 35.1米s - 1)。蓝色的等高线是国家地图。紫色的平行四边形是焦点区域。(b)平均500-hPa位势高度(等值线)、研究区700-hPa正相对涡度(阴影)、500-hPa水平风(矢量)。

4. 日降雨的动力结构和地形效应

在本节中，我们分析了与SCB及其周边地区降水独特的日变化相关的大规模环境和局部大气环流。

a.大规模的环境

图6a为SCB雨季平均500 hpa位势高度和200 hpa急流风代表的大陆尺度天气环境。感兴趣的降雨发生在东强西太平洋副热带高压和西弱南亚副热带高压之间的鞍点附近，在中纬度西风带有一个浅槽，位于对流层高空急流的南缘。在图6b的放大图图中，SCB主要位于TP的背风辐合带内，在对流层中低层的相对涡量为较持久的正涡量。

图7显示了平均位势高度和相对涡度在700hpa时的日变化，由FNL分析中可用的四倍来表示。虽然没有明显封闭涡旋在700 - hpa位势高度或风字段(也许在1400以下是除外),局部涡度最大持续一整天渣打银行,普遍为人们所知的签名西南低涡在中国经常被发现在该地区有一个有效的雨器(黄1986;他2012年)。与浅层低对流层涡旋有关，SCB上空的700-hPa风主要来自西南方向，可能将孟加拉湾的湿空气带过YGP带入SCB。大规模的环境为雨季降水提供了良好的环境.

图7位势高度(实线;等高线间距= 0.5 gpm)、水平风(矢量)和涡度(阴影)在700 hPa (a) 1400， (b) 2000， (c) 0200，和(d) 0800 BJT处

图7还显示了SCB上空700-hPa涡量场的较大日变化，其中最强的正值出现在BJT 1400时(即使有闭合位势低的迹象;图7a)其次是2000 BJT(图7b)。涡度值最小出现在0200 BJT(图7c)，其次是0800 BJT(图7d)，此时低层西南风较强，且向东北偏远;这可能是造成SCB在夜间和清晨白天降水增强的原因之一。

b. MPS的日变化

图8显示了从TP到SCB盒装聚焦区ABHG沿西北-东南(平行线BH)方向的垂直环流和相对涡度;图9为对应时间点地表水汽通量和水汽辐合(散度)情

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[19585]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word