夏季不同天气背景下水汽特征量分析

【作者】 刘梅； 杨梦兮； 王磊；

【机构】 江苏省气象台；

【摘要】 关于水汽特征的研究前人也从不同的方面展开过大量的研究,并获得一系列实用性较强的成果。随着现代化监测资料的丰富,越来越多的人关注到PWV/GPS与各种天气关系的分析,并发现大气可降水量和降水量之间存在一定的关系。本文利用2010-2014年6-7月逐日ERA再分析资料(0.75°*0.75°),以及2010-2015年6-7月江苏各站点降水实况观测资料、地基GPS遥感监测数据反演PWV/GPS资料,对江苏梅汛期不同背景的水汽特征量对比探讨。1水汽特征量分析1.1夏季不同天气水汽特征量分析不同天气状况下不同要素在各层的分布规律呈现不同特点,相对湿度在有降水时段500-850hPa均接近饱和。无降水时段各层相对湿度差异较大,从850-500hPa依次递减,6-7月850hPa在70%左右,500hPa在40%以下,各层达到水汽饱和是产生降水的条件。比湿的变化无论有无降水各层均存在较大差异,q850hPa>q700hPa>q500hPa,有降水时段,各层比湿均出现明显升高,每一次降水过程均对应着比湿的增大。夏季暴雨、非暴雨和无降水时段的各层比湿差异明显,暴雨时850hPa、700h Pa、500hPa比湿平均在14 g/kg、10 g/kg和5 g/kg以上。无降水时各层比湿平均在10 g/kg、7 g/kg、2 g/kg以下。1.2夏季不同天气地基GPS反演PWV分析分析夏季降水与PWV/GPS逐日变化。发现不是每一次PWV值的升高都对应着本站降水,但每一次降水过程都对应着PWV值的上升,且上升幅度明显,可见PWV值的升高是降水发生的必要条件,但不是充分条件。当出现较强降水时所对应的PWV值均较高,强降水一般伴随着PWV值迅速上升,同时随着PWV值下降也伴随降水逐渐停止。而持续降水时段PWV/GPS值也具有一定特色,持续降水期间PWV并不是持续处于高值期,而是存在短暂波动,PWV值的波动上升到顶峰一般对应着一次降水加强,而短暂的减弱当日对应降水减弱。另外,有些时段PWV值相对较高,但本站并没出现降水,这和天气系统的位置有关。晴好天气时段,PWV值均较小,不同季节有较大差异,夏季一般35-40mm。可见不同天气状况下PWV/GPS值差异性具有明显特色。为分析不同级别降水的量化标准,分别选取了夏季各站点无降水(30天平均)、弱降水(暴雨以下量级10次过程平均)PWV值进行分析。夏季无降水时所有站点PWV值平均在32-33mm,而有降水但没有达到暴雨级别量级时所有站点PWV值明显偏高,平均在45-55mm左右,可见夏季降水发生时和无降水时段PWV值具有明显差异,这点可以用来作为梅汛期是否会出现降水的判断依据。灾害性天气暴雨发生时水汽特征量变化后面将深入具体讨论。2江苏不同区域暴雨水汽特征量分析分别选取在江苏苏北、沿江苏南地区造成区域性暴雨的个例各5次。利用这些个例从水汽分布和天气系统相结合对江苏不同区域暴雨发生时水汽特征展开分析。发现,无论是单个暴雨个例还是多过程平均都呈现明显不同的区域分布特点。沿江苏南地区暴雨过程中PWV的大值区均位于33oN以南,大部分站点都在60mm以上,有些过程达到70mm以上。多个例平均暴雨区PWV值在55mm以上,而33oN以北区域PWV值明显较低,一般在40-50mm左右。平均状态55-60mm以上PWV值的区域分布和暴雨落区有较好的对应关系。而苏北暴雨个例和多个例平均分布均呈现全省PWV值较大的特点,均在60mm左右,并没呈现暴雨区明显偏高的特点。这种暴雨及所对应的PWV值分布的差异主要和降水影响系统有关。3江苏不同区域暴雨水汽及形势配合对比江苏南北暴雨发生的形势和水汽配合情况,两者具有一定的共性,也存在一定差异,暴雨均出现在相对湿度大值区与水汽含量高值重叠区域,苏北暴雨发生时,沿江苏南一般也会出现水汽含量明显增大,但沿江苏南出现暴雨时,苏北一般水汽含量较低。而系统变化上苏北地区暴雨发生在高空槽南下影响时,而沿江苏南地区更多的发生在高空浅槽背景下西南急流增强时。两区域暴雨过程湿度和大气中水汽含量在江淮地区分布型态也存在明显差异,苏北暴雨过程呈东北-西南向,而沿江苏南呈西北东南向分布,这种分布型态主要由南北系统影响时间先后造成,形势决定了降水走势和分布,因此根据江苏不同区域暴雨过程形势和水汽特征量分析,总结绘制了江苏不同区域暴雨形势和水汽分布图更多还原