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梅雨锋

梅雨锋的天气学定义,即:位于夏季风北侧的相当位温强梯度带,随季风的进退而进退,在季风气团和其他气团之间的锋面形成的一条具有数千公里长的横贯东亚和西太平洋的雨带。

从气团学说的观点来看, 梅雨锋可以是暖湿的季风气团( 或热带海洋气团) 与相对比较冷的而干燥的变性的极地气团( 或中纬度气团) 之间的锋面, 也可以是与温度更高同时又是非常干燥的大陆暖气团之间的锋面。

梅雨锋是发生在特定的大气环流背景内的现象, 因此它与夏半年北半球行星尺度的大气环流系统有关。同时梅雨锋作为一个水平长度达数千公里的天气系统, 它内部又包含一些尺度更小的中小尺度天气系统。因此, 梅雨锋的水平结构应该是多尺度同时并存的, 高、低空环流相互配合的。

广义的梅雨锋应具有以下3 个共同的条件:

(1)梅雨锋具有一条数千公里长的横贯东亚和西太平洋地区的雨带。

(2)梅雨雨带随季风的进退而进退, 梅雨锋是季风气团和其他气团之间的锋面。

(3)梅雨锋区是位于夏季风北侧的相当位温强梯度带。

梅雨锋的性质和结构在西南季风的初期和盛期是不相同的, 因此必须对各个阶段的梅雨锋分别进行讨论。

在这种环流条件下,梅雨锋徘徊于江淮流域,并常常伴有西南涡和切变线,在梅雨锋上中尺度系统活跃。不仅维持了梅雨期连续性降水,而且为暴雨提供了充沛的水气。

对典型梅雨锋结构进行综合分析表明梅雨锋对流层中下层锋面由强假相当位温水平梯度形成;梅雨锋南侧为暖湿气团、北侧为变性气团;梅雨锋南面为西南季风、北面为偏东气流;梅雨锋的上升运动和强降水主要发生在梅雨锋的前沿;梅雨锋上方对流层上半部存在与副热带高空急流相配合的高空副热带锋;对流层上部的高空热带东风与副热带高空西风急流构成了梅雨锋降水的高空辐散流场。

根据典型期梅雨锋以及二度梅倾斜型梅雨锋的对流层上、中、下水平环流特征,给出了梅雨锋的多尺度概念模型,主要包括中低纬度系统相互作用、对流层高层的行星尺度的环流系统副热带高空西风急流、高空热带东风急流与南亚高压、对流层中层的副热带高压与北方的短波槽以及对流层低层的行星尺度季风和切变线。

形成梅雨锋暴雨的大气环流条件一般包括:

1、在亚洲的高纬度地区对流层中部有阻塞高压或稳定的高压脊,大气环流相对稳定少变;

2、中纬度地区西风环流平直,频繁的短波活动为江淮地区提供冷空气条件;

3、西太平洋副热带高压有一次明显西伸北跳过程,500hPa副高脊线稳定在北纬20度至25度之间,暖湿气流从副高边缘输送到江淮流域。

梅雨的降水分布具有狭长的带状特点, 与锋面的形状很类似, 因此把它称为梅雨锋雨带。从降水的性质看, 梅雨降水属于夏季风降水。

20 世纪30年代竺可桢首先指出了梅雨与东南季风的联系,也就是说梅雨首先是季风雨。继而涂长望从极锋学说出发, 进一步指出梅雨是变性的极地大陆气团与变性的赤道气团, 或变性的太平洋气团交汇而引起的, 从而形成了梅雨锋的概念。因此, 梅雨不是季风内部的降水而是季风前沿的雨带。

20 世纪50 年代陶诗言和叶笃正等进一步指出东亚梅雨是季风现象之一, 梅雨的开始( 入梅)与东亚大气环流的季节变化, 特别是印度季风的爆发相联系。东亚夏季风, 即西南季风, 深入中国大陆东南部, 并在30bN 附近与北方冷空气交汇形成梅雨锋, 东亚进入梅雨期。梅雨锋的性质属于极地变性气团和热带气团之间具有高相当位温梯度和对流层低层明显风切变的交界面。但这里的梅雨和梅雨锋是指初夏( 6 月中到7 月上旬) 江淮流域出现的一连多日的强降水及与之相关联的准静止锋。张丙辰等也发现, 梅雨开始时, 亚洲上空的大气环流有一次明显的变化, 青藏高原南侧的西风急流消失, 印度的西南季风爆发。

由于梅雨是西南季风带来的降水, 梅雨锋是西南季风和北方冷空气之间的交界面, 因此梅雨锋两侧的风向切变非常显著。它表现为夏季风的西南风和北面的偏东风之间的风向切变。 [1]

梅雨锋在大气低层风场上经常表现为风向的切变, 与之相配合的海平面气压场表现为一个控制江淮流域的低压槽。由于它为从西南伸向东北的倒槽形式, 其西端与季风低压相联结, 因此梅雨锋也被称为季风槽。

由于从大气环流的角度看, 季风槽是赤道辐合带的极度向北延伸, 因此梅雨锋有时也被称为赤道锋。例如Chen( 陈泰然) 认为梅雨锋的位置与东亚初夏季风槽一致, 因此也可以视为初夏大气环流中的季风槽的一种表现形式。但是应该特别强调指出的是, 赤道辐合带( 即赤道锋) , 是热带西风和副热带高压南侧的东北信风之间的辐合, 所以它位于副热带高压的南侧; 而梅雨锋位于副热带高压脊线的北侧。所以从全球大气环流的组成成员来看,梅雨锋和赤道辐合带( 或赤道锋) 是完全不同的全球大气环流成员, 但是它们两者的热力结构有相同的地方。 [1]

β 中尺度对流性暴雨

(1)第一类暴雨(β 中尺度对流性暴雨) 是梅雨锋上最主要的暴雨。

这类暴雨的特征是:

①在暴雨发生前整个对流层大气已积聚了大量水汽, 整层接近饱和;

②暴雨是由对流有效位能(CAPE)释放所引起的浮力强迫作为暴雨生成的强上升运动, 暴雨主要是强对流性降水;

③暴雨区南面低空急流的强输送(水汽和层结不稳定)是MCS 持续发展的重要因子, MCS 形成后, 在它后方不断有新的β 中尺度对流单体生成并入MCS , 使MCS 形成后停滞少动数小时;

④暴雨区上空的环境风场垂直切变甚弱, 暴雨主要发生在夜间;

⑤这类暴雨由于具有局地性和突发性, 不容易为现有的数值预报模式预报出来, 是目前梅雨锋暴雨预报难点之一。

β 中尺度的对流性暴雨发生的一个重要条件是对流有效位能的释放、局地强的浮力抬升引起强的上升运动。这种暴雨的局地性特征明显, 其范围一般小于300 km , 暴雨的瞬时强度大(如1998 年7 月21 日武汉07 ~ 08 时1 小时降水高达89 mm)。

初生气旋暴雨

第二类暴雨(初生气旋暴雨) 通常出现在梅雨锋东部(115°E 以东), 天气尺度的强迫作用比较明显, 比起梅雨锋上β 中尺度暴雨预报容易掌握。由于梅雨锋上的这类气旋是移动性的, 它在同一地区产生的持续性降水比第一类和第三类暴雨小。

梅雨锋西端的持续性强暴雨

第三类暴雨(梅雨锋西端深厚高空低压槽前部的持续性强暴雨)通常出现在鄂西、湘西以及四川。在梅雨后期有时候会在这些地区发展出对流层深厚的低压槽, 由于这类高空槽移动甚慢, 高空槽的持续维持以及MCS 不断在高空槽前生消、维持使暴雨得以长时间维持。对流层低层的暖平流等大尺度强迫, 使暴雨区能较长时间维持上升运动, 高空槽前出现持续的暴雨区。这类暴雨会造成严重的洪水灾害。 [2]

三类暴雨的共同点

梅雨锋上的三类暴雨的共同之处表现为:β 中尺度的对流性暴雨(第一类暴雨) 与高空槽前的持续性暴雨(第三类暴雨) 的相似之处在于当发生持续性的暴雨时,都有MCS 形成后停滞少动, 并不断有新的对流单体在MCS 的后部生成;第三类暴雨与梅雨锋上的气旋性暴雨(第二类暴雨)的共同之处在于这两类暴雨的大尺度强迫过程比较明显;三类暴雨的共同特征是:都是发生在副热带高压脊线西北侧和西风带南缘之间的过渡地区。 [2]

梅雨时期,从江淮流域日本南部,维持一条稳定持久的雨带。雨带中的暴雨分布不均匀,常有数个暴雨中心。梅雨锋的暴雨强度一般比台风暴雨要小得多,但由于梅雨锋持续时间长,暴雨面积广,造成的洪涝灾害范围一般比台风要大。

如1991年江淮流域梅雨期持续约56天,长江下游、太湖、淮河等地区出现了暴雨天气和严重的洪涝灾害,受灾害面积之广、持续时间之长、受灾程度之重均为历史罕见。太湖、里下河、滁河、秦淮河地区均出现历史最高水位。

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