梅雨是我国典型的天气现象,一直以来都是气象研究的重要对象。但以往的研究缺乏对梅雨锋云系的关注,涉及云系的研究又多为个例和形态学研究,缺乏整体性。作为梅雨暴雨系统的成员之一,梅雨锋云系的形成和维持不但与梅雨天气系统有关,而且涉及复杂物理过程。因此,希望通过对较长时间序列的梅雨锋云系特征研究,了解其发展和演变的规律。随着卫星观测资料的不断积累,使得研究梅雨锋云系的时空特征成为可能。本项目利用卫星资料,采用EOF分析方法来研究梅雨锋云系,提取主要振荡信号和空间分布型。通过结合了卫星遥感、天气学和天气动力学理论的研究方法,不但可获得梅雨锋云系的时空分布特征,而且可以了解其主要模态与重要梅雨天气系统的关系,区分典型和非典型梅雨锋云系的差异,并对其进行诊断分析和数值模拟,归纳出卫星天气学概念模型。另外,云系不同于降水和气温等,并非常规天气预报的预报要素,通过研究将有助于增加对梅雨锋云系预报的经验。
Meiyu;EOF;cloud system;typical mode;mode conversion
梅雨是我国典型的天气现象,是天气学和气候学研究的重要对象。以往的研究虽然对梅雨锋的形态、云系特征、时空演变等具有了一定了解,但缺乏对梅雨锋云系的主要分布形态整体性的研究。 本项目利用EOF分析方法,对1998年-2008年梅雨活跃期的3h间隔云顶黑体亮温(TBB)资料进行了分解,得到7个独立模态定义为梅雨锋云系的主要模态,分别解释总方差的7.78%、5.83%、5.20%、4.27%、4.19%、3.62%和3.36%。在气候态背景之上,7个模态分别反映不同的云系空间分布,对应不同的天气系统配置,具有不同的天气学意义。如第1模态代表江淮梅雨锋形成前的梅雨锋云系,第2模态代表西南季风减弱时期的梅雨锋云系,第3模态代表西南季风和东北低压共同作用形成的江淮梅雨锋云系,第4模态代表位于洋面上的梅雨锋云系,第5模态代表中纬高压影响下的变形梅雨锋云系。 对梅雨锋云系主要模态出现的频率和模态间转换的统计表明,有48.73%的样本中出现了前7个模态,其中包含8.26%的混合模态。第1模态正位相出现的频率最高,达6.37%。典型模态向其他模态的转化过程,伴随着梅雨锋云系的强弱和形态变化。归纳得到的典型模态向EOF3转化的概念模型为在对流层中层,中国中东部地区有一个截断低压发展并向东北方向移动;对流层低层的环流形势为“两高夹一低”,冷空气顺低压槽后面的偏北气流南下,与西南暖湿气流相遇,形成持续对流;高层西风急流的东侧正曲率随时间加大,有湿空气不断注入,系统的湿斜压性增强;副高588线面积增大,略有北抬,脊线西伸。 从大气环流来看,副高和水汽输送带的位置是决定梅雨锋云系位置的主要因素。进一步分析梅雨锋云系主要模态与副高之间的配置关系,可以看到在梅雨期中,副高的主要独立模态是4种,分别解释总方差的33.6%、15.8% 、8.3%和7.2%。,对应不同的水汽输送通道和强度,共同决定梅雨锋云系的分布和形态。