cha74 Persistent Heavy RainClustering of TP vortices1030 day ISO 《高原气象学进展》课件

cha7+4PersistentHeavyRain_ClusteringofTPvortices_10-30dayISO《高原气象学进展》课件1.Introduction

1.1TibetanPlateauVortex(TPV)Characteristics:Sub-synopticorα

meso-scaleconvectivesystemsat500hPa;horizontalscaleofseveralhundredkilometers;(Gaoetal.1981;TaoandDing1981)Contributingfactors:topography,low-levelconvergence,surfacesensibleheating,latentheatrelease,etc.(e.g.,Dell'OssoandChen1986;Gao2000;Lietal.2002;Shenetal.1986;Shietal.2008;SugimotoandUeno2010;Wang1987)TibetanPlateauVortex(TPV)Influences:青藏高原独特的地理环境造就的高原特色天气系统。TPV的活动不仅影响高原地区，还东移影响我国高原下游广大地区。夏季：暴雨洪涝,泥石流、滑坡；冬季：暴雪，雨雪冰冻。

Theprimaryfactorsforlocal(TP)precipitation(e.g.,TPMeteor.Workshop1981);ExtremerainfalleventsintheEastAsia(e.g.,Ruietal.1987;TaoandDing1981;WangandOrlanski1987;Wangetal.2005);Forexample,theheavyrainfallandseverefloodingin1998overtheYangtze-Riverbasin(Shietal.2008;YasunariandMiwa2006;Yu2001).TPV对1998长江持续性暴雨的作用

（补充天气图、卫星云图展示的高原涡东移过程？）1998年，长江流域发生自1954年以来的最大洪水，宜昌出现八次大洪峰，其中有一半以上与高原低涡、切变线东移密切相关，即长江上游暴雨、高原天气系统与四川云团的活动对１９９８年长江洪峰的形成有直接影响（TPV的“五峰暴雨”，郁淑华，2000）。对形成1998年长江上游八次洪峰的有关强降雨天气过程的影响天气系统分析表明：生成在青藏高原东部在四川盆地发展的低涡及与其相连的切变线是1998暴雨产生的主要天气系统;暴雨的加强与中低纬度系统相互作用、高原涡的特殊结构密切相关（杨克明、毕宝贵等，2001）。1998年长江上游暴雨偏多与该年夏季西南低涡活动偏多有关（陈忠明等，2003）1.2ClusteringofTPvorticesTPVsExhibitapparentlyactiveandsuppressedperiods(Luoetal.1994)TPVscontinuouslygeneratewithinseveraldays–Clustering(SunandChen1994)Previousstudies:Clusteringisprimarilymodulatedbythe30-60-dayintraseasonaloscillation(ISO)overtheTP(SunandChen1994;Zhangetal.1991)Submonthly(10-30-dayor10-20-day)ISOSubmonthlyIntraseanaloscillation(ISO)canalsomodulateconvectiveactivitiesovertheTP(FujinamiandYasunari2004;YasunariandMiwa2006)Ourresultshowthat:TPVbettermatchesthe10-30-dayoscillationthanthe30-60-dayonein1998!1.3DataandmethodData:Stationobservation:Twice-daily(00,12)GMS-5TBB:DailymeanCFSR,ERA,NCEP1:DailymeanTime:May-Sepin1998Method:BandpassfilterCompositeEnsemble2.TibetanPlateauVorticesactivityin1998SummerFig.1Dailyoccurrencenumbers(barchart)andtheclusteringperiods(grayshaded)fromtwice-dailysynopticmapsTPvortexdefinition:Aclosedlowpressureon500-hPa(lowertroposphereoverTP)synopticweathermapsoracycloniccirculationobservedbyatleast3meteorologicalstations(青藏高原气象科学研究拉萨会战组，1981)Clusteringperiods:Persistforatleastthreecontinuousdays;vorticesnumberinagivenperiodisatleastfour;Temporalintervalbetweentwovorticesshouldnotbegreaterthan1day.(Sunandchen1994)80%oftotalvorticesoccurringinclusteringperiods青藏高原低涡群发期的定义：(1) 低涡群发期不少于三天；(2) 低涡出现次数不少于5个频次；(3) 两次低涡过程间隔期不超过一天。1998年夏季高原低涡的9个群发期3.RelationshipbetweenISOsandclusteringperiods月份低涡群发期58~12日62~10日；25~30日74~10日；21~24日81~5日；11~14日；17~19日；26~29日Large-scalebackgroundcirculationat500hPaFig.2LocationsofTPvortices(C);shadediscompositeGMS-5TBB(Unit:K);2500moftopography(dashedline).May-AugustaverageCompositestreamlineinclusteringperiodsConvergentandconvectiveregionFig.3Nineclusteringperiods(grayshaded)andtheensembletimeseriesofISOsof500-hParelativevorticity(10-5s-1);standarderror(blueshaded)ofCFSR,ERA-40andNCEP.

Regionalaverageof(29°-36°N,85°-100°E)TPV的9个群发期VSISO所有9个群发期均对应10-30-dayISO的正位相期；其中6个对应30-60-dayISO的正位相期Temporalevolutionof10-30-dayISO10-30-dayinrelativevorticity(shadedispositive)TPvortices‘C’.Zonal(ave29°-36°N)Meridional(ave85°-100°E)clusteringperiods4.Mechanismlinking10-30-dayISOandclusteringofTPVortices

̶Phasecomposite1stphase2nd(positive)phase300hPa500hPa8TPVorticesinPhase1(18%)29inPhase2(64%)HighCAPEHorizontalWind(vectorinupperandlower,m/s)Equivalentpotentialtemperature(Theta-se,redcontour,K)Verticalvelocity(Omega,blue-greenshaded,Pas-1)Divergenceofmoistureflux(blue-redshaded,10-5ghPa-1cm-2s-1)GrayshadedinmiddleandcontourinupperandlowerareTibetanPlateau.CAPErealseTPV群发与10-30dISO的物理联系thelarge-scaleconvergenceofmoistureadvectionthroughthesouthwestofTPconnectingtotheIndianmonsoonactivityleadtothehighmoiststaticenergyaccumulationatthelowertroposphereoverTP.Thelow-levelconvergenceexcitesdeepconvectivesystemsoverthecentral-easternTP.

Thelatentheatreleaseofthedeepconvectioncanenhancetheupwardmotionthroughconvection-circulationfeedback.Themoisturesupplythroughthesoutheast(SELLJ)ofTPfurtherensuresthepersistenceofconvectivedisturbances.3rdphase4th(negative)phase300hPa500hPaHorizontalWind(vectorinupperandlower,m/s)Equivalentpotentialtemperature(Theta-se,redcontour,K)Verticalvelocity(Omega,blue-greenshaded,Pas-1)Divergenceofmoistureflux(blue-redshaded,10-5ghPa-1cm-2s-1)GrayshadedinmiddleandcontourinupperandlowerareTibetanPlateau.6TPVorticesinPhase3(13%)2inPhase4(4%)5.ConcludingremarksOccurrencesofTPVexhibitobviousactiveandquiescentperiods.

Nineclusteringperiodsin1998summerNineClusteringperiods(3-6day，relatedtopersistentheavyrain)80%TPVsareoccurringinthoseperiodsAll(6)clusteringperiodsareoccurringinactivephasesof10-30-day(30-60-day)ISO.In10-30-dayscale,highmoiststaticenergyaccumulationatthelowertroposphereoverTPbysoutherly.LatentheatreleaseofthedeepconvectioninTPvorticessystemscanenhancetheupwardmotionthroughconvection-circulationfeedback.10-30天季节内振荡对高原低涡群发性的调制作用利用每天2次500hPa天气图、多种再分析资料和卫星反演的亮温资料，研究了1998年5-9月青藏高原低涡与10-30天季节内振荡的关系。研究揭示出活跃期与非活跃期的高原低涡存在显著差异。1998年高原低涡有9个活跃期，高原低涡的群发与气旋式环流联系的500hPa涡度场的季节内振荡有关。夏季高原低涡的群发现象明显受10-30天振荡的调制，所有高原低涡的活跃期都位于10-30天振荡的正位相。该结果显现出10-30天振荡通过提供有利于（不利于）气旋式（反气旋式）环境流场直接调制着高原低涡的活动；大气低频振荡分析表明：10-30天尺度上，在来自印度季风区低层暖对流引起的对流不稳定配合下，西风槽扰动可激发高原低涡活动。来自高原西南边界的水汽输送是对流能量汇聚的一个重要影响因子。本研究结果使我们认识到10-30天季节内振荡的预测将有助于提升高原低涡及其影响高原下游地区天气、气候的中期预报能力。已发表4篇SCI文章：PengfeiZhang,GuopingLi,XiouhuaFu,YiminLiu,LaifangLi.ClusteringofTibetanPlateauvorticesby10-30-dayintraseasonaloscillation,MonthlyWeatherReview,2014,142(1):290-300(SCI收录号：282UX）ChenGong,LiGuoping*.DynamicandnumericalstudyofwavesintheTibetanPlateauvortex,AdvancesinAtmosphericSciences,2014,31(1):131-138（SCI收录号：277NY）JiaonaChen,GuopingLi*.Diurnalvariationofground-basedGPS-PWVunderdifferentsolarradiationintensityinChengduPlain,JournalofGeodynamics,2013,72(SI）:81-85.(SCI收录号：286PZ）GuopingLi,JiaDeng.Atmosphericwatermonitoringbyusingground-basedGPSduringheavyrainsproducedbyTPVandSWV,AdvancesinMeteorology,2013,1-12(SCI收录号：276QU）2013.-2014.4

项目第一署名研究成果

根据课题组分工主攻持续性天气异常的2个研究方向：（1）高原与行星波

（2）TPVandSWV已发表核心期刊文章5篇，一般期刊文章2篇何钰，李国平*.青藏高原大地形对华南持续性暴雨影响的数值试验，大气科学，2013，37(4):933-944李国平，赵福虎，黄楚惠，牛金龙.基于NCEP资料的近30年夏季青藏高原低涡的气候特征.大气科学,2014,38(4)胡祖恒，李国平*，官昌贵，王红丽.中尺度对流系统影响西南低涡持续性暴雨的诊断分析，高原气象，2014，33（1）：116-129蒋璐君，李国平*，母灵，孔亮.基于TRMM资料的西南涡强降水结构分析，高原气象，2014，33（3）倪成诚,李国平*,熊效振.AIRS资料在中国川藏地区适用性的验证研究，，2013，31（6）：656-663山地学报李国平.高原涡、西南涡研究的新进展及有关科学问题，沙漠与绿洲气象,2013，7（3）：1-6母灵，李国平.复杂地形对西南低涡生成和移动影响的数值试验分析，成都信息工程学院学报，2013，28（6）：241-248目前的研究

（SCI录用1篇，核心期刊录用2篇，SCI修改2篇，SCI待投稿2篇）蒋璐君，李国平，王兴涛.基于TRMM资料的高原涡与西南涡引发强降水的对比研究，大气科学（录用）刘晓冉，李国平.引发强降