第7章 降水过程

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图：梅雨期500HPA环流形势--双阻型

淮河秋雨期：9月中旬-10月上旬，淮河流域，雨量较小
一般降水的形成过程


水汽条件----宏观 垂直运动条件----宏观 云滴增长条件----微观物理条件
暴雨形成条件

降水量等级
级 别 微迹 小雨 中雨 大雨 暴雨 大暴雨 特大暴雨 降水强度 24 小时降水量 1 小时降水量 （mm） （mm） <0.1 <0.1 0.1—10.0 0.1—2.0 10.1—25.0 2.1—5.0 25.1—50.0 5.1—10.0 50.1—100.0 10.1—20.0 100.1—200.0 20.1—40.0 >200.0 >40.0

7.2 大范围降水的环流特征
暴雨：hard rain, torrential rain, storm rainfall, rain gush (gust), cloud-burst 我国主要暴雨带

华南前汛期暴雨(5月中-6月上) 梅雨暴雨(6月中-7月上) 北方暴雨(7月中-8月下)

梅雨天气过程—高空形势




高层（100或200hPa）：主要的环流特征是江淮上空有一暖 性反气旋。这是从青藏高原东移过来的南亚高压，高压的 北侧和南侧分别有西风急流和东风急流。 中层（500hPa）：西太副高呈带状，在120E处脊线稳定在 22N左右，印度东部或孟加拉湾一带有稳定的低槽。这样长 江流域盛行西南风，并与来自北方的偏西气流构成气流汇 合区。在高纬，欧亚大陆呈阻塞形势，有三类: 第一类是三阻型 第二类是双阻型 第三类是单阻型 低层：850或700hPa有江淮切变线，其南侧有西南风低空急 流。切变线上常有西南低涡东移。在地面则有静止锋，并 有静止锋波动，产生江淮气旋。
江南春雨期：3月下旬-5月上旬，江南地区（25-29N），雨
量较小。
华南前讯期：5月中旬-6月上旬（25天左右），华南，雨量
迅速增大
江淮梅雨：6月中-7月上旬（约20天），长江中下游，连阴
雨
华北和东北雨季：7月中旬-8月下旬（约40天），雨带停
滞在华北和东北地区，同时，华南又出现一个大雨带，为华 南后汛期降水
槽前正涡度平流,辐散,上升. .
p (
p
P层的垂直速度由p层以上 u v )dp 的水平散度之和来决定。 x y
当高空槽位于高空急流轴上时,正涡度平流更强，分析高层 散度最好用200或300hPa图
2 用ω方程诊断垂直运动
热成风对绝对涡度的平流是决定垂直运动的主要因子.
大型降水天气 过程
中国的大型降水过程


这里所讲的大型降水过程主要是指范围广大的降水过程，降水区 可达天气尺度的大小，包括连续性或阵性的大范围雨雪及夏季暴 雨等。 我国东部的雨带--大雨带南北位移--西太副高脊线、100hPa青藏 高压、副热带西风急流、东亚季风的季节变化有关。 几个主要雨带


环流突变：是东亚大气环流发生急剧变化的结果，“六月突变” 冬季型----夏季型：中高纬度西风减弱北辙，南支西风消失，高
空南亚高压跃到青藏高原上空，印度季风爆发，西太平洋副高稳定 北跳到20N以北，徘徊于22N--26N之间，暖湿季风气流源源不断输送 到江淮上空，而减弱的冷空气主体也只能到达江淮流域，冷暖空气 的持续交绥就造成了静止锋和连绵的阴雨。
梅雨天气过程


梅雨天气：长江中下游多阴雨天气，降水一般为连续性，但常间
有阵雨和暴雨。降水年际变化大。 地面形势：


静止锋特别稳定
梅雨锋南北两侧冷暖空气性质上的差异，主要表现在 空气的湿度上，而温度差异则较小。 降雨区在南北方向上很窄，但降水强度却很强

典型梅雨的环流特征：大尺度环流（高低空配置）

高层（100或200hPa）：主要的环流特征是江淮上空有一 暖性反气旋。这是从青藏高原东移过来的南亚高压，高压 的北侧和南侧分别有西风急流和东风急流。
图：梅雨期500HPA环流形势--三阻型
自东向西分别位于亚洲东部雅库茨克一带、贝加尔湖以及欧洲东部一带。在这些阻高 南部中纬地带（35-45N）是平直西风带，且有锋区配合，并不断有短波槽生成东移



5月中旬前：大雨带位于华南北部，主要是冷空气侵入形 成锋面降水 5月中旬后：夏季风推进到华南，雨量迅速增大，暴雨增 多，华南前汛期开始 7月后：后汛期，台风汛期（台风、ITCZ等热带系统造成的降水）

4-6月雨量：500-1000mm，4-6月占全年40-50% 华南前汛期年均19次暴雨
500hPa环流特征
地形可以改变降水形成的云雾物理过程，使得即应凝结的水 分，高效率的下降为雨，从而增加降水量。

对流层中部层状云和低云的相互作用（雨滴从上空的云层
中落下进入低空的云层中）

对流层中部层状云和积雨云的相互作用 积雨云和低空层状云的相互作用 对流层中部不稳定与低云的相互作用。
摩擦作用

在气旋性涡度的地区，由于摩擦出现摩擦 辐合，并有上升运动；在反气旋性涡度地 区，则出现辐散下沉。 摩擦对降水的重要贡献主要是提供了降水 的水汽来源。
地形和摩擦对降水的影响（有利的地形） 两个作用：1）动力作用，2）云物理作用


地形的强迫抬升 地形的辐合和阻塞作用

喇叭口地形

地形还可起到触发作用

抬升运动或背风波促使潜在不稳定能量释放，激发重力波、 中尺度扰动。在背风波的上升气流处，气块抬升，不稳定能 量释放，有降水形成。
地形的云物理作用
图：华南前汛期500HPA环流型—两槽一脊型
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中亚为脊,乌 山以东和亚 洲东岸槽.中 纬度较平直， 副高稳定， 西南季风活 跃，西南低 空急流
图：华南前汛期500HPA环流型—多波型
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中高纬均纬 向型，多波 状，移动性 低槽与南支 槽活动均频 繁
华南前汛期暴雨—环流特征

典型华南前汛期环流特征：

华南前汛期暴雨结束的环流特征：

华南前汛期暴雨天气系统与天气型

天气系统


低层： 地面锋（静止锋与冷锋） 低空急流 低涡与切变线 边界层辐合 中高层： 南支槽和西风槽 中层气旋 锋面低槽型 锋面低空急流型 低涡锋面型

华南暴雨天气型


江淮梅雨（Mei-yu, Plum rain, Baiu, Mold rain, Tsuyu）

副热带高空西风急流北跳稳定在30N以北， 副高脊稳定在18N附近或其以南地区，华南 上空为平直西风带，低层常存在南北两条低 空急流。在这种形势下，北方不断有冷空气 南下与活跃的东亚季风气流交绥于华南地区。 与此同时，南亚高压进入中南半岛，使得华 南高空维持辐散的西北气流，为前汛期暴雨 提供了有利的高空辐散条件。 是整个东亚环流从春到夏调整的结果，副高 脊北跳到20-25N，沿海东风代替了西风。
在高空槽前有暖平流,两者均对上升有正贡献.
非绝热加热:主要是潜热加热。上升运动造成凝结加热,加热 又促进了上升运动的发展(t-td<4,水汽辐合上升),即降水对于 上升运动的反馈作用。

满足下列条件的地区才有可能有潜热释放 1 摩擦层中有水汽通量的辐合 2 有其他原因造成的上升运动 3 空气近于饱和(t-td≤4C）

什么是梅雨

梅雨是指每年6月中旬到7月上、中旬初夏，我国 长江中下游（指宜昌以东的28-34N范围之间的江 淮流域）至日本南部这狭长区域内出现的一段连 阴雨天气。
正常梅雨和异常梅雨
来自百度文库




“入梅”，“出梅”。年际变化大 正常（典型）梅雨：平均6月中--7月上旬，持续2024天。“芒种”和“夏至”，200-400mm 早梅雨：出现在5月份(“芒种”以前开始）的梅雨， 平均开始日期为5月15日，14天。一年中可能出现两 段梅雨。 迟梅雨：6月下旬以后开始的梅雨，半月，多雷雨， 雨量集中 特长梅雨：1954，1998，1991 “短梅”和“空梅”：旱

表示输送来的水汽能否集中及集中程度如何，即在某一空间范围 内水汽的辐合或辐散量
水汽的局地变化
q q q v q w c K q 2 t z z
2
1 比湿平流。 850hPa或700hPa等比湿线和风场 2 比湿垂直输送。 低层湿度大，某层的上升运动将使局地比湿增 加


包括锋面、气旋、低涡、切变线、高空槽等西风带低值天气系统，也包括台 风、ITCZ、东风波等热带天气系统，还包括低空急流、气流汇合带等流场 系统以及热带云团等系统


中尺度系统引起的强烈上升运动
包括飑线、重力波、中尺度对流辐合体（MCC）、中尺度辐合线等，这种 中尺度系统是直接造成局地大暴雨和烈性风暴的主要原因

背景环流特征

基本上处于从春到夏逐渐演变的冬半年的环流形势下， 处于东亚环流6月突变之前 冬季环流特征：中高层对流层西风带伸展较南，冷空气不时到达
华南以致南海北部，南支西风仍然活跃，高层南亚高压尚未跃上青 藏高原，副热带高压也尚未进入我国大陆，印度西南季风还未爆发。


中高纬环流形势：500hPa环流分为三种类型
充沛的水汽供应

水汽的供应取决于两方面：

大气中水汽的含量（T-Td<5º C） 水汽的输送和累积 可降水量

指标

R

0
1 p1 qdz qdp g p0


水汽源地 水汽通量：

1 Q qV g
表示水汽的来源、输送量大小及其与天气系统的关系

水汽通量散度：
1 AQ ( qV ) g
暴雨成因

充沛的水汽供应 强烈的上升运动 较长的持续时间 有利的地形 连续性暴雨的必要前提：副热带高压、长波槽、 切变线、静止锋和大型冷涡等大尺度天气系统 的长期稳定。在稳定的大形势背景下，短波槽、 低涡、气旋等天气尺度系统的活动，造成一次 次的短期暴雨过程，而在一定的天气尺度系统 的背景下，许多的中、小尺度系统发生、发展 造成一次次的短时暴雨过程，行星尺度、天气 尺度和中小尺度系统的共同作用便造成了持续 性的暴雨过程。

小尺度局地对流活动引起的上升运动 地形引起的上升运动
较长的持续时间

两种含义：

降雨天气系统移动缓慢甚至停滞不动 多次重复出现降雨天气系统


1954年6-7月一个月内有11次西风槽-气旋波发展 东移出海，每次造成长江流域大范围暴雨
垂直运动条件的诊断分析
1 用连续方程 0 低层辐合: 850hPa,700hPa 风场辐合诊断(p333 示意图) 地面图上的负变压 西风带低层系统，低压东部负变压 高层辐散: 1 divV V 由涡度方程 f
候大雨带的南北位移与东亚环流的季节变 化关系密切。一般大雨带位于500 hPa副热 带高压脊线北侧8-10个纬度，100hPa青藏高 压北侧，副热带西风急流的南侧。
中国暴雨主要由台风、锋面和从青藏高原 东移过来的气旋性涡旋（西南涡、西北涡） 引起。

华南前汛期降水

概况


华南指武夷山--南岭以南的广西、广东、福建、台 湾和海南五省，属热带季风气候区，是我国年平均 温度最高、雨量最充沛的区域。 4--6月为华南前汛期：降水主要发生在副热带高压 北侧的西风带中。
两脊一槽型：贝湖槽，乌山以东和亚洲东岸脊，南支 槽、副高稳定，经向度大 两槽一脊型：中亚为脊,乌山以东和亚洲东岸槽.中纬 度较平直，副高稳定，西南季风活跃，西南低空急流

多波型：中高纬均纬向型，多波状，移动性低槽与南 支槽活动均频繁
图：华南前汛期500HPA环流型—两脊一槽型
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贝湖槽，乌山 以东和亚洲东 岸脊，南支槽、 副高稳定，经 向度大
3 凝结蒸发。 凝结使局地比湿减少
4 湍流扩散 。 主要使水面和下垫面蒸发的水汽向上输送到高层大 气中
强烈的上升运动

大尺度天气系统的作用并不是直接造成暴雨的原因，因为垂直速度很小， 只有几厘米/秒，在水汽充沛的条件下，造成的降水只有1-2mm/小时或 24-48毫米/天，最多达到中-大雨，而达不到暴雨。天气系统在暴雨形成 中的作用是制约造成暴雨的中尺度系统的活动和造成水汽的集中。 大气与降水有关的垂直上升运动大致可分类如下： 锋面抬升作用引起的大范围斜压性上升运动 低层辐合、高层辐散引起的大范围动力性上升运动