Acta Meteorologica sinica气象学报2014.72(2) 成(许美玲等,2004)。王东阡等(2012)通过对自然均匀化,促进了高空动量的向下输送,从而在对流下 坐标系下非地转风的变换和分解,给出了影响低空方出现强风区,这种动量下传所造成的低层风速的 急流非地转特性的4个因子,即风场的非定常性、风增强只能是中尺度的,不适用于天气尺度急流。但 速在流动方向上的非均匀性、流线的弯曲以及大气该理论的不足之处是难以说明动量如何在某个高度 的斜压性特征,同时指出西太平洋副热带高压系统集中,至今也尚未发现有工作能够合理地解释这 强度和位置的变化以及青藏高原背风系统的作用对可能的中尺度急流成因 于以上各因子,尤其是流线弯曲所产生的地转偏差 以上所列举的有关低空急流发生、发展及加强 具有重要的影响。Wang等(2013)指出发生在4月的各项机制中,很难单独地孤立出某一个因素用来 的低空急流事件主要是由于西太平洋副热带高压系解释低空急流的全部现象及特征,正是各个因素彼 统的北跳所致,而7月的低空急流过程则主要受到此之间通过协同作用的方式促进了低空急流的发展 青藏高原大地形绕流作用加强的影响。此外,低空与加强 急流还与锋面,山脉背风低压槽及背风气旋的生成 有关(丁一汇,2005)。 4低空急流与降水及其他领域关系研究 3.5非绝热加热正反馈作用 诊断分析和数值模拟试验的结果均表明,非绝4.1降水 热加热过程对于中尺度低空急流的发展与加强具有 在所有的天气系统中,低空急流与降水的关系 十分重要的作用(黄士松,1981; Uccellini,etal,最为密切,中外学者围绕二者关系所开展的研究也 1987; Nicolini,etal,1993)。Chen等(1988)、斯公最多。中国地处东亚地区,每年夏季深受夏季风的 望(1994)指出,与暴雨区相连的次级环流是低空急影响,加上中国复杂的地形作用,经常出现强暴雨天 流发展的重要原因之一。暴雨发生后,上升运动和气过程,统计结果表明,暴雨与低空急流的相关率达 凝结潜热释放使得对流层髙层辐散加强并导致地面⑧0%左右(陶诗言等,1979)。陶诗言(1965就利用 气压降低,南北两侧分别形成了两支次级环流,南支低空急流的位置来做暴雨预报,在20世纪80年代 间接环流在低层表现为偏南气流,在气压梯度力及出现了一大批围绕低空急流与暴雨关系的研究(孙 科里奥利力的共同作用下风速逐渐增大并最终导致淑清等,1980;黄土松,1981;于廖良,1986),至今低 了低空急流的发展。Qian等(2004)利用MM5中空急流仍是中国东部暴雨预报的一个重要指示因 尺度模式对1998年6月11-17日一次地形降水个子。由于低空急流轴以下的低层风速垂直切变很 例进行了研究,结果表明,青藏高原东南侧外围的西大,经常处于位势不稳定之中,因此在暴雨生成中低 南低空急流将水汽源源不断地由孟加拉湾向江淮地空急流不仅输送了热量和水汽,同时其强烈的不稳 区输送,尽管低空急流主要受到大尺度天气系统的定性使得急流轴上的风速经常出现中尺度脉动传播 强迫作用,但梅雨带凝结潜热释放所诱发的中尺度现象,这种风速的突増处于不稳定的状态,能够触发 环流系统对低空急流的最大风速起到了显著的加强中尺度系统形成从而导致暴雨发生(孙淑清等, 作用,而加速后的低空急流又进一步促进了水汽的1980)。 输送,从而形成显著的正反馈机制并使得梅雨降水 Mastrantonio等(1976)通过线性、非粘性条件 系统得以维持。Zhao(2012)利用WRF中尺度模式下布辛尼斯克( Boussinesq)公式的数值解推导出了 对2008年夏季中国中部复杂地形区域的一次局地低空急流所产生的重力惯性波。陶诗言等(1979)认 极端降水个例进行了研究,并指出当关闭模式中凝为,低空急流轴上短周期风速脉动可能反映了由非 结潜热释放过程后,低空急流的强度显著减弱,而模地转运动激发出的一系列重力波的作用。大气运动 拟的降水强度也明显减小,证明了非绝热加热正反的适应理论指出,地转偏差能够激发出重力惯性波, 馈机制是低空急流发展加强的重要因素之 其强度与地转偏差强度成正比,随着重力惯性波对 陶诗言等(1980)分析发现,对流层高层动量的能量的频散,超地转现象逐渐消失,暴雨也很快停止 下传使得低层风速增大并形成急流的现象也是存在(于廖良,1986)。此外,Kuo等(1985)指出,地转状 的。当有暴雨发生时,由于对流混合作用而使风速态下的低空急流可以产生类似于锋面云带和飑线的成（许美玲等，２００４）。王东阡等（２０１２）通过对自然 坐标系下非地转风的变换和分解，给出了影响低空 急流非地转特性的４个因子，即风场的非定常性、风 速在流动方向上的非均匀性、流线的弯曲以及大气 的斜压性特征，同时指出西太平洋副热带高压系统 强度和位置的变化以及青藏高原背风系统的作用对 于以上各因子，尤其是流线弯曲所产生的地转偏差 具有重要的影响。Ｗａｎｇ等（２０１３）指出发生在４月 的低空急流事件主要是由于西太平洋副热带高压系 统的北跳所致，而７月的低空急流过程则主要受到 青藏高原大地形绕流作用加强的影响。此外，低空 急流还与锋面，山脉背风低压槽及背风气旋的生成 有关（丁一汇，２００５）。 ３．５ 非绝热加热正反馈作用 诊断分析和数值模拟试验的结果均表明，非绝 热加热过程对于中尺度低空急流的发展与加强具有 十分 重 要 的 作 用 （黄 士 松，１９８１；Ｕｃｃｅｌｌｉｎｉ，ｅｔａｌ， １９８７；Ｎｉｃｏｌｉｎｉ，ｅｔａｌ，１９９３）。Ｃｈｅｎ 等 （１９８８）、斯 公 望（１９９４）指出，与暴雨区相连的次级环流是低空急 流发展的重要原因之一。暴雨发生后，上升运动和 凝结潜热释放使得对流层高层辐散加强并导致地面 气压降低，南北两侧分别形成了两支次级环流，南支 间接环流在低层表现为偏南气流，在气压梯度力及 科里奥利力的共同作用下风速逐渐增大并最终导致 了低空急流的发展。Ｑｉａｎ等（２００４）利用 ＭＭ５中 尺度模式对１９９８年６月１１—１７日一次地形降水个 例进行了研究，结果表明，青藏高原东南侧外围的西 南低空急流将水汽源源不断地由孟加拉湾向江淮地 区输送，尽管低空急流主要受到大尺度天气系统的 强迫作用，但梅雨带凝结潜热释放所诱发的中尺度 环流系统对低空急流的最大风速起到了显著的加强 作用，而加速后的低空急流又进一步促进了水汽的 输送，从而形成显著的正反馈机制并使得梅雨降水 系统得以维持。Ｚｈａｏ（２０１２）利用 ＷＲＦ中尺度模式 对２００８年夏季中国中部复杂地形区域的一次局地 极端降水个例进行了研究，并指出当关闭模式中凝 结潜热释放过程后，低空急流的强度显著减弱，而模 拟的降水强度也明显减小，证明了非绝热加热正反 馈机制是低空急流发展加强的重要因素之一。 陶诗言等（１９８０）分析发现，对流层高层动量的 下传使得低层风速增大并形成急流的现象也是存在 的。当有暴雨发生时，由于对流混合作用而使风速 均匀化，促进了高空动量的向下输送，从而在对流下 方出现强风区，这种动量下传所造成的低层风速的 增强只能是中尺度的，不适用于天气尺度急流。但 该理论的不足之处是难以说明动量如何在某个高度 集中，至今也尚未发现有工作能够合理地解释这一 可能的中尺度急流成因。 以上所列举的有关低空急流发生、发展及加强 的各项机制中，很难单独地孤立出某一个因素用来 解释低空急流的全部现象及特征，正是各个因素彼 此之间通过协同作用的方式促进了低空急流的发展 与加强。 ４ 低空急流与降水及其他领域关系研究 ４．１ 降水 在所有的天气系统中，低空急流与降水的关系 最为密切，中外学者围绕二者关系所开展的研究也 最多。中国地处东亚地区，每年夏季深受夏季风的 影响，加上中国复杂的地形作用，经常出现强暴雨天 气过程，统计结果表明，暴雨与低空急流的相关率达 ８０％左右（陶诗言等，１９７９）。陶诗言（１９６５）就利用 低空急流的位置来做暴雨预报，在２０世纪８０年代 出现了一大批围绕低空急流与暴雨关系的研究（孙 淑清等，１９８０；黄士松，１９８１；于廖良，１９８６），至今低 空急流仍是中国东部暴雨预报的一个重要指示因 子。由于低空急流轴以下的低层风速垂直切变很 大，经常处于位势不稳定之中，因此在暴雨生成中低 空急流不仅输送了热量和水汽，同时其强烈的不稳 定性使得急流轴上的风速经常出现中尺度脉动传播 现象，这种风速的突增处于不稳定的状态，能够触发 中尺度 系 统 形 成 从 而 导 致 暴 雨 发 生 （孙 淑 清 等， １９８０）。 Ｍａｓｔｒａｎｔｏｎｉｏ等（１９７６）通过线性、非粘性条件 下布辛尼斯克（Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ）公式的数值解推导出了 低空急流所产生的重力惯性波。陶诗言等（１９７９）认 为，低空急流轴上短周期风速脉动可能反映了由非 地转运动激发出的一系列重力波的作用。大气运动 的适应理论指出，地转偏差能够激发出重力惯性波， 其强度与地转偏差强度成正比，随着重力惯性波对 能量的频散，超地转现象逐渐消失，暴雨也很快停止 （于廖良，１９８６）。此外，Ｋｕｏ等（１９８５）指出，地转状 态下的低空急流可以产生类似于锋面云带和飑线的 ２００ 犃犮狋犪犕犲狋犲狅狉狅犾狅犵犻犮犪犛犻狀犻犮犪 气象学报 ２０１４，７２（２）