南方冷季暴雨及热带云羽的卫星观测和中尺度数值模拟研究

观测事实表明，我国南方冷季也常有暴雨发生，且其强度和灾害也不亚于暖季暴雨。但与暖季暴雨相比，对冷季暴雨的关注和研究则远远不足。为了提高对此类暴雨的认识和预报预警能力，对其进行深入和系统的研究十分必要。由于观测表明冷季暴雨常与热带云羽（Tropical Plume，简称TP）紧密联系，因此项目拟从卫星云图分析入手，结合中尺度数值模拟和动力诊断等方法，研究热带云羽和我国南方冷季暴雨产生和发展的动力和热力学机制。其中重点探讨与之有关的三个问题：1）热带云羽的云系特征及暴雨产生和发展的大尺度环流特征；2）高空急流与热带云羽的相互作用；3）引起和维持暴雨和热带云羽的水汽供应机制。借以深化对热带云羽和冷季暴雨的动力和热力学机制的认识，提高对此类暴雨的预报预警能力，扩展和丰富我国暴雨和卫星气象的研究内容。

项目实施3年期间，按照项目计划，围绕项目原定的研究内容，采用卫星资料和数值模拟相结合的手段，先后使用了FY、TRMM、MODIS、CLOUDSAT卫星资料、NCEP和ECMWF再分析资料、常规观测资料以及数值模拟结果，从天气气候特征分析入手，具体开展了3个部分，即：1）热带云羽云系特征和冷季暴雨产生和发展的大尺度环流特征；2）高空急流与热带云羽的相互作用的研究；3）引起和维持热带云羽以及暴雨的水汽供应机制的研究。9个分项，即：热带卷云羽时空分布特征与华南冷季暴雨关系、热带卷云羽移动再生规律、卷云羽的三维结构特征、大尺度环流特征、高空急流的地转调整和TP的关系、热带扰动与急流之间的能量输送关系、热带卷云羽的水汽通量和卫星通道分析、TP内水汽的垂直分布和气流轨迹分析、热带卷云羽的水汽输送机制。通过研究具体取得的成果，包括：1）对我国华南冷季暴雨的天气气候特征有了初步的了解；2）获得了热带卷云羽产生和发展的大尺度环流配置模型图；3）通过数值实验等手段，初步认识了副热带高空西风急流、热带东风急流以及极锋急流与热带卷云羽的关系，其中高空急流引起的地转适应机制是热带卷云羽爆发和加强的首要的动力机制；4）通过对比强弱热带卷云羽相关的冷季暴雨过程，对热带卷云羽的水汽供应机制有了初步认识，即华南冷季暴雨过程中热力不稳定的作用较小，另外，水汽主要是由低层暖湿的东南气流提供，它的强弱直接决定了降水的强弱。在上述研究基础上，项目共发表相关论文10篇，其中1篇EI，9篇核心期刊论文。. 通过本项目研究，一方面，补充并完善了对我国华南冷季强降水的天气气候特征的认识，深化对这类暴雨的动力和热力学机制的理解，另一方面，项目侧重于与这类暴雨相关的云系的分析，这对扩展和丰富卫星气象的研究内容意义重大。