华南沿海季风槽强降水对流系统及其与大尺度环流相互作用

。.Most continuous heavy rain processes in the second rainy season (refer in particular to rainy period from July to September, used to distinct from the first rainy season occurred from April to June in southern China) of southern China are related to the occurrence and effects of monsoon trough (MT) along the coastal region. Organized MCSs over MT not only directly brought torrential rain to the local areas; they possibly also have great impacts on the maintaining development of MT large scale circulations. Based on the fact that during active monsoons, the MT is characterized by a deep cyclonic vorticity extending from the surface to above the middle troposphere, in this project we intend to firstly investigate the characteristics of precipitating convective systems with a census method to show how MCSs of different types contribute to precipitation of the MT. Secondary, with a particular focus on the importance of convective and stratiform components of latent heating,we will perform numerical simulation experiments and diagnostic analyses to understand how the MT large scale circulations respond dynamically to latent heating from the MCSs, and to reveal the possible impacts of MCSs to the maintenance and development of MT. This is an important problem since it, on the one hand, can help us understand how MT along the coast of southern China maintains its development and how it provides favorable conditions for MCSs and heavy rain happen repeatedly within the MT. On the other hand it has implications for improving the simulation of monsoon rainfall through development of better cumulus parameterization schemes, and will provide opportunities for forecast improvements on current operational numerical weather predictions.

华南后汛期许多持续暴雨过程的发生与沿海季风槽的影响有关系。活动于季风槽中的中尺度对流系统（MCSs）不仅直接带来了强降水，可能对季风槽大尺度环流的稳定维持发展也有作用。本项目基于季风槽降水活跃期存在大尺度气旋性环流从地面向对流层中层以上高度发展的观测事实，拟通过对季风槽MCSs活动特征及降水结构特征的普查统计分析，了解季风槽暴雨过程中不同类型MCSs对于降水的贡献。在此基础上通过对季风槽大尺度环流对MCSs凝结加热动力学响应的诊断分析和数值模拟研究，考察MCSs对流降水和层云降水加热的相对重要性，深入理解MCSs活动可能对季风槽稳定维持发展的影响。这是一个重要问题，一方面通过这种研究可以深入理解华南沿海季风槽维持发展的物理机制，对季风槽持续暴雨形成发展过程的认识有帮助；另一方面这种研究对目前数值模式积云对流参数化方案的优化发展，对季风降水模拟效果改进及业务模式预报质量提高也有重要意义。

基于季风槽降水活跃期存在大尺度气旋性环流从地面向对流层中层以上高度发展的观测事实，本项目拟定了以下的研究内容：1）通过对季风槽暴雨中尺度对流系统（MCSs）活动特征及降水结构特征的分析，了解季风槽暴雨过程中不同类型MCSs对于降水的贡献；2）在此基础上，采用包括诊断分析和数值模拟研究的方法，通过对季风槽大尺度环流对MCSs凝结加热动力学响应的考察，了解MCSs降水凝结加热的相对重要性。目的是能深入地理解MCSs活动可能对季风槽稳定维持发展产生的影响，对季风槽持续暴雨过程发生原因有深入的认识。项目进行中基本上能围绕所确定的研究内容和目标开展工作，对所提出问题取得了一些新的认识。. 通过对锋面和季风槽两组不同暴雨过程及其MCSs活动特征的对比分析和对典型季风槽持续暴雨过程MCSs的诊断分析，研究结果对季风槽暴雨MCSs的一般特征及其与大尺度环流的相互作用取得了较为深入的认识。例如，针对华南沿海季风槽暴雨过程及登陆台风后期由季风活动增强引发的暴雨过程，采用包括动力学诊断分析和分段位涡（PV）反演技术等方法进行研究的结果可以揭示出，镶嵌于季风气流中的MCSs不仅直接带来了强降水，对季风槽大尺度环流的稳定维持发展也有明显反馈作用。MCSs与季风槽大尺度环流的相互影响和正反馈作用被认为对持续暴雨过程中MCSs的反复发生和暴雨的形成有重要影响。模拟试验研究结果还反映出，通过改进数值模式对流参数化方法，在华南区域中心（GRMC）业务运行的GRAPES数值预报模式可以更加有效地预报出发生在季风槽中由MCSs引发的暴雨。由于应用传统观测资料诸如探空资料计算物理量建立的客观预报方法难于预报出MCSs的发展形式，这意味着加强数值模式预报技术的研究应成为提高季风槽暴雨预报效果的一种重要途径。