夏季我国二级地形触发对流东移影响下游强降水对流系统的机理

Severe convection weather east of the second-step terrain often induces serious damage to social production and economy. Most of the severe convection weather could be impacted by the eastward propagating convection originated from the second-step terrain (EPCOST), but the corresponding mechanisms are still unclear. This project plans to study the features and mechanisms of the severe convection systems producing heavy rainfall impacted by the EPCOSTs. Firstly, based on the observation data, the cases during the summer between 2000 and 2012 will be selected. According to the impacting features, this study focuses on three main categories: eastward propagating convection continuing to develop; eastward propagating convection triggering new convection and eastward propagating convection strengthening local generated convection. Synoptic circulation of the three categories will be compared. Then, ideal and sensitive simulations will be designed to diagnose quantitatively the trigger and development of severe convection systems impacted by the EPCOSTs as well as the effect of vertical wind shear and water vapor on the severe convection systems. This study will provide positive references for the related severe weather forecasting east of the second-step terrain.

夏季我国二级地形以东频发的强对流天气常常受到二级地形触发对流东移的影响，但目前对此类对流系统的特征和机理尚不明确。本项目拟采用加密观测资料分析、高分辨的理想和敏感性数值模拟以及定量诊断分析相结合的方法对夏季二级地形触发对流东移影响下游强降水对流系统的特征和机理开展研究。首先，普查2000-2012年夏季二级地形触发对流东移影响下游强对流系统的个例，重点关注东移后自身强烈发展、东移触发新的强对流和东移后加强下游原有局地对流的三类东移对流系统，并给出三类对流的合成背景场主要特征及异同。然后，针对不同类型背景场的主要特征设计理想数值试验，结合定量诊断，研究二级地形触发的东移对流系统如何影响下游地区强对流系统发生发展的环境场条件，再设计敏感性试验，研究风垂直切变和水汽条件对强降水对流系统的强度和发展演变的具体影响和机理。通过本研究可以为二级地形以东强对流天气的相关研究和预报提供有益的参考。

我国二级地形以东对流频发，并常常受到二级地形附近对流东移的影响，但目前此类对流系统的特征和机理尚不明确。基于模式匹配的自动识别追踪方法对2000-2016年（2005除外）5-8月长江中游二级地形附近中尺度对流系统（MCSs）进行识别、追踪和分类，研究东移和准静止两类MCS的时空分布特征、对流强度以及有利于MCSs东移的大尺度环流背景条件，并通过半理想数值模拟实验揭示出二级地形东部MCS及其涡旋的发生发展和东移演变机理。主要结论如下：.1）两类MCS7月发生频次最高，主要在午后生成。东移MCS主要生成在二级地形东部地区，而准静止MCS则集中在西部地区。东移个例生命史更长，移动距离更远，成熟时刻云团面积更大，云团最低亮温更低（对流发展更为旺盛），对长江中下游地区的降水系统影响更大。聚类分析将东移MCS分为四类，其中第三类东移个例东移至江淮平原以东至沿海地区，对下游降水（尤其是强降水）具有较大贡献。2）有利于MCSs东移的环流背景为：青藏高原以东对流层中层浅槽和西太平洋副热带高压的配合为二级地形东部对流的生成和东移提供了有利的环境条件；低层正相对涡度和较强的垂直风切变为对流的组织和发展提供了动力条件；强盛的低空急流不断向二级地形东部和以东地区输送暖湿气流，大量水汽的辐合有利于对流的发展和长时间维持。3）东移MCS及其涡旋的发展演变机理为：四川盆地对流的东伸发展诱发了二级地形东部中尺度涡旋；涡旋在午后至傍晚东移至下游平原地区，热力环流下沉支抑制对流发展，并与低层涡旋分离；夜间低层水汽相变产生的非绝热加热和加强后的低空急流的共同作用，对流和涡旋再次加强发展，在江淮流域造成较强的降水。.本项目的实施揭示了长江流域二级地形附近是MCSs的多发地以及东移MCSs对下游降水（尤其是强降水）具有较大贡献，明确了二级地形以东MCS及其涡旋的发展演变的相互关系。因此本项目的研究成果揭示了长江流域二级地形以东MCS的统计特征和形成、维持机理，为提高该地区降水预报的准确率提供了理论基础。