基于TRMM资料的高原涡与西南涡引发强降水的对比研究

蒋璐君 李国平 王兴涛



基于TRMM资料的高原涡与西南涡引发强降水的对比研究

蒋璐君1, 2李国平1王兴涛3

1成都信息工程学院大气科学学院，成都610225;2江西省气象科学研究所，南昌330046;3宜昌三峡机场，宜昌443007

利用TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）卫星探测结果结合NCEP（National Centers for Environmental Prediction）再分析资料，对2007年7月17日四川、重庆地区的一次西南涡强降水系统和2008年7月21日四川东部的东移高原涡强降水系统的三维结构特征、雨顶高度以及降水廓线特征进行对比分析研究。结果表明：（1）两次降水过程均是发生在西南—东北向的水汽辐合带中，且降水云群均位于低涡的东南方。（2）两次强降水在水平结构上均表现为由一个主降水雨带和多个零散降水云团组成，高原涡强降水过程比西南涡强降水的降水强度和范围都要大。降水雷达探测到的两个中尺度降水系统均以降水范围大、强度弱的层云降水为主，但对流性降水对总降水量的贡献较大，其中西南涡降水中对流降水所占比例比高原涡的大，对总降水率的贡献也大。（3）垂直结构上：两次强降水的雨顶高度均是随地表雨强的增加而增加，且最大雨顶高度接近16 km，但西南涡强降水中的雨顶高度比高原涡更高，说明西南涡降水过程中对流旺盛程度强于高原涡。（4）两次强降水中雨滴碰并增长过程以及凝结潜热的释放主要集中在8 km以下，但8 km以上西南涡降水变化大于高原涡，且前者在8～12 km高度层的降水量对总降水量贡献百分比大于后者。

西南涡 高原涡 TRMM卫星 降水结构

1 引言

青藏高原低涡（简称高原涡）、西南低涡（简称西南涡）、高原切变线及高原低槽等均是在青藏高原热力、动力作用下产生的可造成灾害性天气的高原低值系统，陶诗言（1980）指出低层切变线和高原及其邻近地区的涡旋系统是中国夏季最重要的降水系统。西南低涡生成于青藏高原东南部，是对流层低层伴有气旋性环流的一种低值涡旋系统，它的发展及其东移能给高原邻近地区带来强降水天气（钱正安等，1990；乔全明和张雅高，1994；陈忠明等，2003）。高原低涡生成于青藏高原主体、是夏季高原500 hPa上的主要降水系统之一，在一定的环流形势下能东移发展影响高原邻近地区的降水（Tao and Ding，1981）。因此四川盆地受到西南低涡和东移高原低涡的影响，极易发生暴雨、大暴雨天气。目前对西南低涡和高原低涡以及两低涡系统相互作用已做了不少研究（Wang and Orlanski，1987；于波和林永辉，2008；宋雯雯等，2012）。Wang et al.（1993）通过研究青藏高原的中尺度涡旋系统表明发展成熟的西南低涡可以伸展到300 hPa，温度廓线近湿绝热，风速很小，几乎无风切变。乔全明和张雅高（1994）指出盛夏时的高原低涡云型具有与热带气旋非常类似的螺旋结构。李国平和蒋静（2000）利用相平面分析法，重点分析了一类具有间断点的孤立波解的特征，从理论上论证了高原低涡具有与热带气旋类似的涡眼和暖心结构。尽管许多学者对西南低涡和高原低涡开展了大量研究，但是由于高原地形复杂导致观测资料的缺乏，对高原低涡和西南低涡降水三维结构以及降水时空分布特征的认识还比较浅薄。

降水是水循环中一个至关重要的环节，是大气中最难探测的变量之一（Simpson et al., 1988）。随着携带第一部主动微波以及其他探测器的热带降雨测量卫星（Tropical Rainfall Measuring Mission，简称TRMM）的发射成功，使气象工作者能够对高原及其周边地区进行高分辨率的降水内部结构观测，为分析高原及周边降水的时空分布提供了新的途径。近年来，TRMM卫星资料也被广泛用于热带、副热带的降水结构特征分析（李锐等，2005；Yokoyama and Takayabu，2008；Toracinta et al., 2002）。傅云飞等（2003，2005，2012）利用TRMM资料研究了长江中下游两个降水系统的结构特征、中国东南部副热带高压下的热对流降水结构特征，还研究了亚洲夏季对流云和层云降水雨顶高度分布特征。李德俊等（2009，2010）利用TRMM资料对高原周边降水结构进行研究分析。袁铁和郄秀书（2010）利用TRMM卫星资料研究了华南飑线的闪电与降水结构的关系。

本文利用TRMM卫星资料对2007年7月17日发生在四川、重庆地区（简称川渝地区）的西南涡降水和2008年7月21日发生在四川东部高原涡降水的降水分布特征、对流云降水和层云降水的比例及其所处状态等降水结构特征、对降水中的雨顶高度分布特征以及降水廓线变化特点进行对比分析，从而找出两类低涡的共同特征与差异，为以后的低涡强降水诊断分析提供一个新的参考标准。

2 观测资料

TRMM卫星搭载了五个探测器，分别是降水雷达PR（Precipitation Radar）/2A25、微波成像仪TMI（Microwave Imager）/1B11、可见光和红外扫描仪VIRS（Visible and Scanner）/1B01、闪电成像仪LIS（Visible Infrared Scanner）、云和地球辐射系统CERES（Clouds and the Radiant Energy System），其中降水雷达、微波成像仪、可见光和红外扫描仪是测量降水的主要仪器。PR/2A25产品提供了逐条轨道上的降水类型、降水率等信息，其水平分辨率为4.3 km，垂直分辨率为0.25 km，为分析降水三维结构特征提供了有利条件。TMI/1B11产品提供了每个像素各个通道的水相和冰相粒子的微波辐射亮温值。VIRS/1B01能提供五个通道的云顶辐射温度（Kummerow et al., 1998）。TRMM卫星发射的主要目的是测量热带、副热带地区降水和潜热释放的分布及其变化，利用卫星资料来研究强降水结构特点，可以弥补地基观测的不足，是认识强降水系统发生发展规律的方法之一。由于TRMM卫星运行轨道与赤道平面成35°角，是一颗非太阳同步卫星，每天不定点、不定时扫描38°S～38°N的范围，要找到与TRMM资料时空匹配较好的的个例及天气系统发展过程，存在一定的难度；且TRMM卫星资料在高原及其周边地区应用的研究较少，至于更加全面的探测效果评估，还需要通过更多的观测资料应用加以验证。TRMM卫星资料的研究已经引起我国学者的重视，Zhou et al.（2008）利用遥感信息中心估算的降水资料、TRMM卫星3B42产品、地面雨量计资料对比分析了东亚夏季风区域降水特点，且利用模式的相关系数和均方根误差等指标证实了TRMM卫星资料和地面雨量计观测资料相似度很高。Mao and Wu（2012）利用1998～2008年TRMM卫星资料研究了我国乃至整个亚洲季风区夏季降水的气候变化特征，这对于TRMM卫星资料的应用具有极大的参考价值。本文所使用的TRMM资料是由美国宇航局地球科学数据和信息服务中心提供的RP探测结果处理和反演得到的标准产品2A25、1B11（第6版）。值得指出的是目前TRMM资料已更新到第7版本，2A25从第6版本数据到第7版本的主要变化是许多变量从以前的整型数变为浮点数，更多产品的区别请参见网站http://pps.gsfc.nasa.gov/Documents/formatChangesV7.pdf [2013-09-01]。

在2007年7月17日西南涡暴雨天气过程中，TRMM卫星捕获到的时次是2007年7月17日08:34（记为A时刻；北京时，下同），轨道号为55083，正好对应西南涡降水发展旺盛阶段。在2008年7月21日高原涡区域性暴雨天气过程中，TRMM卫星捕获到的时次是2008年7月21日08:23（记为 B时刻），轨道号是60850，恰好对应高原涡降水发展旺盛阶段。两次过程降水雨量大，强降水范围集中，区域强降水特征比较典型，因此本文选用这两个时次的TRMM卫星资料来对比分析这两次低涡降水过程中的降水三维结构特征、雨顶高度以及降水廓线等结构特征，期望能为丰富我们对高原涡和西南涡降水结构的认识提供帮助。而研究两涡降水云和降水结构特征的异同，对于了解西南暴雨成因及发展演变具有重要意义。

3 天气过程和环流形势

本文分析的两个例分别是2007年7月16～20日四川东部和重庆西部出现的一次持续性特大暴雨过程（简称西南涡降水）和2008年7月20～22日由高原低涡东移引发四川盆地自西向东出现的一次区域性暴雨过程（简称高原涡降水）。在西南涡降水过程中，17日08:00及之后一直维持在四川盆地上空，暴雨落区几乎覆盖了整个四川盆地，降水从盆地西部逐渐东移，17日02:00到18日02:00为最强降水时段。高原涡降水过程中，低涡于20日晚移出高原，21日东移进四川盆地且移动缓慢出现停滞现象，四川大部分地区出现明显降水；21日强降水中心位于盆地东部，58个乡镇降雨量在100～249.9 mm，95个乡镇降雨量在50～100 mm。

为了进一步分析TRMM卫星扫描到的两次低涡降水过程发生时的环流形势，我们利用NCEP（National Centers for Environmental Prediction）再分析资料分别绘制了两次降水过程700 hPa、500 hPa风场、高度场和水汽通量图，并叠加了TRMM/ PR探测的3.5 km高度的降水率水平分布（图1、图2）。图中清楚表明高原涡和西南涡降水中的降水云群都位于低涡的东南方，高原涡中降水云团略微偏南；强降水均发生在槽前强盛的偏南气流中，从水汽通量图中也可看出两次暴雨均发生在西南—东北向的水汽辐合带中，其带来大量的水汽和能量，十分有利于形成强降水。从天气动力学理论上来分析，低涡的东南侧常位于副热带高压西缘的西南低空急流中，水汽输送旺盛，水平辐合和上升运动强。又因风速大，低涡南侧的曲率涡度（/R，其中表示速度，R为曲率半径）大，导致正涡度（气旋式涡度）也大。则辐合气流挟卷水汽旋转上升，在高空遇冷凝结降落，因此在低涡的东南方易出现较强的降水。

图1 2007年7月17日08:34（北京时，下同）TRMM（Tropical Rainfall Measuring Mission）/ PR（Precipitation Radar）探测的（a）3.5 km高度上的降水率（单位：mm h−1）与当时700 hPa风场与高度场（单位：dagpm）叠加图以及（b）水汽通量（单位：kg hPa−1 m−1 s−1）。（a）中阴影区表示地形高度超过3000 m，（b）中阴影区表示青藏高原地形

图2 2008年7月21日08:23 TRMM/ PR探测的（a）3.5 km高度上的降水率（单位：mm h−1）与当时500 hPa风场与高度场（单位：dagpm）叠加图以及（b）水汽通量（单位: kg hPa−1 m−1 s−1）。（b）中阴影区表示青藏高原地形

4 降水结构分析

4.1 降水的水平结构

以往研究表明（何文英和陈洪滨，2006；傅云飞等，2007；何会中等，2006）垂直极化微波辐射亮温较低之处降雨云中冰水粒子含量多，对应着较为强烈的降雨过程。考虑到TRMM/TMI提供的分辨率最高的是85 GHz亮温图像（游然等，2011），而川渝地区地形复杂，3.5 km高度以下地表对PR回波会造成干扰。因此图3给出了西南涡降水（图3a、c）和高原涡降水（图3b、d）过程中TMI探测到的降水云系的85 GHz微波辐射亮温以及TRMM/PR扫描到的3.5 km高度处的降水分布。从图3a、b中可看出两次降水过程中降水旺盛阶段，微波亮温均呈片状分布，有大片区域的微波亮温值都低于250 K，位于降水云系之上，呈东北—西南走向，说明两次降水过程的降水云系中存在大量非均匀、非对称但相对比较集中分布的冰水粒子从而导致对流活动比较旺盛，也进一步说明降水发生在强盛的西南气流中。不同之处是西南涡降水中微波亮温值低于225 K的区域比高原涡降水大且更集中，最低可达135 K，说明冰水粒子含量多的区域更大。

由于TMI扫描宽度为758.5 km，PR的轨道宽度为220 km，因此轨道宽度比PR的宽。对比A、B两个时刻的微波辐射亮温和降水率水平分布图（图3c、d）可知，两次降水过程的亮温与降水率分布无论在量值和走向趋势上都有很好的对应关系，亮温偏低之处有强降水发生并且亮温越低的区域降水越强，因为降水云中的冰水粒子含量越多，散射信号越强，微波亮温越低，这与何会中等（2006）分析台风“鲸鱼”时得出的微波亮温与降水分布之间关系时的结论一致。从图3c、d中还可看出这两次降水过程的降水系统均是由一个主降水雨带和多个零散降水云团组成，降水范围大且相对集中，主降水云团上的最大降水率都超过了50 mm h−1，而高原涡降水中最大降水率超过了100 mm h−1，不同之处是高原涡降水的水平范围比西南涡降水要大，A时刻主降水雨带的南北范围接近200 km，降水强度在10 mm h−1以上的强降水云团水平范围在10～30 km之间，而B时刻主降水雨带的南北 范围大约为270 km，降水强度在10 mm h−1以上的强降水云团水平范围在10～60 km之间。

图3 （a、b）TRMM/TMI探测的85 GHz微波辐射亮温（单位: K）以及（c、d）PR捕获到的3.5 km高度处的地表降水率分布：（a、c）A时刻；（b、d）B时刻

对流系统通常伸展的很高，中尺度降水系统中层云降水和对流降水所占比例间接性地指示了潜热释放的垂直廓线，通常较低的对流云比例意味着冰粒子逐渐变为层状云区（Houze, 1982, 1989）。利用TRMM/PR探测到的降水廓线资料，我们分析了西南涡和高原涡两次强降水过程中降水旺盛期的对流云和层云降水的像素比例、总降水比例及其平均降水率，试图进一步揭示降水系统中降水性质及其所处状态（表1）。从表中可发现，无论是西南涡还是高原涡降水区域，均是层云降水所占比例比对流降水大，两次强降水过程在发展旺盛阶段均以降水范围大、强度弱的层云降水为主，对流降水次之，但对流降水对总降水率的贡献很大都达到了60％，接近40％层云降水贡献于总降水，这不同于何会中等（2006）研究台风“鲸鱼”时指出的层云降水贡献率要高于对流降水。从两次降水过程的平均降水率可发现，尽管对流降水占的面积小，但平均降水率远大于层云降水，对流降水的平均降水率在西南涡降水中是层云降水的6.7倍，在高原涡中是层云降水的5.3倍，可见高原及周边地区的降水过程中对流性降水和层云降水的比例要明显高于热带海洋地区（3.3倍）（Schumacher and Houza，2003）。这可能是因为高原降水系统比热带地区降水系统的强降水云团中具有更强的上升气流，对流活动更旺盛，从而产生更强的对流降水。不同之处是西南涡降水中对流降水所占比例比高原涡的大，对总降水率的贡献也大，但平均降水率不及高原涡降水。

表1 TRMM/PR探测到的降水廓线资料计算的西南涡和高原涡中对流云和层云降水的像素和总降水比例及其平均降水率

4.2 降水的垂直结构

TRMM卫星搭载的测雨雷达（PR）探测到的降水率最高层的高度定义为降水高度，它能反映降水云团在垂直方向上的发展变化程度。根据垂直V方法（Awaka et al., 1998）和水平H方法（Steiner et al., 1995），PR标准产品2A25提供三种类型降水：对流降水、层云降水和其他类型降水。由于其他类型降水所占比例小，且雨顶高度变化范围太小，仅有0.5 km的波动，因此图4仅给出近地面（3.5 km处）在不同地表雨强条件下西南涡和高原涡对流降水、层云降水以及总降水平均雨顶高度的变化。从图4中可发现，无论是对流云降水、层云降水还是总降水，高原涡和西南涡引发强降水的平均雨顶高度均是随着地面平均雨强的增加而增加，即地表雨强越大，雨顶高度越高，降水云中上升运动越强，仅在30 mm h−1到40 mm h−1范围内雨顶高度有小幅度下降。层云降水的雨顶高度和对流降水的雨顶高度存在一定的差异，两涡中对流降水和总降水的雨顶高度范围接近，差别不是很大，分布在5～16 km范围内。但在层云降水中，两涡雨顶高度的范围相差较大，西南涡强降水系统的雨顶高度约在8～12 km范围内，而高原涡强降水系统的雨顶高度分布在5～9 km，从图中还可看出，三类降水中，高原涡强降水系统的雨顶高度都比西南涡偏低。究其原因，可能主要与地形有关，高原涡生成于青藏高原主体，而西南涡多形成于川西高原及四川盆地，则成熟期的西南涡正涡度柱可伸展到300 hPa，相对于高原涡是一个深厚系统（陈忠明等，2004），上升气流强，正涡度柱伸展得比较高。值得提出的本文研究的两个低涡降水系统中的对流降水的最大雨顶高度均比傅云飞等（2003, 2005）研究的热对流降水、1998年7月20日（简称“98.7.20”）发生在武汉附近的中尺度强降水的最大雨顶高度更高。

图4 不同地表雨强条件下西南涡降水和高原涡降水的雨顶高度分布：（a）对流降水；（b）层云降水；（c）总降水

图5给出了PR探测范围内所有像素雨顶高度的水平分布，可以更直观的分析所有像素的雨顶高度情况。从图中可看出，西南涡降水的最大雨顶高度比高原涡降水的雨顶高度高，西南涡降水中绝大部分像素的雨顶高度分布在8～14 km范围内，高原涡降水中绝大部分像素雨顶高度则分布在8～12 km范围内，高原涡和西南涡系统边缘降水的雨顶高度则多分布在4～8 km。无论是高原涡还是西南涡降水，两个降水系统雨顶高度的大值区与降水的大值区对应较好，通过分析雨顶高度在14 km以上的区域对应着降水在50 mm h−1以上的大值区，说明此处水汽充沛、上升运动强从而导致对流旺 盛，云体被抬升的很高。但是降水大值区的雨顶高度不一定高，降水较弱的地区对应着较低的雨顶高度。不同降水系统的雨顶高度分布有异同，同一降水系统所有像素的雨顶高度分布有差异。这与傅云飞等（2012）利用TRMM/PR资料分析中国东部大陆和东海的两个降水系统雨顶高度平面分布的结果类似，即不同降水系统和同一降水系统的雨顶高度分布均存在差异。

图5 TRMM/PR探测的西南涡降水（左列）和高原涡降水（右列）雨顶高度的水平分布：（a、b）总降水；（c、d）对流降水；（e、f）层云降水

进一步比较两低涡系统对流降水和层云降水雨顶高度平面分布特征（图4c、d、e、f）可发现，无论是西南涡还是高原涡降水，对流降水的雨顶高度均比层云降水高，但西南涡中对流降水最大雨顶高度可达15.5 km，高原涡中对流降水最大雨顶高度略小为14.25 km，而两低涡系统层云降水雨顶高度都低于14 km，仍是西南涡中层云降水中最大雨顶高度高于高原涡，说明西南涡降水过程中对流旺盛程度强于高原涡。

4.3 降雨率垂直廓线

降水廓线有助于了解降水云团的动力、热力和微物理的垂直结构特征。Liu and Fu（2001）通过对1998年的TRMM/PR资料主成分分析表明，给定降水类型和地表降水率，平均廓线能代表80％的典型降水廓线变化特点。图6分别绘制了西南涡和高原涡降水在3.5 km高度处的对流降水（图6a、c）和层云降水（图6b、d）平均廓线分布，有利于对比分析两次降水过程的降水强度随高度的变化特点。

两次降水过程的对流降水廓线在8 km以下随高度降低而增加，中高层降雨率很低，表明强烈的雨滴碰并增长过程、降水释放的潜热主要集中在此高度以下，水汽输送较强，云水含量最为集中，冰相粒子变化最为复杂；8 km高度以上，高原涡比西南涡降水廓线更陡峭，说明后者降水率的变化在同样高度的情况下大于前者，因此释放的潜热也更多。从图中还可看出，西南涡降水中对流云降水最大雨顶高度高于高原涡，且在高层还有可观降水，可见西南涡降水系统中气流上升运动更强，将大量降水粒子抬至中高层形成尺度较大的固态降水粒子因而含有更多冰晶。两次降水过程的层云降水廓线中，降水强度随高度增加而减少，在5～6 km减小最多，表明水汽稳定的凝结增长是层云降水的主要来源，差别不是很大，但仍可发现在8 km以上，高原涡降水随高度增加迅速减小趋于零。从而表明西南涡较高原涡来说是一个相对深厚的系统，这一特征从4.1节揭示的西南涡降水中对流降水所占比例比高原涡大的结果也可以看出。

图6 （a、c）西南涡和（b、d）高原涡中（a、b）对流降水以及（c、d）层云降水的平均廓线

图7（a、c）西南涡和（b、d）高原涡中不同高度层的降水量在不同地表雨强条件下对总降水量贡献的百分比变化：（a、b）对流降水；（c、d）层云降水

Fig.7 The change of different height level precipitation contribution to total precipitation in (a, c) SWV and (b, d) TPV under different surface rainfall intensity: (a, b) Convective precipitation; (c, d) stratiform precipitation

4.4 不同高度范围降水量贡献的百分比分布

通过对降水廓线的分析，将TRMM/PR探测的垂直方向上的降水率分为三个高度范围，分别是：3.5～8 km、8～12 km、12 km以上，分别绘制了西南涡和高原涡中对流云降水和层云降水在不同地表雨强条件下三个高度层的降水量对总降水量 贡献的百分比变化，以进一步分析两涡的异同点（图7）。从图中可发现，西南涡和高原涡降水中均是3.5～8 km高度层范围降水量是地面降水的重要来源，含水量贡献最大，且随着降水强度的增加变化不是很大。8～12 km高度层降水量对总降水贡献随着地表雨强的增大呈减少趋势，在50 mm h−1以上又变得很大，但是西南涡降水中在此高度层的降水量对总降水量的贡献总体要比高原涡中大，最大贡献可达18％，而高原涡最大达12％，这表明对流降水主要形成于中低层的大粒子碰并增长以及冰相粒子融化作用，且西南涡中降水云高度比高原涡中的高。12 km以上降水量在两涡降水中对总降水量的贡献百分比均很小，这与降水廓线分析一致。两涡的层云降水中不同高度降水量对总降水量的贡献也有类似对流降水的特征。以上分析可知，两涡的降水强盛阶段，中低层降水是柱降水的主要来源。这不同于何会中等（2006）分析冰雹降水过程时指出的对流云发展强盛阶段，中高层降水量是地面降水的主要来源。

5 小结

本文利用TRMM卫星和NCEP再分析资料，研究了2007年7月17日发生在川渝地区由西南涡引发的强降水和2008年7月21日发生在四川东部由高原涡东移引发的强降水过程，重点对比分析了两个低涡降水系统的水平和垂直结构特征，以及两者在降水雨顶高度、降水廓线特征等方面的异同。得到以下结果：

（1）高原涡和西南涡强降水中的降水云群均位于低涡的东南方，并且强降水均发生在西南—东北向的水汽辐合带中。

（2）就降水的水平结构而言，两次过程中降水系统均是由一个主降水雨带和多个零散降水云团组成，降水范围大。高原涡降水旺盛阶段的降水范围比西南涡的大，且降水在10 mm h−1以上的强降水范围为10～60 km，但西南涡降水中云水粒子含量多的区域更大，强降水的范围也更大。PR探测到的两次强降水过程均是以范围大、强度弱的层云降水为主，几乎占80％。但对流降水的平均降水率是层云降水的5陪以上，对总降水率的贡献也较大。西南涡降水中，虽然平均降水率偏小，但对流降水所占比例比高原涡大，对总降水率的贡献也较大。

（3）在降水的垂直结构上，两次降水过程中无论是对流降水、层云降水还是总降水，高原涡和西南涡降水旺盛阶段的平均雨顶高度均随地表雨强的增加而增大，且最大雨顶高度均接近16 km，高于一般的热对流降水和中尺度强降水。雨顶高度的大值区与降水区域大值区对应较好，西南涡强降水系统的雨顶高度比高原涡的更高。

（4）降水廓线表明：两次降水过程中雨滴碰并增长过程、凝结潜热的释放以及冰相粒子复杂相变过程主要集中在8 km高度以下，且此高度以下的降水量是地面降水的重要来源。随着高度和地表雨强的增加，降水量对总降水量的贡献均呈减少的趋势。但在8 km以上，西南涡中降水率的变 化在变化同样高度的情况下大于高原涡，且前者在8～12 km高度层的降水量对总降水量贡献百分比大于后者。这表明成熟阶段的西南涡可发展为一个较为深厚的系统，而高原涡则是一个相对浅薄的系统。

（References：）

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Comparative Study Based on TRMM Data of the Heavy Rainfall Caused by the Tibetan Plateau Vortex and the Southwest Vortex

JIANG Lujun1, 2, LI Guoping1, and WANG Xingtao3

1,,610225;2,330046;2,443007

Acomparative study has been made on the three dimensional structures, distribution of the rain heights, and precipitation profiles of two precipitation systems generated by the southwest vortex (SWV) which occurred in Sichuan and Chongqing on July 17, 2007 and the Tibetan Plateau vortex (TPV) which occurred in the western part of Sichuan on July 21, 2008, respectively. The study is based on Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM) data, combined with the National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis data. Results indicate that: (1) Both precipitation processes occurred in a southwest-northeast direction in the moisture convergence zone, and clouds were located in the southeast of the SWV. (2) Horizontally, the two precipitations processes consisted of a main precipitation rain band and several scattered precipitation clouds, and the rainfall intensity and scope of the TPV were much larger than those of the SWV. The common feature of these two mesoscale precipitation systems, detected by precipitation radar (PR), is that most of the precipitation was, which is characterized by a large scope and weak precipitation intensity. However, the contribution of convective rains to the total rainfall was much larger, and the ratio and contribution of convective precipitation to the total rainfall in the SWV was larger than it was in the TPV. (3) Vertically, the rain height in the two heavy precipitation systems increased with an increase in the surface precipitation rate, and the maximum rain height was close to 16 km. However, the rain height in the SWV was higher than that of the TPV, indicating weaker convective activity in the TPV. (4) The progress of collision and growth of raindrops and the latent heat release mainly occurred below a height of 8 km. But the change in the SWV precipitation was greater than that of TPV, and the SWV showed a greater total precipitation contribution than the TPV at a height layer of 8–12 km.

Southwest vortex, Tibetan Plateau vortex, TRMM satellite, Precipitation structure

1006-9895(2015)02-0249-11

P458

A

10.3878/j.issn.1006-9895.1407.13260

2013-09-10；网络预出版日期2014-07-04

国家自然科学基金项目91337215、41175045，国家重点基础研究发展计划（973计划）项目2012CB417202，公益性行业（气象）科研专项GYHY201206042

蒋璐君，女，1989年出生，硕士，主要从事天气动力学研究. E-mail: jlj0628@163.com

李国平，E-mail:liguoping@cuit.edu.cn