郑州暴雨专题|低空急流在“21·7”河南持续性极端暴雨事件中的作用
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Luo, Y. H., and Y. Du . 2022: The Roles of Low-level Jets in “21·7” Henan Extremely Persistent Heavy Rainfall Event. Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-022-2026-1
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低空急流在“21·7”河南持续性极端暴雨事件中的作用
2021年7月17日至23日，中国河南省发生了一次持续性极端暴雨事件，六天的累积降水量超过1000 mm，超过其年平均降水量。本文利用常规观测资料和再分析数据，探究了持续性低空急流对降水维持的影响机制。低空急流出口区产生强上升运动，并输送大量主要来自台风“烟花”（2021）外围的水汽。低空急流的方向变化与降水落区的经向移动密切相关，在7月20-21日，低空急流显著加强，并垂直厚度加深从而形成“双低空急流”，即包括与天气系统相关位于850-950 hPa的天气尺度急流（SLLJ）和位于950 hPa左右的边界层急流（BLJ），此时降水也达到最强。其中在7月20日，天气尺度急流和边界层急流的正涡度区和出口区分别产生中层和低层辐合，而在7月21日，天气尺度急流北移，其入口区辐散与边界层急流出口区辐合发生耦合，有利于降水的持续。本文进一步研究了这两类低空急流的形成机制。天气尺度急流与低涡（以及后来发展为倒槽）是同时发生变化的耦合系统，在降水最强的阶段受到副高西南移动的影响而加强。天气尺度上这种持续较大的气压梯度力也维持了低层强地转风，从而在天气尺度上使边界层急流得以维持，而在日变化尺度上，根据低空急流一维解析模型，边界层急流的日变化同时受到Blackadar机制和Holton机制的共同影响。
关键词：极端持续性降水, 低空急流, 动力和热力效应, 日变化
图1 边界层急流（BLJ）和天气尺度低空急流（SLLJ）两类低空急流在“21·7”持续性极端降水事件中作用的概念图。（a）7月17-19日，东南边界层急流遇到地形并在出口区产生辐合，开始此次持续性降水过程；（b）7月20日，BLJ加强并转为东风，同时降水加强并落区向南移动。副热带高压西移与低涡之间产生强气压梯度力，有利于SLLJ的形成。SLLJ左侧区域（正涡度区）与BLJ出口区重合，产生低-中层较为深厚的辐合；（c）7月21-22日，SLLJ伴随倒槽（低涡演变而来）北移，SLLJ入口区产生的中层辐散与BLJ出口区低层辐合发生耦合，有利于北移降水的维持。
创新点
本文首次专门从低空急流的角度研究其在“21·7”持续性极端暴雨事件中的作用，揭示了低空急流的特征及其与降水的时空关系，及其自身的形成机制。本文详细地区分了边界层急流（BLJ）和天气尺度低空急流（SLLJ）这两类低空急流在本次极端暴雨的影响机制异同。本次事件中也发现了两类低空急流发生耦合的现象，即双低空急流。除了在7月21日出现了与华南海岸暴雨类似的双低空急流耦合结构（即低层BLJ出口区辐合与中层SLLJ入口区辐散耦合），在7月20日还出现了BLJ出口区辐合和中低层SLLJ左侧正涡度区辐合的耦合。
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