The Roles of Low-level Jets in “21·7” Henan Extremely Persistent Heavy Rainfall Event
The Roles of Low-level Jets in “21·7” Henan Extremely Persistent Heavy Rainfall Event
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低空急流在“21·7”河南特持续强降雨过程中的作用
DOI：
10.1007/s00376-022-2026-1
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发表时间：
2022-10
影响因子：
5.8
通讯作者：
Yu Du
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yuhan Luo;Yu Du
An extremely heavy rainfall event lasting from 17 to 22 July 2021 occurred in Henan Province of China, with accumulated precipitation of more than 1000 mm over a 6-day period that exceeded its mean annual precipitation. The present study examines the roles of persistent low-level jets (LLJs) in maintaining the precipitation using surface station observations and reanalysis datasets. The LLJs triggered strong ascending motions and carried moisture mainly from the outflow of Typhoon In-fa (2021). The varying directions of the LLJs well corresponded to the meridional shifts of the rainfall. The precipitation rate reached a maximum during 20–21 July as the LLJs strengthened and expanded vertically into double LLJs, including synoptic-weather-system-related LLJs (SLLJs) at 850–700 hPa and boundary-layer jets (BLJs) at ∼950 hPa. The coupling of the SLLJ and BLJ provided strong mid- and low-level convergence on 20 July, whereas the SLLJ produced mid-level divergence at its entrance that coupled with low-level convergence at the terminus of the BLJ on 21 July. The formation mechanisms of the two types of LLJs are further examined. The SLLJs and the low-pressure vortex (or inverted trough) varied synchronously as a whole and were affected by the southwestward movement of the WPSH in the rainiest period. The persistent large total pressure gradient force at low levels also maintained the strength of low-level geostrophic winds, thus sustaining the BLJs on the synoptic scale. The results based on a Du-Rotunno 1D model show that the Blackadar and Holton mechanisms jointly governed the BLJ dynamics on the diurnal scale. 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, SLLJ 和 BLJ 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, SLLJ 北移, 其入口区辐散与 BLJ 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. SLLJ 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 BLJ 得以维持, 而在日变化尺度上, 根据低空急流一维解析模型, BLJ 的日变化同时受到 Blackadar 机制和 Holton 机制的共同影响.
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