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多尺度相互作用的图像（Physical Images）

研究意义（Motivation）

暴雨是我国致灾性最强的灾害天气，持续性暴雨由于其持续时间长、影响范围广、累积

雨量大，往往造成的灾害比一般暴雨更大。持续性暴雨有别于一般暴雨的最大特点在于它

的持续性，因此，持续性暴雨如何持续成为一个重要的科学问题。前人对持续性暴雨的研

究发现，稳定有利的背景场是持续性暴雨维持的关键条件，然而，前人对于背景场作用的

分析尚且停留在定性阶段，仅仅将其当作一个有利的背景，并未真正揭示背景场如何将能

量供给直接引发暴雨的扰动流，亦未定量揭示扰动流对其背景场的反馈效果及作用机理。

这两个遗留的科学问题成为这项研究的主要动机，这两个科学问题的解决将有助于深化对

持续性暴雨的认识，并最终提高对之的预报能力。

相关文献（References）

持续性暴雨维持的能量路径及变尺度级串特征Energy paths for sustaining persistent heavy rainfall events and associated energy cascade features

傅慎明1,* 孙建华2 凌建3 张元春2

1. 国际气候与环境科学中心（ICCES）；2. LACS；3. LASG

扰动场 背景场

阴影是24 h时间平均950~850 hPa垂直平均扰动动能（单位：J kg-1）黑色实线是24 h时间平均950~850 hPa垂直平均的流场蓝色实线是24 h累积降水（单位：mm）

填色是72 h 时间平均200 hPa风速大小（单位：m s-1）黑色实线是时间平均500 hPa 位势高度（单位：gpm）红色风向标是时间平均 900 hPa 风场（超过8 m s-1 ，全风杆为8 m s-1 ）

多尺度能量收支方程

对流层低层扰动动能维持的能量路径

持续性暴雨维持的能量路径（Energy Paths）

对流层高层扰动动能维持的能量路径 对流层中层扰动动能维持的能量路径

1. Fu, S.-M., W. Li, and J. Ling*, 2015: On the evolution of a long-lived mesoscale vortex over the

Yangtze River Basin: geometric features and interactions among systems of different scales, J. Geophys.

Res. Atmos., 120, 11889-11917.

2. Fu, S. M.*, J. H. Sun, J. Ling, H. J. Wang, and Y.C. Zhang, 2016: Scale interactions in sustaining

persistent torrential rainfall events during the Mei-yu season, J. Geophys. Res. Atmos., 121, 12856-

12876.

3. Zhang Y. C., Sun J. H.* and Fu S. M., 2017: Main Energy Paths and Energy Cascade Processes of the

Two Types of Persistent Heavy Rainfall Events over the YangtzeRiver–Huaihe River Basin, Adv. Atmos.

Sci., 34, 129-143.

4. Fu, S. M.*, R. X. Liu, and J. H. Sun, 2018: On the scale interactions that dominate the maintenance of

a persistent heavy rainfall event: A piecewise energy analysis. J. Atmos. Sci., 75, 907-925.

5. Fu, S.-M.*, H.-J. Wang, J.-H. Sun, and Y.-C. Zhang, 2016: Energy budgets on the interactions between

the mean and eddy flows during a persistent heavy rainfall event over the Yangtze River Valley in

summer 2010. J. Meteor. Res., 30, 513-527.

(*fusm@mail.iap.ac.cn)

三类江淮暴雨（Three Types of Heavy Rainfall

）

大尺度背景场的位置和配置决定三类持续性暴雨降水发生的位置

三类持续性暴雨能量维持的共同点：暴雨的主要能量来源于背景场

能量转换的主要差异为：江南型斜压制造，江北型斜压释放，沿江型前两者之间

分片能量算法（Piecewise Energy Method）

数值试验的区域 准单周（QWO）与准双周（QBO）信号的影响