2010年6月14~15日福建暴雨背景診斷分析和數(shù)值模擬.pdf

1、有關(guān)梅雨鋒中尺度對流系統(tǒng)的研究許多學(xué)者已經(jīng)做了很多,并形成了一定的理論。本文的研究目的就是通過研究發(fā)生在福建省梅雨過程個例,從物理量角度入手,得到一些梅雨鋒暴雨發(fā)生發(fā)展的規(guī)律性認(rèn)識,找到一些降水系統(tǒng)的演變規(guī)律及物理機制,提高對梅雨鋒暴雨的認(rèn)識,從而有利于做好實際業(yè)務(wù)預(yù)報和研究工作,這對于福建閩江致洪暴雨的機理研究很有必要。2010年6月13日到27日,福建省經(jīng)歷一次持續(xù)性梅雨鋒強降雨的襲擊,過程持續(xù)時間長、強度大,為歷史少見。本文主要針

2、對第一次時段(6月14—15日),閩中北和閩西地區(qū)的大暴雨為例,綜合分析與大暴雨相聯(lián)系的環(huán)流背景和中尺度對流系統(tǒng)特征及物理量分布特點,從而探討此次大暴雨發(fā)生發(fā)展的可能觸發(fā)機制。
　　 首先總結(jié)出此次大暴雨過程的大尺度背景概念模型,暴雨產(chǎn)生在副熱帶高壓的北側(cè)邊緣和低空切變的南側(cè)暖區(qū)內(nèi)。暴雨產(chǎn)生時副高脊線維持在22°N附近,500hPa中高緯為一脊一槽形勢,低層850hPa的流場特征是來自孟灣、南海的暖濕氣流和東路冷空氣三股氣流的輻

3、合。
　　 其次針對大暴雨系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展過程中物理量的診斷分析表明:東路冷平流從中高層持續(xù)滲透和低空急流的發(fā)展激發(fā)了對流層中低層對流的產(chǎn)生和發(fā)展,致使大氣層結(jié)非常不穩(wěn)定,強對流發(fā)生在△θse負(fù)值中心、θse能量鋒區(qū)和高CAPE值區(qū)的附近。此次過程是高空冷渦的發(fā)展帶動低空低渦的發(fā)展,觸發(fā)強對流的發(fā)生。在日常的強降水預(yù)報中,預(yù)報員只能通過風(fēng)場和流場初步判定急流未來是增加還是減弱,這種判定具有一定的局限性,不了解急流何時出現(xiàn)擾動的情況

4、。正是急流的擾動何時發(fā)生對暴雨的發(fā)生和發(fā)展至關(guān)重要。本文為了更好的研究風(fēng)場擾動對強暴雨過程的觸發(fā)作用,計算了一定區(qū)域內(nèi)的u,v擾動量(u-(u),v-(v)),并將其合成。通過急流合成擾動的分析得到,對流層項的西北風(fēng)擾動和強對流風(fēng)暴頂?shù)妮椛⒆饔眉訌娏舜怪边\動的發(fā)展。而在對流層中低層強的西南風(fēng)擾動促使大氣垂直不穩(wěn)定性增強,并且由于低空急流的發(fā)展,大量的暖濕氣流由于強烈的上升伴隨著高空的輻散及云體周圍的下沉,促使強降水的發(fā)生發(fā)展。通過分析風(fēng)

5、場擾動的分布情況,可以判定強降水發(fā)生的時間和落區(qū),這將有助于強降水落區(qū)的預(yù)報。經(jīng)向垂直環(huán)流剖面分析表明,高低空急流及其耦合產(chǎn)生的次級環(huán)流的建立有利于對流層低層輻合高層輻散。對流層中層存在下沉氣流,多支氣流在暴雨區(qū)上空交匯,造成強對流發(fā)生。700hPa和850hPa層次上的濕位渦負(fù)值中心和強降水區(qū)域均有較好的對應(yīng)關(guān)系,濕位渦負(fù)值中心的大小可以反映降水強度。通過分析發(fā)現(xiàn)濕位渦和強降水的發(fā)生、發(fā)展及系統(tǒng)的移動具有一定的相關(guān)性,還進一步表明濕對

6、稱、對流和斜壓不穩(wěn)定均對強降水系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展起著重要作用。
　　 最后利用WRF非靜力中尺度數(shù)值模式對此次暴雨過程進行數(shù)值模擬,通過對暴雨過程中低層的環(huán)境背景、降水總體分布隨時間演變的趨勢以及冷空氣觸發(fā)降水的細(xì)致結(jié)構(gòu)和物理量的演變情況分析表明:WRF非靜力中尺度模式對本次大暴雨過程環(huán)流背景、大暴雨降水總體分布隨時間演變的趨勢,具有一定合理性。冷空氣從對流層中層入侵,低空運動所攜帶的低層暖濕空氣遇到中高空的干冷空氣相作用,濕不穩(wěn)