位渦理論在登陸山東的臺(tái)風(fēng)暴雨過程診斷分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、位渦理論在登山東的臺(tái)風(fēng)暴雨過程診斷分析中的應(yīng)用研究提要本文利用非靜力中尺度模式MM5對(duì)1999年8月11～12F1由冷空氣侵入臺(tái)風(fēng)低壓環(huán)流造成半島西部和魯東南特大暴阿過程成功地進(jìn)行了數(shù)值模擬。用模式輸出結(jié)果，。常用物理量場(chǎng)的垂直結(jié)構(gòu)進(jìn)行了中尺度分析，同時(shí)用模式輸出資料計(jì)算了等壓面及熵面上的干濕位渦，根據(jù)位渦理論研究了這次暴雨過程等壓面和等熵面上的干濕位日分布，討論了位渦與中緯度天氣系統(tǒng)相互作用過程中的演變特征。另外又與1997年第11號(hào)

2、臺(tái)風(fēng)登陸北上造成山東全省大到暴雨過程的位渦場(chǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了對(duì)比分析，討論了兩次暴雨過程位渦場(chǎng)結(jié)構(gòu)的異同。通過分析比較，從位渦的角度揭示了這類暴雨的形成機(jī)理，以便更好地掌握臺(tái)風(fēng)或減弱的臺(tái)風(fēng)環(huán)流造成山東暴雨的機(jī)制，進(jìn)一步提高有關(guān)這類暴雨的落區(qū)和強(qiáng)度的短期預(yù)報(bào)能力。對(duì)“81l”暴雨過程的常用物理量場(chǎng)的分析表明：這次暴雨過程的中尺度特征非常明顯，在分辨率較低的大尺度場(chǎng)上很難分析出其物理量場(chǎng)的迅速變化。而從模式輸出結(jié)果可以看到在暴雨區(qū)幾十公里的狹窄范

3、圍內(nèi)，當(dāng)高空短波槽與中尺度低壓相互作用時(shí)，輻合、輻散中心及正、負(fù)渦度中心快速加強(qiáng)，上升運(yùn)動(dòng)迅速發(fā)展，物理量增加了近一個(gè)量級(jí)，促使不穩(wěn)定能量迅猛釋放，高低空中尺度天氣系統(tǒng)產(chǎn)生正反饋?zhàn)饔茫瑢?dǎo)致特大暴雨的產(chǎn)生。暴雨產(chǎn)生在低層正渦度高層負(fù)渦度，低層輻合、高層輻散的最佳配置下，有利于形成深厚的垂直上升氣柱。通過對(duì)相當(dāng)位溫的垂直剖面分析，可知兩場(chǎng)暴雨的中低層都為暖濕不穩(wěn)定區(qū)，暖濕不穩(wěn)定區(qū)上部冷空氣明顯擴(kuò)散，暴雨產(chǎn)生在暖濕對(duì)流不穩(wěn)定區(qū)內(nèi)，通常產(chǎn)生在魄

4、陡峭和密集區(qū)中，％陡峭和密集區(qū)有利于渦旋發(fā)展。對(duì)干位渦的分析表明：臺(tái)風(fēng)或臺(tái)風(fēng)環(huán)流區(qū)為高值位渦區(qū)，臺(tái)風(fēng)越強(qiáng)，位渦中IL值越大；對(duì)流層上部或平流層下部冷空氣(高位渦)的擴(kuò)散南下與暖濕氣流的交匯是造成特大暴雨的重要原因，因?yàn)樯嫌涡眽盒缘陌l(fā)展使對(duì)流層項(xiàng)發(fā)生折疊，平流層與對(duì)流AppIicationAndResearchofPotentiaIVortiCityIntheAnaIysiSForRainstormOausedByLandingTypho

5、onInShandongProvinceAbstractThemesoscalemodelMM5wassuccessfullyusedtosimulatetherainstormcausedbytheweaken9907typhooncirculationinShandongProvinceduring1l—12Auguest1999Basedontheoutputsofthemodel，themesoscaleverticalstru

6、ctureofregularphysicalvariableswasanalyzedThepotentialvorticity(PV)onisobaricandisentropicsurfacewasstudiedFurthermore，thePVstructureofanotherrainstormcausedbythe97tltyphoonwascomparedwithitandthedifferenceofthetwainstor

7、mWaSdiscussedThemechanismofrainstormwasrevealedfromthepointofPVsothatwecanwellunderstandthemechanismofrainstormcausedbytyphoonortyphooncirculationinshandongprovinceandimproveourforcastabilityfortherainstormareaandintensi

8、tyTheresultsshowthatthe“8I1’’rainstormhadsignificantmesoscalecharacterAscendingmotion，divergenceandvorticityfieldintensifiedrapidlyinthenarrowareaofrainstormThemagnitudeofthesevariablesincreasedapproximatelytentimesIthel

9、pedtherapidreleasingofinstabilityenergyTheinteractionofhigh一1evelandlow一1evelmesoscalesystemIeadstotherainstormTheverticalcrosssectionanalysisofpotentialtemperaturetellsusthatrainstormtakeplaceinthewarm—moistandinstabili

10、tyarea，usuallylocateintheverystiffmoistisentropesanditcanleadtothedevelopmentofvortexTheanalysisofdryPVshowsthatthehighPVdominatetheareaoftyphoon，thehigheristhecentervalueofPV，thestrongeristhetyphoonItisalsoshownthatthem