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(duì)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(guò)研究發(fā)生在福建省梅雨過(guò)程個(gè)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(shí),找到一些降水系統(tǒng)的演變規(guī)律及物理機(jī)制,提高對(duì)梅雨鋒暴雨的認(rèn)識(shí),從而有利于做好實(shí)際業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)和研究工作,這對(duì)于福建閩江致洪暴雨的機(jī)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(qiáng)降雨的襲擊,過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大,為歷史少見(jiàn)。本文主要針

2、對(duì)第一次時(shí)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(duì)流系統(tǒng)特征及物理量分布特點(diǎn),從而探討此次大暴雨發(fā)生發(fā)展的可能觸發(fā)機(jī)制。
　　 首先總結(jié)出此次大暴雨過(guò)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(shí)副高脊線維持在22°N附近,500hPa中高緯為一脊一槽形勢(shì),低層850hPa的流場(chǎng)特征是來(lái)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(duì)大暴雨系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展過(guò)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(duì)流層中低層對(duì)流的產(chǎn)生和發(fā)展,致使大氣層結(jié)非常不穩(wěn)定,強(qiáng)對(duì)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(guò)程是高空冷渦的發(fā)展帶動(dòng)低空低渦的發(fā)展,觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生。在日常的強(qiáng)降水預(yù)報(bào)中,預(yù)報(bào)員只能通過(guò)風(fēng)場(chǎng)和流場(chǎng)初步判定急流未來(lái)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(shí)出現(xiàn)擾動(dòng)的情況

4、。正是急流的擾動(dòng)何時(shí)發(fā)生對(duì)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(chǎng)擾動(dòng)對(duì)強(qiáng)暴雨過(guò)程的觸發(fā)作用,計(jì)算了一定區(qū)域內(nèi)的u,v擾動(dòng)量(u-(u),v-(v)),并將其合成。通過(guò)急流合成擾動(dòng)的分析得到,對(duì)流層項(xiàng)的西北風(fēng)擾動(dòng)和強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴頂?shù)妮椛⒆饔眉訌?qiáng)了垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展。而在對(duì)流層中低層強(qiáng)的西南風(fēng)擾動(dòng)促使大氣垂直不穩(wěn)定性增強(qiáng),并且由于低空急流的發(fā)展,大量的暖濕氣流由于強(qiáng)烈的上升伴隨著高空的輻散及云體周?chē)南鲁?促使強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展。通過(guò)分析風(fēng)

5、場(chǎng)擾動(dòng)的分布情況,可以判定強(qiáng)降水發(fā)生的時(shí)間和落區(qū),這將有助于強(qiáng)降水落區(qū)的預(yù)報(bào)。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(jí)環(huán)流的建立有利于對(duì)流層低層輻合高層輻散。對(duì)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(qiáng)對(duì)流發(fā)生。700hPa和850hPa層次上的濕位渦負(fù)值中心和強(qiáng)降水區(qū)域均有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,濕位渦負(fù)值中心的大小可以反映降水強(qiáng)度。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)濕位渦和強(qiáng)降水的發(fā)生、發(fā)展及系統(tǒng)的移動(dòng)具有一定的相關(guān)性,還進(jìn)一步表明濕對(duì)

6、稱(chēng)、對(duì)流和斜壓不穩(wěn)定均對(duì)強(qiáng)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(duì)此次暴雨過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬,通過(guò)對(duì)暴雨過(guò)程中低層的環(huán)境背景、降水總體分布隨時(shí)間演變的趨勢(shì)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(duì)本次大暴雨過(guò)程環(huán)流背景、大暴雨降水總體分布隨時(shí)間演變的趨勢(shì),具有一定合理性。冷空氣從對(duì)流層中層入侵,低空運(yùn)動(dòng)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)