位渦理論在登陸山東的臺風暴雨過程診斷分析中的應用研究.pdf

1、位渦理論在登山東的臺風暴雨過程診斷分析中的應用研究提要本文利用非靜力中尺度模式MM5對1999年8月11～12F1由冷空氣侵入臺風低壓環(huán)流造成半島西部和魯東南特大暴阿過程成功地進行了數(shù)值模擬。用模式輸出結果，。常用物理量場的垂直結構進行了中尺度分析，同時用模式輸出資料計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

2、臺風登陸北上造成山東全省大到暴雨過程的位渦場結構進行了對比分析，討論了兩次暴雨過程位渦場結構的異同。通過分析比較，從位渦的角度揭示了這類暴雨的形成機理，以便更好地掌握臺風或減弱的臺風環(huán)流造成山東暴雨的機制，進一步提高有關這類暴雨的落區(qū)和強度的短期預報能力。對“81l”暴雨過程的常用物理量場的分析表明：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上很難分析出其物理量場的迅速變化。而從模式輸出結果可以看到在暴雨區(qū)幾十公里的狹窄范

3、圍內(nèi)，當高空短波槽與中尺度低壓相互作用時，輻合、輻散中心及正、負渦度中心快速加強，上升運動迅速發(fā)展，物理量增加了近一個量級，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)生正反饋作用，導致特大暴雨的產(chǎn)生。暴雨產(chǎn)生在低層正渦度高層負渦度，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。通過對相當位溫的垂直剖面分析，可知兩場暴雨的中低層都為暖濕不穩(wěn)定區(qū)，暖濕不穩(wěn)定區(qū)上部冷空氣明顯擴散，暴雨產(chǎn)生在暖濕對流不穩(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。對干位渦的分析表明：臺風或臺風環(huán)流區(qū)為高值位渦區(qū)，臺風越強，位渦中IL值越大；對流層上部或平流層下部冷空氣(高位渦)的擴散南下與暖濕氣流的交匯是造成特大暴雨的重要原因，因為上游斜壓性的發(fā)展使對流層項發(fā)生折疊，平流層與對流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