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长生命史冷涡影响下天津持续多次的强对流天气的环流背景及个例模拟试验

张楠  
【摘要】:强对流降水是天津地区重要的灾害性天气,为了研究该类天气发生发展的动力学、热力学机制,本文首先利用NCEP再分析资料和Micaps的常规资料对2008年6月22日——7月1日发生在天津地区的强对流降水过程进行了初步分析,结果表明:(1)蒙古冷涡稳定维持并不断分裂冷空气南下,使天津形成了上冷下暖的不稳定层结,触发了强对流天气的发生。(2)高低空急流相互耦合,激发了次级环流,提供了有利的水汽和上升运动条件,非常有利于强对流降水的发生和持续,同时,高低空存在较强的垂直切变,也促进了强降水的发生发展。(3)天津地区强降水一般都伴随着垂直上升运动的发生发展。垂直上升运动发生在涡度场由负值转向正值,以及散度场为高层辐散区,低层辐合区的情况下。(4)在强对流频发的9天里,水汽借助中心位于胶东半岛的反气旋西北侧的西南气流源源不断地向天津地区输送;(5)天津9天平均处于高温高湿状态,为强对流天气的发生积累了足够的能量。伴随着冷涡后部不断分裂冷空气南下,触发了多次强对流天气的发生。(6)温度平流和V分量(即南北风分量)可以较好地反映中高层冷空气侵入的情况,通过分析,此9天对流性天气与冷涡分裂的冷空气有直接关系。 在环流背景分析的基础上,本文还运用WRF中尺度数值模式对6月25日那次过程进行了数值模拟,在模拟结果与实况基本吻合的情况下,利用模式输出的时空分辨率较高的资料,分析了此次强对流天气过程的特征,并对其发生和发展的条件、演变规律及动力机制做出了解释,模拟的结果表明:(1)在强降水发生时刻,低空西南干暖急流与北方的湿冷气流相遇形成露点锋,为此次强对流天气过程提供了一个很有利的触发条件,它的分布特征对强对流云团以及暴雨的发生区域起着至关重要的作用。(2)不稳定能量的累积和释放,在此次强对流降水的发生发展过程中起到了非常重要的作用。(3)螺旋度对强降水落区有较强的预报能力,分析同时显示螺旋度对1小时内的降水预报有一定的指示意义。(4)对湿Q矢量的分析表明,700 hPa湿Q矢量散度场辐合区的存在、位置及强度与强对流降水的产生、落区及强度具有较好的对应关系;非地转湿Q矢量分量的垂直分布揭示了次级环流的方向和强弱,强对流降水位于次级环流的上升支附近。(5)此次强降水区的移动和发展与高低层等熵面的位涡和流场密切相关,在垂直方向上,天津北部地区代表冷空气的正位涡异常区由对流层高层向南向下侵入,使天津中部地区中低层发生正位涡异常,然后在垂直方向上伸展,从而,正位涡异常与上升运动形成正反馈,促进强降水的发展。(6)湿位涡是表征大气稳定度的一个很好的物理量,MPV在降水对应的各个时次始终维持着低层为负值,对应着不稳定区;高层为正值,对应着稳定区的分布。通过对MPV1和MPV2的分析,在此次强对流过程中,既有惯性不稳定和对流不稳定的作用,又有湿斜压不稳定的作用。 最后对这次强对流降水过程做了地形敏感性试验,结果表明地形对气流的辐合,垂直上升运动,以及相当位温的分布都有一定的作用,从而影响强对流天气发生的强度和位置。


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