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《南京信息工程大学》 2012年
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一次南方暴雨过程的中尺度对流系统发展演变机制研究

高松  
【摘要】:我国南方处在较低纬度,既受到西风带系统影响,又受到热带地区天气系统的影响,地形复杂、海陆热力差异较大,是中尺度对流系统的多发区,预报难度非常大。本文利用NCEP/NCAR全球客观分析资料,FY-2E卫星TBB资料以及中尺度数值模式WRFV3.2对2010年6月18日—19日发生在江南及华南北部的一次暴雨过程进行了数值模拟,并探讨了引发这次暴雨的中尺度对流系统发展演变机制。 分析发现,850hPa西南涡和切变线的形成与维持是影响此次暴雨产生的中尺度系统,前期MCC从形成到成熟,以低涡降水为主,后期圆形MCC转为带状MCSs,主要为切变线降水。雨带附近高、低空急流相耦合,为大范围水平涡度的产生提供了较好的背景场。此外,来自孟加拉湾和南海的水汽为中尺度对流系统和暴雨的生成提供了有利的条件。 通过对暴雨阶段的风场的垂直切变分析发现,雨区附近的垂直切变形成了很强的水平涡度,而水平涡度造成的旋转对应垂直环流的上升支可触发暴雨的产生。垂直方向上u、v不同的分布可形成不同的垂直环流,低涡与切变线附近的水平涡度有明显的差异,这种差异导致暴雨形成的原因不同,低涡暴雨主要由v的垂直切变造成,切变线暴雨主要由u、v的垂直切变共同作用,v的垂直切变引起的次级环流构成了沿切变线的东西向雨带,u的垂直切变沿纬向的不均匀性引起的垂直运动与切变线上MCSs的生成、发展和多雨团的形成关系密切。由涡度收支方程分析可知:低涡、切变线降水中心附近的正倾侧项远大于其他项,且有明显的差异。低涡的水平涡度向垂直涡度的转换由(?)v/(?)0决定,切变线的由-(?)u/(?)p0决定,水平涡度向垂直涡度转换以及水平涡度造成的环流对暴雨的影响不可忽略。同时,在MCC转化为MCSs时,x方向的水平涡度逐渐发展成在雨区南部正,北部负的配置,这种配置有利于上升运动的发展和MCSs的形成。 利用Q矢量、连续方程以及数值模拟结果分析得知,水平涡度的水平梯度与垂直运动密切相关,对降水预报和垂直速度的诊断具有很好的指示意义。 在MCC的生成发展阶段,等熵位涡在风场的气旋式扰动之下,表现为由分散到集中,由弱变强,MCC云团发展至成熟时,强位涡扰动区域呈现类似圆形的形状,形成了MCC成熟期典型的近圆形的云罩。成熟期位涡高值区的向东移动是MCC转变为MCSs的前期反应,同时也是MCC转变为MCSs的物理机制。 成熟期的MCC强对流中心以外中高层上升、低层下沉有利于大范围冷云盖的形成维持;相比于MCC,成熟期的MCSs北部中高层下沉,抑制了高层冷云盖的形成。
【学位授予单位】:南京信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:P458.121.1

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