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《南京信息工程大学》 2007年
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台风外围强暴雨的发生发展及其增强和维持机制研究

王亦平  
【摘要】: 在2000年12号台风(Prapiroon)影响期间,其外围对淮河流域东北部造成了一次罕见的特大暴雨。本文利用非静力平衡的中尺度模式ARPS(V5.2),使用1°×1°NCEP再分析资料,运用ADAS三维同化系统对雷达回波、红外云图进行了同化,然后进行了48小时数值模拟,并设计了四个敏感性试验。通过对几种不稳定、CVV、水平垂直环流与中尺度深湿对流系统之间关系的诊断分析,揭示了本次台风外围异常暴雨形成的内在机理。研究结果表明: (1)对流云团的演变分为三个阶段:分别是30日01~12时、30日13~23时、31日00~06时。四条对流带在响水交汇,一是高空槽前的对流系统向东南方向移动;二是沿西南低空急流方向的西南.东北对流带;三是响水偏南方向生成的对流带;四是响水东南方向沿海地区生成向西北移动的对流带。 (2)中低层对流不稳定是深湿对流系统发生的先决条件,深湿对流系统的中低层还是斜压不稳定、条件对称不稳定,而对应中高层必须有斜压不稳定和条件对称不稳定。由于低层存在辐合,使得周围湿空气向暴雨区集中,对流单体在响水汇聚,且发生合并增强,从台风左前方向响水输送对流不稳定能量,是暴雨区对流不稳定重新建立和加强的重要机制。 (3)深湿对流系统的高层西(北)侧为负MPV_2柱,东(南)侧为正MPV_2柱。深对流系统中惯性不稳定柱总是伴随强的惯性稳定柱,且惯性不稳定与惯性稳定相间分布。深湿对流系统西(南)侧为负CVV柱,而东(北)侧为正CVV柱,负CVV柱对深湿对流单体起激发作用。 (4)四个敏感性试验分别揭示了潜热加热、台风、高空槽、副高使对流不稳定区范围扩大,并使对流不稳定的高度升高,加强了台风向暴雨中心输送的高能舌,向暴雨中心输送更多的不稳定能量;增加大气中高层斜压性,使对称不稳定加大;加强低层辐合和低层水汽通量散度辐合、并增强对流单体上升运动;增加水平θ_e梯度和风垂直切变,产生深的负CVV柱。 (5)潜热加热能够引起热成风调整,并驱动中尺度环流,产生中尺度辐合线和β中尺度涡旋。台风、高空槽、副高等天气系统对中尺度辐合线和β中尺度涡旋的激发也有显著的影响,对对流单体起组织和加强的作用;促使暴雨中心附近垂直方向顺切变环流的生成,补充对流单体加强和发展所需的干冷气流,增强高低空急流及非地转性,使高低空急流的耦合加强,从而加大风垂直切变,增加高层惯性不稳定,加大低层惯性稳定,导致高层辐散和低层辐合均加强,并产生正涡度柱,形成散度与涡度相互耦合的动力机制。
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