“1008”甘肃省暴雨过程干侵入的模拟与诊断研究

【摘要】：本文首先用FNL客观再分析资料和常规地面观测资料,对2010年8月7日发生在甘肃省的短时大暴雨过程进行了分析,发现其大尺度环流背景为：7日20时之前,副热带高压与大陆高压连为一体,位置偏北,强度偏强,稳定维持在我国中东部地区。高压周围的顺时针气流,将来自太平洋的暖湿水汽沿着贵州、重庆、四川一带,输送到陕南、甘肃中南部地区。7日20时,副高与大陆高压断裂,甘肃省位于两高压之间的鞍形场上,主导偏南气流,有利于大暴雨的发生；而100hPa的南亚高压持续多天在90°E以西；700hPa低空受低空切变线、倒槽、热带低压以及西风带上的短波槽等多种尺度系统的共同影响,造成了此次大暴雨。 结合风云卫星TBB资料和雷达资料,进一步诊断各个物理量后分析发现,黄河流域水汽条件充足,暴雨区中低层存在着强的不稳定层结,维持着一个高能、饱和、潜在不稳定的环境,有利于大暴雨的产生和维持。从湿焓平流场分析也发现,高湿焓区是不稳定能量聚集区,可以提前12h做出能量累积和未来强降水落区的预报。此次过程中高空急流的作用亦不可忽视,暴雨发生在急流出口区南侧正散度上升区。在高空急流出口区北侧出现的下沉气流把高空锋区的冷空气带下,而急流南侧的上升气流则将低层的暖湿气流带到高层,由此形成次级环流,有利于高低层和南北侧的冷暖空气联通,进行热量交换。高原中尺度地形对此次暴雨起着重要作用。 利用中尺度非静力模式WRFV3.2对此次过程进行数值模拟,在得到较理想结果的基础上,利用高精度的输出资料分析后发现,非地转湿Q矢量、Z一螺旋度以及湿位涡对暴雨的发生发展都有很好的指示作用,其时间的演变与降水强度的变化具对应一致。暴雨产生时垂直运动为上升运动和下沉运动相间分布的特点,这就形成了南北方向上的次级环流圈,暴雨区就出现在环流圈的上升支附近。暴雨增幅的主要原因是湿位涡斜压相起重要作用,而暴雨发生前则同时存在对流不稳定和对称不稳定层结,为暴雨的发生提供了不稳定能量,而斜压性不稳定是重要的激发机制。 基于模式输出的高分辨率资料,本文诊断位涡、相对湿度等物理量后发现此次暴雨过程中存在“干侵入”现象,并且干侵入对暴雨发生发展具有重要影响。从对流层高层高值位涡区中不断分裂出位涡扰动中心,沿等相当位温密集带向南下滑,造成低层位涡扰动加强。暴雨落区北侧存在一个向北倾斜的相当位温随气压减小的通道,对比分析同时此的MPV2分布发现,此通道内均为MPV20区域,根据倾斜涡度发展理论,干侵入沿这个通道下滑使得低层涡度发展。此外,干侵入在风场以及温度场上也有明显的表现特征。