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2009年5月一次山东暴雨的数值模拟研究

朱刚  
【摘要】:本文分析了2009年5月9日-10日发生在山东北部的春季暴雨过程的环流形势以及水汽条件。在2009年5月9日1200UTC高层新疆北部有一倾斜的低槽,冷空气顺势南下。在暴雨发生之前,584dagpm等位势高度线猛地向西北发展,起到了对上游系统的阻塞作用。中层青藏高原地区为强低压中心,其东侧为狭长的低压带,在低压带内有风切变。低层有水平的切变线及横槽,地面有强风切变及锋面的形成。降水区域850hPa的相对湿度基本大于90%,南部的水汽输送有两条线路。 利用中尺度模式WRF对这次暴雨过程进行了模拟,并利用模式输出的高分辨率资料对该过程进行了诊断分析。结果表明:该次降水主要发生于低空东北气流和西南气流的大尺度切变线处,切变线附近有中尺度涡旋生成,涡旋南侧的风向和风速不连续造成的辐合是暴雨初期增幅的直接影响系统。这次暴雨给山东地区高青县造成的灾害最大。文中重点分析造成降水初期增幅过程的系统。这次降水增幅过程的直接影响系统是低空西南风的风速辐合。辐合中心南侧,低层有一较强的偏南入流,偏南风动量在对流区域被强烈的上升运动输送至中高层,而后在对流中心北侧形成一较强的偏南风出流。低空急流的风速辐合是这次降水增幅过程的不稳定触发机制,辐合最初发生在锋区南侧的暖区内。暴雨的突然增强与对流中心南侧低层辐合中心的北移并与低层正涡度区合并有直接的对应关系。低层正垂直相对涡度极大值区与降水的位置有直接的对应关系。对流层中低层的小的偏南风急流中心在降水加强的时候加强。 利用完全形式的涡度方程分析造成垂直方向相对涡度局地变化的原因。发现水平平流作用及扭转项是造成局地涡度变化的主要原因。另外,扭转作用中两项的重要性有很大的不同。利用陈忠明等(2009)提出的新型散度方程分析了高青地区附近水平散度发展的原因。结果表明:该处散度的发展主要是由位能及动能作用项引起的,动量场项与该项的作用相反;另外,次级环流项使低层辐合,高层辐散。 利用Gao等(2004)提出的非均匀饱和理论,分析了山东地区暴雨初期的位温、相当位温和广义位温,理查逊数、湿理查逊数和广义理查逊数。结果表明,广义位温和广义理查逊数在暴雨区域的异常更明显,能更好地判断出暴雨中心的位温异常和不稳定。 利用质量螺旋度因子、广义位温平流梯度因子、湿热力平流梯度因子及动力学涡度矢量因子对暴雨的落区进行诊断,结果表明这些因子对该次降水落区和强度均有较好的诊断效果。


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