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一次辽宁省区域性暴雨的数值模拟研究

蒋大凯  
【摘要】:本文对2004年7月29~30日发生在辽宁地区的一次区域性暴雨过程进行了研究。在对大尺度天气形势进行分析后,确定此次暴雨过程的主要影响系统是河套倒槽。大范围西南气流及低空中尺度急流带来的水汽输送提供了低层水汽条件;中层干冷空气层存在及低层暖湿气流爬升是强对流不稳定能量积累的重要机制;低层低空急流脉动产生的强辐合,高空急流诱发的高层强辐散是本次暴雨天气的直接触发机制;对流层中低层比较大的垂直速度为强对流的触发提供了动力条件。 为进一步揭示出此次区域性暴雨过程的机制,本文应用MM5非静力中尺度模式对本次过程进行了数值模拟,并通过模拟的高空形势场、降雨强度与实况进行对比分析,认为模拟效果较好,基本再现了辽宁大暴雨过程物理量场变化的全貌。利用模式输出的时空较密的资料作诊断分析,研究了辽宁地区的强对流系统的发生发展规律。通过对等熵面的位涡分析,发现了对流层中低层的位涡场大正值区向东移,使得深厚的气旋性环流发展东移。而对流层高层较强位涡低值区,使得高层反气旋环流发展,这样低层与高层相配合,有利于气旋附近的上升气流得以维持和加强。 通过对等压面的位涡分析,发现在暴雨发生发展时,在对流层高层有正位涡向下扰动,在暴雨的发展鼎盛阶段,从对流层中高层到地面形成一个垂直扰动柱;位涡柱对地面气旋的发展有较好的指示性,位涡柱形成时刻前后降水达到最强;当近地面出现负的位涡扰动时,降水随之减弱。 分析表明区域性暴雨出现时Q矢量散度场呈条块状的辐合、辐散区相间分布的形式,并向东移动,反映了中尺度系统移动特性。模拟情况表明在对流层低层Q矢量散度辐合区和辐散区的交界处,伴随有较大的对流性降水,强降水区域轴线走向与Q矢量散度场轴线走向较为一致,对流性降水的强度变化和Q矢量散度场辐合中心强度变化一致。 相对螺旋度变化和强降水的时间演变具有较好的对应关系,大致反映了暴雨及其系统的强弱发展趋势。当相对螺旋度达到最大时,伴随着强对流系统发展,形成强降水。


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