台风外围强暴雨的发生发展及其增强和维持机制研究

【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。