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一次暴雪天气的数值模拟及诊断分析

张广周  
【摘要】: 本文采用NCEP全球谱模式和常规地面高空观测资料以及MM5中尺度数值模式系统的模拟结果,对2006年1月18~19日发生在河南省的一次暴雪天气过程的影响系统及基本机制进行了初步的诊断分析。分析发现,这次降雪过程是受冷空气和西南暧湿气流共同影响造成的;500hPa贝加尔湖以东冷涡、南支槽、700hPa暧式切变线、西南风急流是这次暴雪天气过程的直接影响系统;同时发现此次暴雪过程中存在干侵入现象,干侵入的发生发展对暴雪具有重要作用,干侵入沿等相当位温密集带向下伸展,引起温度场发生扰动,诱发中低层气旋涡度增强,有利于强降水的发生、发展;暴雪期间出现了高、低空急流,一方面,低空急流有利于暧湿空气输送,高空急流造成冷空气平流;另一方面,高低空急流耦合产生的次级环流下沉支有利于干冷空气下传,上升支促使低层暧湿空气抬升,配合有利于上升运动的低层辐合、高层辐散场,造成强降水的发生、发展。 模拟结果分析发现,细网格模式较好地模拟出了河南省这次暴雪过程的降水区走势和南北两个降水中心位置及降水量强度。在成功模拟的基础上,利用模式输出的时空分辨率较高的资料,对此次降雪的水汽条件、温度条件、不稳定条件、风场条件等一些物理量进行了分析。结果表明,中低层水汽的辐合作用是暴雪天气发生的必不可少的条件;降雪形成条件比降雨较为复杂,主要是因为温度条件不同;河南省上空逆温层的上界对应西南气流,下界对应东北气流,这种流场配置对降雪最有利;总螺旋度和局地螺旋度的变化对降雪的强度有很好的指示意义;湿位涡这一物理量不仅表征了大气动力、热力属性,而且考虑了水汽的作用,与暴雨过程中起主导作用的是正压位涡(MPV1)不同,斜压位涡(MPV2)在这次降雪过程中作用大于正压位涡(MPV1)。 最后对这次暴雪过程进行了数值模拟敏感试验,分别探讨了不同的显式方案、不同的模式水平分辨率、不同的地形高度条件下,MM5模式对这次暴雪过程中降水区走势、降水中心位置及强度的模拟能力,结果表明,只有选取合适的方案,模拟结果才能达到最佳的效果。 通过对这次暴雪天气的分析研究,初步揭示了河南省冬季暴雪过程中尺度系统的发生、发展和结构演变特征,为暴雪天气的预报提供了参考依据。


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