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长江下游梅雨锋中尺度涡旋统计分析与模拟研究

谷文龙  
【摘要】: 应用近年来长江下游地区常规观测、加密观测资料和遥感资料,结合数值同化模拟结果,统计1998~2005年长江下游地区梅雨期与暴雨相关的中尺度低涡的基本活动规律,包括低涡的源地、移动路径、持续时间、尺度及关联的对流活动等,绘制可区分尺度和对流活动的低涡源地和移动路径图。在此基础上选取一定数量的低涡进行合成分析和诊断,研究长江下游地区有利于中尺度低涡发生的天气形势和环境条件,并利用模式输出的高时空分辨率资料,从垂直向基流二次切变、干侵入等中尺度方面对低涡进行诊断分析,揭示中尺度低涡发生发展机制和影响暴雨的作用。得到主要结论如下: (1)长江下游地区中尺度低涡的源地在大别山地区,水平尺度尺度多在100km~400km之间,垂直尺度一般在1000hPa到700hPa的高度层内。低涡生成后的移动路径有两类,一类沿东北方向移动,在山东北部沿海入海,另一类沿东南方向移动,在江苏南部到浙江北部沿海入海,在陆地上的生命期一般小于48h小时。约70%以上的低涡因激发一次或多次强中尺度对流系统发展而产生强降水,暴雨区主要发生在低涡的南侧或东南侧,与中低空暖湿气流相关。进一步对低涡形成的天气形势和环境条件分析表明,90%以上的低涡是生成于槽底和槽前,槽前的涡度平流输送是低涡形成的必要条件之一。高低层急流配置、低层水汽输送、低层锋区和地形的存在都对低涡的生成起到至关重要的作用。 (2)大部分低涡降水区基本流场都存在二次切变或者非线性切变,而这种情况正是涡旋Rossby波产生的物理根源,因此涡旋Rossby波对于低涡暴雨系统的发生、发展和移动的物理机制有极其重要的意义。研究结果表明:当垂直向基流风速二次切变U_(ZZ)>0,且高层200hPa附近引导气流比较强时,低涡移向东北偏东;当垂直向基流风速二次切变U_(ZZ)<0,且中层急流比上下层略强,即U_(ZZ)绝对数值很小,低涡移向东南偏东;当垂直向基流风速二次切变U_(ZZ)<0,且中低层急流相对于高层急流很强的时候,低涡移向西南向;当垂直向基流在中层的急流很强,上下急流不明显时,低涡移向西或西偏北。 (3)利用模式输出的高分辨率网格资料对2003年6月21日12时至23日12时(UTC)发生在江淮地区的一次梅雨锋低涡暴雨过程进行模拟,就干空气侵入及其对低涡发展的作用进行了分析研究。结果表明,此次低涡发展过程中有明显的干侵入,且干侵入对低涡的发展产生重要作用:干侵入将对流层高层高位涡带入低层,促进低层低涡发展,继而引起降水增强。


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