一次江淮强暴雨中尺度系统发生发展的数值试验及机制分析

摘要

江淮梅雨暴雨是中国典型的气象灾害之一.淮河流域梅雨期继1991年出现持续性大暴雨造成严重洪涝灾害后,2003年6月~7月又出现了持续性梅雨暴雨异常天气过程.目前中国和国外的许多气象学者对江淮梅雨暴雨曾作了大量有意义的工作,取得了许多积极的成果.然而,由于观测资料及其梅雨天气自身内在作用的复杂性,至今还未能完全认识其发生、发展和演变的机制,尤其对于中小尺度天气过程的规律还需要更深入的研究.利用美国新一代中尺度天气和研究数值模式(WRF),对发生在2003年7月4日的江淮梅雨强暴雨过程进行了数值模拟.模拟结果很好地描述了本次强暴雨及其中尺度系统发生、发展的时空演变过程.运用高时空分辨率的模式结果,从热力、动力结构、湿有效能量和湿位涡等多个角度,着重分析讨论了对这次天气过程有直接影响的低空急流、中尺度低涡等中尺度系统,探讨了影响这次天气过程的中尺度系统的发生、发展特征和物理机制,试图为更进一步的研究和暴雨预报提供一些依据.该文的研究结果表明,中尺度低空急流、高空扰动对中尺度低涡系统的发生发展有加强和促进作用;低层辐合和高层辐散是降水系统的发展的动力条件.中尺度低涡的动力、热力结构配置有利于其快速发展.湿有效能量的积聚和输送为强降水的发生、发展提供了充分的物质条件;由于沿陡立等熵面的空气上滑运动,因倾斜涡度发展造成了中尺度低涡系统垂直涡度迅速增加,促进了低涡的快速加强,形成强对流系统,导致强暴雨过程的发生.中尺度低涡在安徽东部移动过程中的

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1长江流域梅雨期暴雨研究回顾

1.2中尺度天气系统的研究

1.3中尺度对流系统的发生发展

1.4湿位涡理论和湿有效能量研究

1.5中尺度对流系统的数值模拟研究

1.6论文研究的目的、意义及内容、方法

第二章中尺度数值预报模式(WRF)

2.1中尺度数值模式(WRF V1.3)简介

2.2 WRF模式动力框架(WEF V1.3)

2.3模式物理方案

2.4模式程序结构与计算流程

第三章“03.7”强暴雨过程分析及数值结果检验

3.1江淮强降水天气过程特征

3.2模拟实验设计方案

3.3数值结果检验

3.4本章小结

第四章中尺度系统热力动力结构的数值分析

4.1中尺度系统模拟的热力动力场分析

4.2高低空急流及中尺度低涡

4.3中尺度低涡结构分析

4.4水汽条件分析

4.5本章小结

第五章强暴雨过程湿位涡及倾斜涡度发展

5.1湿位涡及倾斜涡度发展理论

5.2等压面上湿位涡分析

5.3湿等熵面气压分布演变特征

5.4中尺度低涡倾斜涡度发展分析

5.5本章小结

第六章中尺度低涡暴雨过程湿有效能量特征分析

6.1湿有效能量及其收支方程

6.2湿有效能量Amk的形势场分析

6.3湿有效能量Amk的空间分布特征

6.4湿有效能量Amk及湿有效总能量的时间序列特征

6.5湿有效能量收支项的讨论

6.6本章小结

第七章结论与讨论

7.1本文结论

7.2尚待解决的问题

参考文献

致谢