2003年8月川西暴雨过程的数值模拟研究

论文摘要

我国地处典型季风气候区,东亚夏季风暴雨灾害十分频繁。我国幅员辽阔,加上地形复杂,降水的情况也比较复杂。其中,位于青藏高原东侧的四川盆地西部地区就存在一个和地形密切相关的在气候学上孤立的范围很小的暴雨（文中简称川西暴雨）中心,这个地区降水天气对应的环流背景、降水的主要时段以及降水类型等都与同纬度的东部地区存在着一定的差异,本文将对这个地区的降水性质作一些研究。中国科学院大气物理研究所发展的有限区域η?坐标数值模式（AREM）正是针对我国的复杂地形所设计的区域暴雨数值模式,是研究陡峭地形区域暴雨的有效工具。本论文主要应用这个区域模式对川西暴雨过程进行数值模拟研究,本文的主要结论如下:1、本文首先采用NCEP资料和我国的台站资料等分析了川西暴雨过程对应的天气背景以及局地的热力和动力条件,进一步证实了该地区暴雨天气对应的大尺度环流背景及局地大气性质具有以下特征:1)当南亚高压的强度偏强,中心位置偏东,脊线位置偏北时,为川西暴雨发生提供了有利的高层辐散场。西太平洋副热带高压偏西偏北,这样的形势有利于把水汽输送到位于西南内陆的四川盆地。2)在降水时期,川西局地的低层大气具有高温高湿的特征,大气层结是潜在不稳定的;四川盆地上空的低层大气气压偏低,而高层气压偏高,同时对流层高、中、低空的纬向风场呈现强东风-弱西风-偏东气流的垂直结构的特征,这样的动力场配置有利于低层辐合,高层辐散。2、采用台站资料为初值的模拟结果较好地再现了2003年8月的天气过程,表明该模式能够描绘复杂地形强迫的川西暴雨过程。模式结果的分类合成分析说明陆-气通量交换和川西的复杂地形共同决定了该区域大气的日变化特征。3、暴雨前川西地区原有的湿度场对川西暴雨有十分重要的影响。潜在不稳定能量的产生和累积很大程度上取决于局地大气初始的热力状况。短期降水的水汽可以由四川盆地内部的水汽提供,降水的水汽聚集主要依靠局地高水汽含量和风场辐合。4、局地陆面向上的潜热通量对川西降水有着重要作用。虽然下垫面的潜热通量提供给大气的水汽量并不多,但它在低层大气中的分布特点能够在一定程度上影响大气的层结稳定性,增加对流有效位能的积累,造成更有利于降水的

论文目录

• 摘 要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.1.1 我国暴雨的分布特征
• 1.1.2 暴雨天气的研究进展及现状
• 1.2 川西降水的研究现状
• 1.2.1 川西降水的分布特征
• 1.2.2 川西暴雨的分类
• 1.2.3 影响川西降水的主要因子
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本文的研究内容
• 1.5 论文的研究目的、意义
• 第二章 2003 年8 月川西地区天气分析
• 2.1 2003 年8 月川西的降水状况
• 2.2 2003 年8 月大尺度环流和天气系统的变动状况
• 2.3 局地大气的特征
• 2.3.1 湿度
• 2.3.2 温度
• 2.3.3 假相当位温和对流有效位能
• 2.3.4 气压
• 2.3.5 风场
• 2.4 本章小结
• 第三章 AREM 简介
• 3.1 引言
• 3.2 动力框架
• 3.3 网格分布形式
• 3.4 模式的边界条件
• 3.5 保形正定的物质传输方案
• 3.6 AREM 的发展简史
• 3.7 AREM 模式的主要特点
• 第四章 AREM 对2003 年8 月降水过程的模拟分析
• 4.1 AREM 对2003 年8 月降水过程的模拟结果
• 4.2 对几场典型暴雨过程的模拟
• 4.2.1 “8.3”暴雨个例
• 4.2.2 “8.9”暴雨个例
• 4.2.3 “8.26”暴雨个例
• 4.2.4 “8.30”暴雨个例
• 4.3 大尺度环流场的模拟状况
• 4.4 温湿场的模拟状况
• 4.5 风场的模拟状况
• 4.6 本章小结
• 第五章 川西地区降水过程相关要素的日变化特征
• 5.1 气压场的演变特征
• 5.2 风场的日变化特征
• 5.3 散度、涡度的演变特征
• 5.4 温湿场的日变化特征
• 5.5 对流有效位能的演变特征
• 5.6 本章小结
• 第六章 川西暴雨对初值的敏感性
• 6.1 不同初值对川西暴雨的数值模拟研究
• 6.1.1 不同初值对2003 年8 月降水的模拟
• 6.1.2 不同初值资料的比较
• 6.2 相关分析
• 6.3 合成初始场的数值试验
• 6.4 初始湿度场对川西地区降水的影响
• 6.4.1 局地初始湿度对川西降水的影响
• 6.4.2 川西外围地区的水汽对川西降水的影响
• 6.5 本章小结
• 第七章 下垫面水汽通量输送等对川西暴雨的影响
• 7.1 陆气潜热通量交换对暴雨的影响
• 7.1.1 地表潜热通量所造成的大气状态的改变
• 7.1.2 陆气潜热通量对川西降水的影响
• 7.2 凝结潜热释放对川西暴雨的影响
• 7.3 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 本文的主要结论
• 8.2 讨论和下一步工作设想
• 参考文献