暴雨和沙尘暴过程中干侵入的作用及其与凝结潜热的关系

论文摘要

本文采用地面高空常规资料,以及T213数值预报资料,对2003年7月4-5日发生在江淮地区的一次梅雨锋暴雨过程和2004年3月27-28日的一次沙尘暴过程的影响系统及其可能机制进行了初步的诊断分析,以及采用NCEP全球谱模式资料,利用中尺度数值模式MM5（V3）对这两次过程进行数值模拟。在模拟较理想的基础上,利用数值模拟输出的较密的时空资料探讨这两次过程发生发展的特征和机理。通过对这两次过程中相对湿度及位势涡度的诊断分析,发现这两次过程中存在“干侵入”现象,并且“干侵入”的发生、发展对这两次过程具有重要影响。在梅雨锋过程中干侵入与副高的共同作用下,相当位温在江淮地区上空形成中层窄高低层宽的形势,有利于不稳定能量在中低层积蓄,在中高层释放;当干侵入增强,这种形势呈垂直状,更有利于能量的积蓄和释放,产生很强的上升运动。在沙尘暴过程中,对流层高层干空气自对流层顶折叠附近扇状下沉至地面冷锋后,对流层高层干空气在远离气旋一侧倾斜下探的高度最低;在靠近气旋一侧垂直下探。在靠近气旋一侧的冷锋为下滑冷锋,有很强的对流运动;在远离气旋一侧为上滑冷锋,对流运动不强;在暖锋有强上升运动。在这两次过程中凝结潜热的释放和干侵入的下探分别引起温度场增温和降温,温度场的改变引起高度场的改变,当扰动温度场上层为正扰动温度和下层为负扰动温度将产生负扰动高度;当扰动温度场上层为负扰动温度和下层为正扰动温度将产生正扰动高度。高度场的改变引起风场的改变,当扰动高度场形成南高北低的形势将产生正扰动西风分量,使西风增强;当扰动高度场形成南低北高的形势产生将负扰动西风分量,使西风减小。从而使扰动西风分量和水平风切变的密集带变得更密集,进而引起干侵入的增强和低层的气旋与低涡的发生发展以及增强。

论文目录

• 摘要
• Abstract（英文摘要）
• 目录
• 第一章 引言
• §1.1 研究意义和研究进展
• §1.2 数值模式在研究中的运用
• §1.3 研究目的和研究内容
• 第二章 梅雨锋暴雨过程的物理量诊断分析
• §2.1 暴雨实况与基本天气形势场
• §2.1.1 降水实况
• §2.1.2 环流特征
• §2.1.3 小结
• §2.2 中尺度数值模拟和诊断分析
• §2.2.1 模式主要参数设定
• §2.2.2 粗网格输出资料结果分析
• §2.2.3 细网格输出资料结果分析
• §2.2.4 小结
• §2.3 水汽条件
• §2.3.1 水汽通量和水汽通量散度
• §2.3.2 小结
• §2.4 不稳定能量分析
• §2.5 中尺度涡柱的形成与强对流运动
• §2.6 低空急流和高空急流
• §2.7 视热源和视水汽汇的分析
• §2.7.1 视热源和视水汽汇的计算
• §2.7.2 计算结果分析
• §2.8 暴雨过程中干侵入的分析
• §2.8.1 干侵入的基本概念及物理量表示
• §2.8.2 干侵入分析和凝结潜热之间的关系
• 第三章 沙尘暴过程的物理量诊断分析
• §3.1 天气形势场分析
• §3.1.1 沙尘天气过程
• §3.2 中尺度数值模拟和诊断分析
• §3.2.1 模式主要参数设定
• §3.2.2 模拟结果
• §3.3 西风风场诊断分析
• §3.4 涡度诊断分析
• §3.5 垂直速度诊断分析
• §3.6 不稳定能量分析
• §3.7 水汽通量和水汽通量散度分析
• §3.8 视热源和视水汽汇的分析
• §3.9 位势涡度分析
• §3.9.1 位势涡度水平分布特征
• §3.9.2 干侵入分析
• §3.9.3 分析干侵入与潜热之间的关系
• 第四章 主要结论和讨论
• §4.1 主要结论
• §4.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附图