一次台风特大暴雨的中尺度数值模拟分析

论文摘要

应用NECP／NCAR每日四次全球再分析资料作为输入背景场，采用MM5V3非静力中尺度模式对一次台风登陆后的特大暴雨过程进行模拟，通过对模式以及再分析资料物理量场的诊断发现：前期暴雨是台风气旋环流本身在倒槽顶部由于气流辐合作用造成的，南风气流占主导作用，属于暖区对流降水；后期暴雨由于北方冷空气的南下以及新台风的加入，偏东风气流占了主导作用，暖区对流降雨和锋面降雨共存。台风减弱阶段，由于冷空气以及新台风环流的影响，造成高低空急流的转向以及强度变化，改变了水汽和能量的传输路径，使得垂直上升运动中心产生分裂和偏移，造成了强雨区的南北位移以及强度变化；降雨中心的南北位移还和水汽输送的通道密切相关，强雨区始终位于低层风场切变曲率最大的地区，这里是水汽的最大辐合上升运动区。另外，暴雨落区也是地形作用紧密相关，强降雨中心位于山脉东侧。天气形势演变都是和中尺度波动发生发展紧密相联的，通过滤波可以揭示这些天气现象的内在机制：台风气旋、冷空气等中尺度系统相互作用，产生中α、中β等多尺度波动，是这次暴雨的主要影响系统，中β尺度滤波揭示了暴雨天气系统的演变情况；将中尺度滤波和精细化模式输出背景场相结合进行分析，可以发现暴雨后期，由较弱的中尺度系统相互作用产生的中α尺度天气系统对南部暴雨起到主导作用，是一种新的中尺度分析的有效方法。中α尺度波动也是对强降雨有利的天气系统，是一种空间尺度较小的波动，水平尺度在100～300km的波动其垂直尺度也比较小，在850hpa表现为强烈的辐合运动，而一般在500hpa就可以表现出和低层环流位相相反的环流形式。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 台风概述
• 1.2 台风研究现状
• 1.3 本文研究的目的和意义
• 第二章 模式介绍
• 2.1 MM5中尺度模式简介
• 2.2 本文 MM5中尺度模拟参数说明
• 第三章 降雨及天气形势分析
• 3.1 降雨实况及模拟结果分析
• 3.1.1 台风登陆后影响介绍
• 3.1.2 降雨实况及模拟结果的比较分析
• 3.2 环流形势分析
• 3.3 风场分析
• 3.3.1 高低空急流分析
• 3.3.2 模拟风场配合降雨条件分析
• 3.3.3 水平纬向风动量分析
• 3.3.4 小结
• 3.4 冷空气影响分析
• 第四章 地形对内陆台风暴雨的影响
• 第五章 模拟诊断分析
• 5.1 散度和涡度分析
• 5.2 垂直运动
• 5.3 水汽通量和水汽通量散度
• 5.4 小结
• 第六章 中尺度滤波
• 6.1 中尺度滤波介绍
• 6.1.1 中尺度滤波方法的发展和应用
• 6.1.2 Barnes中尺度滤波方法介绍
• 6.2 大尺度环流局限性分析
• 6.3 利用NCEP/NCAR格点资料进行的滤波分析
• 6.3.1 中β尺度滤波参数介绍
• 6.3.2 滤波分析
• 6.3.3 小结
• 6.4 利用MM5模拟结果进行滤波分析
• 6.4.1 中α尺度滤波参数介绍
• 6.4.2 中尺度数值模式输出结果数据处理
• 6.4.3 利用MM5模拟结果进行的滤波分析
• 6.4.4 小结
• 第七章 结论和讨论
• 参考文献
• 致谢