山东半岛夏季中β尺度暴雨个例的动力学机理分析

论文摘要

本文利用常规的高空、地面观测资料和UCAR/PSU的MM5第3.6版非静力模式,对2004年8月5日发生在山东半岛的中β尺度暴雨及与其伴随的低涡天气过程进行了数值模拟和动力学机理分析。5日白天到夜间山东半岛东部出现一次罕见的暴雨过程,文登降水量最大,达到199.8mm,尤其是5日20～22时2h降水量达到109.1mm。这次过程降水范围小,强度大,属于典型的中β尺度暴雨天气过程。 利用常规实况观测资料进行的天气学分析可知:此次天气过程是在有利的大尺度背景形势下产生的,即发生在副高边缘切变线附近的强对流天气。副高边缘及黄海中部的水汽输送和辐合为暴雨区提供大量的水汽。由降水的时空分布、卫星云图的演变特征、多普勒雷达回波的连续变化,得出这次中β尺度对流系统的发生、发展的形态及移动特征、生命期及对山东半岛东部的影响。 利用MM5数值模式的结果,尤其高时空细网格的数值模拟和分析,进一步揭示出: (1) 对流不稳定的大气层结和类似“干线”的特征有利于暴雨发生暴雨发生前,山东半岛处于较强位势不稳定、黄海中部高能区和副高边缘高比湿带的控制;山东半岛附近类似“干线”的特征,储存了强对流所需的位势不稳定能量,由于切变线的辐合抬升,触发了不稳定能量的释放。通过分析TLnP图可以看出:暴雨中心上空存在东南风和西南风的垂直切变,较大的对流有效位能和K指数都非常有利于强对流天气的发生。 (2) 重力波过程对暴雨的触发和加强作用 通过分析850hPa散度场的分布发现:暴雨发生前,切变线附近出现东北～西南向的约45km宽的散度辐合、辐散交替出现的链式分布,这揭示了重力波的存在;随切变线的北抬,这种散度场结构变为东西向,到达山东半岛北海岸;暴雨发生最强烈时沿辐合、辐散交替出现带做涡度、散度的垂直剖面,显示出重力波的垂直结构特征:当与重力波对应的散度强辐合区通过威海后,威海出现强对流天气,可见重力波过程对中尺度暴

论文目录

• 0 前言
• 1 山东半岛040805暴雨大尺度环境场特点分析
• 1.1 山东半岛发生暴雨的环流场特征和气候背景分析
• 1.2 天气背景和实况分析
• 1.3 大尺度环流特征
• 1.4 暴雨过程降水的分布特征
• 1.5 大尺度背景下水汽输送和水汽辐合特征
• 1.6 卫星云图和雷达回波的中尺度对流特征
• 1.6.1 中尺度对流云团特征
• 1.6.2 中尺度对流回波特征
• 2 040805暴雨过程的数值模拟与动力学分析
• 2.1 MM5模式三层嵌套网格的模拟实验设计与结果的初分析
• 2.1.1 数值模拟实验设计
• 2.1.2 数值模拟结果的初分析
• 2.2 040805暴雨过程环境场动力学特征的模拟分析
• 2.2.1 热力不稳定能量分析
• 2.2.2 对流有效位能CAPE分析
• 2.2.3 动力机理分析
• 2.2.3.1 涡度分析
• 2.2.3.2 散度分析
• 2.3 040805暴雨过程中的低涡生成、发展分析
• 2.3.1 中β尺度低涡生成演变分析
• 2.3.2 半岛地形及渤海海峡对中β尺度低涡系统发展的影响
• 2.3.3 中β尺度低涡的垂直结构特征
• 2.3.4 中β尺度低涡与暴雨的关系
• 2.4 大暴雨中心对流活动的动力和热力分析
• 2.4.1 垂直速度和风场结构
• 2.4.2 涡度、散度的结构
• 2.4.3 相当位温和比湿的结构
• 3 结论和讨论
• 3.1 结论
• 3.2 讨论
• 参考文献