长江流域低空急流天气过程的数值模拟与诊断分析

论文摘要

2016年6月30日至7月6日,长江流域发生一次伴随低空急流的大暴雨天气过程,此次暴雨具备强度大、持续时间长、降水区域集中的特点,引发严重洪涝灾害,造成巨大经济损失。为加深对低空急流的认识,提高对其预报能力,本文运用WRF模式对此次天气过程进行高分辨率数值模拟,利用最佳模拟结果对此次强降水过程中的低空急流划分阶段,选择时间跨度最长且最为完整的阶段进行具体分析:分析探讨此次低空急流的影响因素和形成机制,同时通过地形敏感性试验探讨地形可能的影响;其次,从水汽、动力、热力、能量方面对该过程进行诊断分析。主要得到以下结论:（1）此次低空急流发生时,东侧为西太平洋副热带高压,西侧则为西南涡。这种“东高西低”的高低压配置为低空急流的形成与发展提供了有利的背景场。高空急流和低空急流的耦合作用是低空急流发展的一个重要背景条件。垂直方向高空动量不断下传为低空系统的发展提供了动力支持,是低空急流发生的一个重要的条件。逆温和垂直风切变之间的正反馈机制是低空急流形成与加强的因素之一。（2）山体在急流生成及发展过程中对气流有摩擦和阻挡作用,这种阻挡作用随着山体地形高度的增加而有所加强,同时山脉的走向会改变原始的风向,使得急流前端超前或滞后。青藏高原有强背风波效应,它的绕流和挤压作用会使得低空气流表现为狭长的带状,使动量更加聚集从而风速增加形成低空急流。（3）湿位涡诊断分析表明:降水前MPV1“上正下负”的配置利于降水的发生,对流层低层MPV1<0、MPV2>0区域可用于预测暴雨中心位置。暴雨发生期间,850hPa高度MPV1<0及MPV1正负值交界等值线密集区与降水带吻合,降水后期由于低空急流仍强烈发展,降水带与850hPa处MPV2大负值区相吻合。（4）通过诊断分析发现:孟加拉湾和南海为此次暴雨提供主要的水汽来源,低空急流充分携带水汽,形成一支强劲的水汽输送带,水汽通量散度的分布能很好对应降水的落区;降水过境时,当正涡度中心向上空发展,降水强度将进一步增强;900hPa1000hPa层大气(（7）值的分布情况完全匹配低空急流区。将诊断分析结果与指数计算结果结合,初步提出了长江流域受低空急流影响的降水预报决策树。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 低空急流定义及分类
•     1.2.2 低空急流的分布
•     1.2.3 低空急流结构与机理研究
•   1.3 主要研究内容和技术路线
• 第二章 资料与方法
•   2.1 研究资料
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 WRF模式及参数化方案介绍
•     2.2.2 WRF试验设计
•     2.2.3 降水评分方法
•     2.2.4 湿位涡诊断介绍
• 第三章 降水实况与模拟结果检验
•   3.1 降水实况
•   3.2 WRF模式模拟结果检验
•     3.2.1 雷达回波对比
•     3.2.2 小时降雨量对比
•     3.2.3 降水评分对比
•     3.2.4 控制试验检验
•   3.3 低空急流阶段介绍
•   3.4 本章小结
• 第四章 低空急流形成和影响机制分析
•   4.1 大气环境场分析
•   4.2 高、低空急流的耦合
•   4.3 动量下传
•   4.4 垂直风切变和逆温的耦合
•   4.5 地形作用
•   4.6 本章小结
• 第五章 暴雨诊断分析及预报
•   5.1 水汽输送
•   5.2 动力条件
•     5.2.1 水平散度与D1值
•     5.2.2 垂直涡度
•   5.3 湿位涡诊断分析
•     5.3.1 湿位涡的水平分布
•     5.3.2 湿位涡的垂直分布
•   5.4 指数分析及应用
•     5.4.1 CAPE值
•     5.4.2 K指数
•     5.4.3 理查逊数
•     5.4.4 降水预报决策树
•   5.5 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 主要结论与讨论
•   6.2 特色与创新
•   6.3 不足与展望
• 参考文献
• 作者简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴哲珺

导师: 包云轩

关键词: 低空急流,暴雨,数值模拟,机制分析,敏感性试验,湿位涡诊断

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 南京信息工程大学

分类号: P458

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000008

总页数: 81

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