一次变形场背景下的暴雨诊断及数值模拟

论文摘要

2016年7月8日夜至次日上午,豫北在变形场的环流背景下产生暴雨。本文以位涡的视角对本次过程进行了诊断研究,并利用WRF 3.8对2016年7月9日豫北暴雨的风场、温度场和降水量等方面进行精细化数值模拟,进而对太行山地形之于暴雨的形成作用,做了地形的敏感性试验,而后利用WRFDA 3.8做了地面资料的三维变分同化,以期提高模拟水平。最后,总结研究了变形场和地形在本次暴雨过程中的作用。概括起来本文研究的主要内容如下:（1）18日20:00至次日08:00,随着变形场的形成,山西中部高位涡和冷空气向东南移动,豫北地区位涡值逐渐增大,高位涡带来的冷空气与台风和副高带来的暖空气的交汇使对流不稳定性发展,致使强降水产生。9日14:00豫北位涡减小、冷空气减弱、台风减弱以及暖湿空气减弱,随之降水减弱。9日02:00至08:00,豫北在400-600 h Pa呈现1 PVU的高位涡,850 h Pa至地面有水汽的强烈辐合上升运动,最大值位于太行山迎风坡处,且出现在900 h Pa。地形的动力强迫加强了水汽的辐合抬升。豫北暴雨区113.5-116°E在400 h Pa到地面形成次级环流,其上升支触发不稳定能量释放,位置正对应豫北暴雨区。位涡诊断表明,水平位涡平流的动力作用致使9日08:00暴雨区局地位涡增加,而垂直输送项和潜热加热项为负贡献。（2）模拟风场大致模拟出了NCEP风场中的变形场,同时在豫北模拟出了NCEP风场中没有但实际存在的切变线;模拟雨带位置与实况基本相同但暴雨范围偏小。在地形敏感性试验中,降低太行山地形高度后,风场上的切变线位置发生显著改变,豫北温度升高,湿度减小,且高度越低变化越明显,降水也明显减小,太行山背风坡降水增大。地面资料同化后,风场、温度湿度以及降水的模拟水平明显提高。（3）变形场致使700 h Pa出现低涡,地面出现切变线,风场和水汽在暴雨区上空辐合,加之地形动力强迫抬升作用是本次降水形成的重要原因。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究进展
•   1.3 本文各章主要内容
• 第二章 豫北暴雨的位涡分析
•   2.1 引言
•   2.2 资料及计算方法
•     2.2.1 资料
•     2.2.2 计算方法
•   2.3 暴雨实况与环流背景
•     2.3.1 暴雨实况
•     2.3.2 环流背景
•   2.4 等熵位涡分析
•     2.4.1 等熵位涡的水平分布特征
•     2.4.2 等熵位涡的垂直分布特征
•   2.5 位涡的收支分析
•   2.6 本章小结
• 第三章 豫北暴雨的数值模拟
•   3.1 引言
•   3.2 资料与模式
•     3.2.1 资料
•     3.2.2 模式
•   3.3 初步模拟结果分析
•     3.3.1 风场
•     3.3.2 温湿场
•     3.3.3 降水量
•   3.4 地形试验
•     3.4.1 地形对风场的影响
•     3.4.2 地形对温湿场的影响
•     3.4.3 地形对降水量的影响
•   3.5 三维变分资料同化
•     3.5.1 地面同化方案
•     3.5.2 同化效果
•   3.6 本章结论
• 第四章 豫北暴雨形成机制
•   4.1 引言
•   4.2 变形场对暴雨的影响
•     4.2.1 总形变计算
•     4.2.2 总形变分析
•   4.3 地形对暴雨的影响
•     4.3.1 Q矢量计算
•     4.3.2 Q矢量分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 参考文献
• 作者在读期间科研成果简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 裴坤宁

导师: 王磊

关键词: 变形场,等熵位涡,暴雨,豫北,数值模拟

来源: 成都信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 成都信息工程大学

分类号: P456.7;P458.121.1

DOI: 10.27716/d.cnki.gcdxx.2019.000170

总页数: 50

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