一次华北暴雨过程的维持条件及低涡演变机制研究

论文摘要

本文利用NCEP/NCAR的GFS（Global Forecast System,全球预报系统）资料、卫星雷达和气象站观测资料等,借助WRF模式对2016年7月19日前后发生在华北中南部的一次特大暴雨过程（以下简称为“7·19”暴雨）进行了诊断分析和模拟研究,重点讨论暴雨的维持条件及内部低涡系统的演变机制。“7·19”暴雨发生于有利于华北暴雨维持的“东高西低”形势下,深厚的低值系统和加强北抬的西南急流是此次降水过程的重要影响系统。19日的降水可大致分为两个阶段:前期为太行山区内的槽前暖区降水,后期是低涡产生的螺旋雨带内混合型降水,本文重点关注降水效率更高的后期。环境要素的诊断分析表明天气系统的配合使华北地区始终保持着高层辐散低层辐合的动力条件、极高的假相当位温、基本饱和的水汽条件和极强的水汽输送效率。暖输送带顶端冷暖气团交绥形成的不稳定层结有利于对流产生和降水维持。太行山地形的存在使降水的空间分布更集中,中心雨区累计雨量增大,但不影响总体可降水量,不是造成此次极端降水的主要因素。暴雨过程中低涡逐渐向东北移动,中心涡度先增加至90×10-5/s以上后缓慢下降,呈现可延伸至对流层顶的直立正涡度柱,强度变化主要发生在500hPa以下,涡度中心维持在850hPa附近。低涡的发展维持主要受伸展项和垂直输送项的影响,其中数值较大伸展项是由于低涡中心与强辐合中心空间的重合,垂直输送项反映了高空槽异常发展引发的干侵入现象对低层涡旋的促进和引导作用。低层有利于低涡维持和发展的辐合中心为三种尺度系统叠加而成,其中中尺度系统对辐合中心的强度和位置影响最大。低层大中尺度风场间的辐合也在一定程度上改变了散度分布,使辐合范围变大、强度增强。低层涡旋增长和风场辐合加强间形成正反馈调节,有利于低涡系统和降水过程的维持。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 国内外主要研究进展
•     1.2.1 低涡的合成诊断分析与统计研究
•     1.2.2 低涡个例的结构特性研究
•     1.2.3 低涡个例的发生发展机制研究
•     1.2.4 研究现状总结及问题提出
•   1.3 研究所用资料与主要内容概述
•     1.3.1 数据资料说明
•     1.3.2 研究目的与本文主要内容
• 第二章 暴雨过程概况及环流背景分析
•   2.1 雨情概况
•   2.2 环流背景与主要影响系统
•   2.3 降水的阶段性特征及层结分析
•   2.4 本章小结
• 第三章 暴雨过程的模拟与初步结果评估
•   3.1 WRF中尺度模式简介
•   3.2 模拟试验方案设计说明
•   3.3 暴雨过程模拟结果的初步评估
•     3.3.1 降水特征及变化趋势的模拟效果评估
•     3.3.2 大尺度环流背景特征的模拟效果评估
•     3.3.3 对流系统特征及移动状况的模拟效果评估
•   3.4 本章小结
• 第四章 暴雨维持条件与指示性参量的诊断分析
•   4.1 暴雨维持的大气条件诊断分析
•     4.1.1 动力结构特征及其时空演变
•     4.1.2 热力条件和不稳定状态分析
•     4.1.3 水汽条件分析
•   4.2 地形因素对暴雨维持的影响
•     4.2.1 地形影响降水的理论分析
•     4.2.2 地形敏感性试验的设置及结果
•   4.3 垂直螺旋度与湿位涡对雨区的指示性
•   4.4 本章小结
• 第五章 暴雨低涡的结构特征及发展机制研究
•   5.1 低涡的结构特征与强度演变
•     5.1.1 低涡的水平移动及强度变化
•     5.1.2 低涡的垂直结构特征
•   5.2 低涡结构特征的产生和发展机制
•     5.2.1 涡度收支分析方法介绍及结果说明
•     5.2.2 收支项影响低涡演变的物理机制
•   5.3 多尺度系统耦合的动力机制分析
•     5.3.1 基于Barnes滤波的尺度分离方法介绍
•     5.3.2 尺度分离结果及其物理含义解释
•     5.3.3 多尺度相互作用对低涡和降水的影响机制
•   5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
•   6.1 结论与创新点
•   6.2 存在的问题与今后工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 陈碧莹

导师: 闵锦忠

关键词: 特大暴雨,低涡结构,尺度分离,涡度收支,华北

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 南京信息工程大学

基金: 国家重点基础研究发展计划(973)项目(2013CB430102),国家自然科学基金重点项目(41430427),江苏省高校自然科学重大基础研究项目(11KJA170001)

分类号: P458.121.1

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000354

总页数: 74

文件大小: 12729K

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