山東半島夏季中β尺度暴雨個例的動力學(xué)機理分析.pdf

1、本文利用常規(guī)的高空、地面觀測資料和UCAR/PSU的MM5第3.6版非靜力模式，對2004年8月5日發(fā)生在山東半島的中β尺度暴雨及與其伴隨的低渦天氣過程進行了數(shù)值模擬和動力學(xué)機理分析。5日白天到夜間山東半島東部出現(xiàn)一次罕見的暴雨過程，文登降水量最大，達(dá)到199.8mm，尤其是5日20～22時2h降水量達(dá)到109.1mm。這次過程降水范圍小，強度大，屬于典型的中β尺度暴雨天氣過程。 利用常規(guī)實況觀測資料進行的天氣學(xué)分析可知：此次天

2、氣過程是在有利的大尺度背景形勢下產(chǎn)生的，即發(fā)生在副高邊緣切變線附近的強對流天氣。副高邊緣及黃海中部的水汽輸送和輻合為暴雨區(qū)提供大量的水汽。由降水的時空分布、衛(wèi)星云圖的演變特征、多普勒雷達(dá)回波的連續(xù)變化，得出這次中β尺度對流系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展的形態(tài)及移動特征、生命期及對山東半島東部的影響。 利用MM5數(shù)值模式的結(jié)果，尤其高時空細(xì)網(wǎng)格的數(shù)值模擬和分析，進一步揭示出： (1)對流不穩(wěn)定的大氣層結(jié)和類似“干線”的特征有利于暴雨發(fā)生

3、暴雨發(fā)生前，山東半島處于較強位勢不穩(wěn)定、黃海中部高能區(qū)和副高邊緣高比濕帶的控制；山東半島附近類似“干線”的特征，儲存了強對流所需的位勢不穩(wěn)定能量，由于切變線的輻合抬升，觸發(fā)了不穩(wěn)定能量的釋放。通過分析TLnP圖可以看出：暴雨中心上空存在東南風(fēng)和西南風(fēng)的垂直切變，較大的對流有效位能和K指數(shù)都非常有利于強對流天氣的發(fā)生。 (2)重力波過程對暴雨的觸發(fā)和加強作用通過分析850hPa散度場的分布發(fā)現(xiàn)：暴雨發(fā)生前，切變線附近出現(xiàn)東北～西南

4、向的約45km寬的散度輻合、輻散交替出現(xiàn)的鏈?zhǔn)椒植?，這揭示了重力波的存在；隨切變線的北抬，這種散度場結(jié)構(gòu)變?yōu)闁|西向，到達(dá)山東半島北海岸；暴雨發(fā)生最強烈時沿輻合、輻散交替出現(xiàn)帶做渦度、散度的垂直剖面，顯示出重力波的垂直結(jié)構(gòu)特征；當(dāng)與重力波對應(yīng)的散度強輻合區(qū)通過威海后，威海出現(xiàn)強對流天氣，可見重力波過程對中尺度暴雨有觸發(fā)和加強作用。威海本站氣壓逐時變化再次證明重力波的存在和對本次暴雨過程的作用。 (3)暴雨的發(fā)生與中β尺度低渦存在正

5、反饋機制中β尺度低渦發(fā)生前山東半島東部己出現(xiàn)較強降水，其隨降水的加強而發(fā)展，隨降水的減弱而減弱，二者存在正反饋機制。同時副高邊緣切變線的強烈發(fā)展、山東半島的地形作用對中β尺度低渦的生成和發(fā)展起重要作用。較強的正渦度和上升運動，對流層的下層輻合、上層輻散，400hPa以下對流不穩(wěn)定層結(jié)是發(fā)展成熟的中β尺度低渦的物理結(jié)構(gòu)特征。 (4)天氣系統(tǒng)垂直結(jié)構(gòu)特征有利于強對流天氣的發(fā)生暴雨中心上空存在強烈的上升運動和正渦度，具有低層強輻合和高