山東半島夏季中β尺度暴雨個(gè)例的動(dòng)力學(xué)機(jī)理分析.pdf

1、本文利用常規(guī)的高空、地面觀測(cè)資料和UCAR/PSU的MM5第3.6版非靜力模式，對(duì)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(jìn)行了數(shù)值模擬和動(dòng)力學(xué)機(jī)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(shí)2h降水量達(dá)到109.1mm。這次過程降水范圍小，強(qiáng)度大，屬于典型的中β尺度暴雨天氣過程。 利用常規(guī)實(shí)況觀測(cè)資料進(jìn)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(shì)下產(chǎn)生的，即發(fā)生在副高邊緣切變線附近的強(qiáng)對(duì)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(shí)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(duì)流系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展的形態(tài)及移動(dòng)特征、生命期及對(duì)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(shí)空細(xì)網(wǎng)格的數(shù)值模擬和分析，進(jìn)一步揭示出： (1)對(duì)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(qiáng)位勢(shì)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(chǔ)存了強(qiáng)對(duì)流所需的位勢(shì)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(duì)流有效位能和K指數(shù)都非常有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生。 (2)重力波過程對(duì)暴雨的觸發(fā)和加強(qiáng)作用通過分析850hPa散度場(chǎng)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(chǎng)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(qiáng)烈時(shí)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(duì)應(yīng)的散度強(qiáng)輻合區(qū)通過威海后，威海出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣，可見重力波過程對(duì)中尺度暴雨有觸發(fā)和加強(qiáng)作用。威海本站氣壓逐時(shí)變化再次證明重力波的存在和對(duì)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(jī)制中β尺度低渦發(fā)生前山東半島東部己出現(xiàn)較強(qiáng)降水，其隨降水的加強(qiáng)而發(fā)展，隨降水的減弱而減弱，二者存在正反饋機(jī)制。同時(shí)副高邊緣切變線的強(qiáng)烈發(fā)展、山東半島的地形作用對(duì)中β尺度低渦的生成和發(fā)展起重要作用。較強(qiáng)的正渦度和上升運(yùn)動(dòng)，對(duì)流層的下層輻合、上層輻散，400hPa以下對(duì)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(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生暴雨中心上空存在強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)和正渦度，具有低層強(qiáng)輻合和高