双西南低涡分析及其数值模拟

发布时间：2020-03-28 18:54

【摘要】：位于我国西南地区的中尺度西南低涡,在造成我国夏半年主要暴雨天气系统中,其重要性位居第二。本文利用NCEP-FNL逐6小时资料、中国自动气象站与CMORPH降水产品融合的逐时降水资料以及日本MTSAT-2气象卫星观测资料,采用天气学诊断方法和中尺度数值模式WRF,通过分析2011年8月4-5日和2010年7月16-17日四川盆地双西南低涡过程,揭示了双西南低涡的结构特征,并对其热力学及动力学机制进行了诊断分析和数值模拟,得到以下结论:(1)本文给出了明确的双西南低涡定义。即所谓的双西南低涡就是,在欧亚天气图上,我国西南地区为一西南低涡,但在小范围的区域天气图上,这个西南低涡则表现为由两个更小中尺度的气旋性涡旋所构成;两个更小中尺度的气旋性涡旋必须是由先于它们出现的同一个中尺度西南低涡分裂而产生;两个更小中尺度的气旋性低涡的中心位置都必须位于我国西南地区(26 33°N,100 108°E)。(2)2011年8月4-5日,四川盆地存在双西南低涡现象。双西南低涡的两个低值系统的水平空间尺度并不相同,一个较大的中尺度低涡C1位于巴中附近,另一个较小的中尺度低涡C2位于凉山附近。在卫星云图上,与双西南低涡中心对应的两个中尺度对流云团进一步证实了双西南低涡是真实存在的。同时,受来自孟加拉湾和南海的水汽影响,在双核西南低涡存在的典型时段,在低涡C1和低涡C2之间产生了一明显的东北-西南向雨带。(3)2011年8月4-5日双西南低涡的主要天气形势是,双西南低涡生成于高空急流右侧和500hPa高空槽前,同时在西太副高、热带气旋和西南气流的共同影响下,双西南低涡缓慢东移。涡度收支诊断分析表明,水平辐合辐散项和涡度垂直输送项对低涡C1的形成和发展起主要作用,水平辐合辐散项和扭转项对低涡C2的发生发展有主要作用。此外,WRF模式对双西南低涡及其降水天气过程具有较好的模拟能力,模拟结果表明此次双西南低涡共维持了20个小时。(4)双西南低涡现象并非孤例。通过分析2010年7月16-17日四川盆地另一次典型双西南低涡过程,发现在此次双西南低涡中,一个较大中尺度低涡位于九龙附近,另一个较小中尺度低涡位于阆中附近。在环流形势上,2010年7月16-17日双西南低涡位于高空急流右侧和500hPa长波槽前,西太副高和热带气旋有利于双西南低涡的发生发展。(5)WRF也能够较好地模拟出2010年7月16-17日四川盆地双西南低涡产生,演变到东移(消亡)的整个过程。双西南低涡从生成、演变到东移(消亡)可以分为4个阶段,在酝酿时期,7月16日16时,四川盆地上存在一西南低涡C5;在初生阶段,7月16日17时,低涡C5分裂为低涡C6和C7,双西南低涡较为浅薄;在发展阶段,7月16日18时-7月16日22时,低涡C6和C7继续发展;当双西南低涡两个中心更明显时,双西南低涡进入成熟阶段,低涡C6和C7区内的空气接近饱和,双西南低涡具有明显的暖湿结构特征,双西南低涡中心附近存在两个强的垂直上升运动中心;7月17日03时,双西南低涡消散。从初生到消散,双西南低涡共维持了10个小时。(6)通过对2010年7月16-17日四川盆地双西南低涡进行敏感性试验表明,青藏高原和云贵高原的大地形以及潜热释放对双西南低涡形成和发展有重要作用。高原大地形主要影响了双西南低涡的位置和移动方向,潜热释放与双西南低涡之间存在反馈作用,对双西南低涡生成和维持起主要作用。
【图文】：

位势高度场,单位,和风,矢量

图 3-1 NCEP-FNL700hPa 位势高度场（等值线，单位：gpm）和风场（矢量箭头，单位：m.s-1）：（a）2011 年 8 月 4 日 00 时，（b）2011 年 8 月 4 日 06 时，（c）2011 年 8 月 4 日 12 时，（d）2011 年 8 月 4 日 18 时，（e）2011 年 8 月 5 日 00 时，（f）2011 年 8 月 5 日 06 时。图 3-1 给出了 2011 年 8 月 4 日 00 时至 8 月 5 日 06 时（世界协调时 UTC，下同）欧亚大陆上的 700hPa 天气形势。由图可见，从 8 月 4 日 00 时到 8 月 5日 06 时近 30 个小时里，整个欧亚大陆的天气形势稳定少变。8 月 4 日 00 时（图3-1（a）），中高纬度地区环流比较平直，在我国黑龙江省伊春附近有一个闭合的低值中心，从该低值中心伸向我国的渤海有一槽线。西太副高压呈带状分布，其脊线位置偏北。在副高南侧有一热带气旋，，其主要位于我国东海海面上。需要强调的是，在我国的西南地区有一个明显的西南低涡，受副热带高压及热带气旋的影响，其位置稳定少动。图 3-1（b）的天气形势和图 3-1（a）相比，变化不大。到了 8 月 4 日 12 时，位于四川盆地上的西南低涡与过去 12 小时相比，位置有所东移，此时位于海上的热带气旋也开始向东北移动，此时位于我国西南地区的西南低涡仍然存在。8 月 4 日 18 时和 8 月 5 日 00 时，除了高纬度的低值系统有所

天气图,西南低涡,四川盆地,位势高度场

第 9 页共 49 页图 3-2 NCEP-FNL700hPa 位势高度场（等值线，单位：gpm）和风场（矢量箭头，单位：m.s-1）：（a）2011 年 8 月 4 日 00 时，（b）2011 年 8 月 4 日 06 时，（c）2011 年 8 月 4 日 12 时，（d）2011 年 8 月 4 日 18 时，（e）2011 年 8 月 5 日 00 时，（f）2011 年 8 月 5 日 06 时。其中，C、C1、C2、C3 和 C4 分别代表低涡的位置。为了进一步揭示四川盆地西南低涡的细微结构，图 3-2 给出了紧邻四川盆地的区域天气图。由图 3-2（a）可见，2011 年 8 月 4 日 00 时，四川盆地存在一个西南低涡 C，但是，6 小时后（图 3-2（b）），此单一西南低涡的形状开始发生变化，其中，在四川省巴中（31.9°N，106.7°E）附近表现为一个明显的低值中心C1；在四川省凉山州（28.0°N，101.0°E）附近出现了一不太明显的气旋性小涡
【学位授予单位】：成都信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P434

【参考文献】