青藏高原东部和四川盆地强对流降水的数值模拟

发布时间：2020-08-08 02:53

【摘要】：本文利用常规观测资料、卫星产品和降水融合产品,采用中尺度数值模式(WRFv3.4),分别对2010年高原东部一次强降水过程、2015年和2016年高原涡东移影响下的四川盆地两次强降水过程进行综合分析和数值模拟。从宏观天气背景、环流形势和强对流发生条件,微观上云的微物理结构和微物理转化分析三次强对流降水的宏微观演变特征。同时,对比分析了两次高原涡影响下四川盆地强对流降水云宏微观演变特征及降水形成机制的差异。结果表明:三次强降水过程发生的天气背景相似,都是在副热带高压西伸北抬、冷空气随中高纬短波槽过境、低空有切变线辐合、以及西南气流带来大量水汽的有利天气形势下发生。相比较而言,15年副热带高压发展比16年更强烈。同时,15年四川盆地强降水过程水汽更充足,水汽辐合更强,降水量也更多。15年个例高原涡东移时逐渐减弱,四川盆地高低空存在不相连的正涡度中心,当较弱的高原涡尤其是8km处的高原涡移到四川盆地时,弥补了中层正涡度的空白,使四川盆地高低空涡度中心相连,垂直气流加强,云团得以发展,从而产生强降水。16年个例高原涡较深厚、强度较大,东移过程中并没有减弱。四川盆地高低层正涡度较弱,当较强高原涡移到四川盆地时,高层带来冰晶,中层带来丰富的雪晶,在有利的天气形势下,四川盆地低层涡度加强,与中高层东移的高原涡相连,云中微物理转化释放潜热,垂直气流进一步加强,云团不断发展,最终产生强降水。15年个例由于水汽条件较16年个例丰富,低层云水含水量更大,过冷云水发展更高,冰相粒子垂直分布高于16年个例,冰晶含水量最大值也大于16年个例。16年个例高原涡东移同时,与高原涡伴随的对流云团向四川盆地输送雪晶,雪晶含水量最大值比15年个例大。16年四川盆地对流云团中雪晶丰富,雪晶转化为霰的过程活跃,霰含水量大于15年个例。高原东部和四川盆地降水过程中,雨水的主要来源都为霰融化,雨水开始通过雨水收集云水增长。霰主要通过碰并云水和雨水增长,16年高原涡东移时带来大量雪晶,所以16年个例霰的源项中雪的转化做出了重要贡献。冰晶都是通过云水冻结产生、凝华增长,但16年个例由于过冷云水较少,导致云水冻结转化项远小于凝华增长项,15年个例云水冻结和凝华增长项则相当。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P426.6
【图文】：

累积降水量,站点,单位,降水量

９６．３ｍｍ。此外，８月７日０８时至８日０８时，甘南州卓尼县降水量达到５８．３ｍｍ，逡逑定西的安定地区为５５．０ｍｍ，fi南的峨县为５０．９ｍｍ，临兆县为４４．８ｍｍ，白银逡逑的会宁县为４１．９ｍｍ。图３．１即为甘肃省南部２０１０年８月７日０８时至８日０８逡逑时各个站点的２４小时累积降水量图，可以看到降水主要发生在２ｋｍ以上的山逡逑坡上。逡逑逦，一＿—＾逡逑１００Ｅ逦１０２Ｅ逦１０４Ｅ逦１０６Ｅ逦１Ｑ８Ｅ逡逑ｉ邋ｉ逦ｉｒｒ逡逑图３．１邋２０１０年８月７日０８时至８日０８时站点２４小时累积降水量；逡逑降水量单位ｍｍ，阴影为地形高度，单位ｋｍ。逡逑１３逡逑

甘南,模拟区域,个例,方案

的全球５ｍ、２ｍ、３０ｓ地形数据，输出时间分别为６０ｍｉｎ、３０ｍｉｎ、ｌＯｍｉｎ，逡逑垂直方向为0地形跟随坐标，分２７层。粗网格为细网格提供边界条件，模式区逡逑域如图３．４所示。三层区域采用相同的参数方案，ＲＲＴＭ长波辐射方案，Ｄｕｄｈｉａ逡逑短波辐射方案，Ｍｏｎｉｎ－Ｏｂｕｋｈｏｖ近地面层方案，Ｎｏａｈ陆面过程方案，ＹＳＵ边逡逑界层方案，ＧＤ集合方案，微物理方案选用Ｍ－Ｙ方案。图３．４为甘南地区个例逡逑模拟区域。逡逑９０＾逦ｌＯＣ＾Ｅ逦１１０°￡逦１２０＊Ｅ逡逑图３．４甘南地区个例模拟区域逡逑１７逡逑

等值线图,累积降水量,等值线,区域

３．３．１降水模拟分析逡逑此次模拟较好的模拟出了暴雨落区、强降水中心和降水量级。模拟的强降逡逑水主要发生在８月７日２０时至８日０２时，这与实况相吻合。图３．５邋（ａ）为模逡逑式模拟的第三层区域８月７日０８时至８日０８时２４邋ｈ累积降水量。从图中可以逡逑看出降水落区与实况（图１）相符，模拟出的强降水中心１坐标为（３４．１°Ｎ、逡逑１０４．２°Ｅ）、与实况降水中心东山乡（３３．８°Ｎ、１０４．２ｏＥ）相差０．３个炜度，降水逡逑中心２坐标为（３４．４°Ｎ、１０３．７°Ｅ）与代古寺（３４．１°Ｎ、１０３．６°Ｅ）相差约０．４个逡逑经纬度，两个强降水中心与实况非常接近。其次两个强降水中心量级约为１００逡逑ｍｍ，与东山乡９６邋ｍｍ和代古寺９４邋ｍｍ基本吻合。逡逑图３．５邋（ｂ）为７日２０时至８日０５时逐小时累积降水量，红线为东山乡逐逡逑小时累积降水量，黑线为模拟的降水中心１逐小时累积降水量。可以看出，模逡逑拟的降水于７日２１时开始，８日０２时结束，累积降水量达１０７ｍｍ；而东山乡逡逑强降水主要发生在７日２１时至８日０３时

【参考文献】