基于LAPS同化技术的北京“721”暴雨数值模拟及地形敏感性研究
发布时间：2021-08-04 15:55
本文利用LAS局地气象数据融合系统和WRFV3.2中尺度数值模式,融合自动站、雷达、探空和卫星等多源观测资料,对暴雨过程进行了高分辨数值模拟和地形敏感性研究。首先利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）再分析资料、“风云”气象卫星红外亮温数据和高分辨的数值模拟资料对北京“721”特大暴雨进行了多尺度特征分析。结果表明：北京“721”暴雨发生在河套低涡、低槽冷锋、副热带高压、高低空急流和“韦森特”台风等系统相互作用的天气背景下；数值模拟能较好地再现暖区及冷锋降水的时空分布,中尺度对流系统的形成、发展及组织化过程。本文设计了6组地形敏感性试验,细致分析了北京及其周边地区复杂地形与“721”暴雨间的相互作用,对比了不同高度地形对“721”暴雨降水分布、地表温度和地面风场的影响。结果表明：（1）地形高度不断下降,北京地区地形辐合线减弱,暖湿汽流深入腹地,强降水中心减弱,局地总降水量减少,后期冷锋迅速东移,地表温度显著下降。（2）地形高度不断上升,北京地区地面风场气旋性辐合减弱,地形辐合线则反而增强,更多水汽被拦截,强降水中心增强,后期冷锋东移受阻,局地地表温度平稳变化,暖湿气流持续输送和高大地形...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＬＡＰＳ与中尺度模式循环同化示意图??２．２数值实验方案介绍??２．２．１
暴雨的多尺度天气学特征进行了细致分析，本章我们将利用ＷＲＦ模式的??地形敏感性试验，对比分析出华北地区复杂地形对北京＂７２１＂暴雨过程的??重要影响。如图４．１所示，地形敏感性试验的模拟区域为（１０９０－１２０化，３６°－??４３０Ｎ），主体为华北平原、内蒙古高原和黄±高原，整个模拟区域地形高??度大体由东南向西北递増。??北京位于华北平原的西北边缘，北部为燕山山脉和内蒙古高原，西南??部为太行山山脉和黄±高原，东南部为华北平原和潮海湾。北京市中也海??拔４３．７１米，而其西南部和北部山区的地形高度甚至能达到１２００米Ｗ上，等??地形高度线非常密集（图４．１）。同时北京地属北温带亚湿润气候区，夏季地??面盛行东南风，因而北京是典型迎风坡地形，有利于产生特大暴雨。??：??１１０〇Ｅ?１１３？Ｅ?１１?占。Ｅ?￣￣１１９？Ｅ。??图４．１模拟区域地形高度图（等值线、填色；单位：ｍ）??２７??
?山区从整个模拟区域来看５０ｍｍ＾＾ｉｌ上的强降水带集中位巧１１４Ｍｌ７．５化，??３９Ｍ１°Ｎ），即对应于北京西南部的太行山区（见图４．１）地形等高线密集的区??欺试验Ｅｘｐ＿０．５由于地形作用被削弱了５０％烟４．２巧，因而２００ｍｍＷ上的??极端降水区面积显著减小，而５０ｍｍ！＾上的强降水区则在山西北部和南部??有显著增强。山西北部对应着内蒙古高原区１４００米的一个东西走向高地??（图４．１），由于太行山脉地形作用下降，使得水汽得深入内蒙古高原迎风??坡前，导致了山西北部的降水显著加强。山西南部则为黄止商原东南部的??吕梁山区和太行山区，由于地形高度的下降，使得此区对于偏南低空急流??的水汽引导作用减弱，不至于将水汽都引导至北京平原，因而山西南部山??区迎风坡有较强的降水中也。试验Ｅｘｐ＿０．１己经将原有的地形高度下降至??了０．１倍调４．２ｃ），北京地区的迎风坡效应大大减弱，２００ｍｍ极端段降水区??己经消失不见
【参考文献】：
期刊论文
[1]北京“7.21”特大暴雨过程中尺度系统的模拟及演变特征分析[J]. 周玉淑,刘璐,朱科锋,李建通. 大气科学. 2014(05)
[2]台风韦森特对季风水汽流的“转运”效应及其对北京“7·21”暴雨的影响[J]. 徐洪雄,徐祥德,张胜军,付志康. 大气科学. 2014(03)
[3]局部地形对北京“7.21”特大暴雨影响的数值研究[J]. 王宁,张立凤,彭军,关吉平,匡帅帅. 暴雨灾害. 2014(01)
[4]2012年7月21日北京特大暴雨过程的水汽输送特征[J]. 王婧羽,崔春光,王晓芳,崔文君. 气象. 2014(02)
[5]河套气旋发展东移与北京721暴雨的关系[J]. 孟雪峰,孙永刚,萨日娜,袁慧敏,哈斯. 气象. 2013(12)
[6]2011年6月湖南两次暴雨过程的中尺度特征对比分析[J]. 陈红专,叶成志,唐明晖. 气象. 2013(12)
[7]高空急流在北京“7.21”暴雨中的动力作用[J]. 全美兰,刘海文,朱玉祥,程龙. 气象学报. 2013(06)
[8]导致“7.21”特大暴雨过程中水汽异常充沛的天气尺度动力过程分析研究[J]. 廖晓农,倪允琪,何娜,宋巧云. 气象学报. 2013(06)
[9]LAPS资料在WRF模式中的应用[J]. 彭军,张立凤,邓冰. 热带气象学报. 2013(06)
[10]“7·21”北京特大暴雨成因分析（Ⅰ）:天气特征、层结与水汽条件[J]. 孙明生,李国旺,尹青,牛震宇,高黎明. 暴雨灾害. 2013(03)
博士论文
[1]对一次大别山中尺度强对流系统的水分循环过程和非绝热加热过程的分析研究[D]. 汪小康.南京大学 2011
硕士论文
[1]CMA陆面数据同化系统（CLDAS）产品评估[D]. 龚伟伟.南京信息工程大学 2014
[2]中国区域多源主被动微波遥感土壤湿度产品融合研究[D]. 庄媛.南京信息工程大学 2014
[3]基于LAPS/STMAS的多源资料融合及应用研究[D]. 张涛.南京信息工程大学 2013
[4]LAPS同化GPS/PWV资料在中尺度分析与暴雨预报中的应用研究[D]. 张晶.南京信息工程大学 2013
[5]基于LAPS的上海市中尺度天气分析和同化技术研究[D]. 唐玉琪.南京信息工程大学 2012
[6]一次暖区暴雨形成机制的数值试验与诊断分析[D]. 刘蕾.南京信息工程大学 2011
[7]LAPS系统对多种探测资料的融合及在GRAPES模式中的应用研究[D]. 刘春文.兰州大学 2011
[8]华南暖区暴雨中尺度对流系统的观测分析与诊断研究[D]. 张晓美.中国气象科学研究院 2008
本文编号：3321984
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＬＡＰＳ与中尺度模式循环同化示意图??２．２数值实验方案介绍??２．２．１
暴雨的多尺度天气学特征进行了细致分析，本章我们将利用ＷＲＦ模式的??地形敏感性试验，对比分析出华北地区复杂地形对北京＂７２１＂暴雨过程的??重要影响。如图４．１所示，地形敏感性试验的模拟区域为（１０９０－１２０化，３６°－??４３０Ｎ），主体为华北平原、内蒙古高原和黄±高原，整个模拟区域地形高??度大体由东南向西北递増。??北京位于华北平原的西北边缘，北部为燕山山脉和内蒙古高原，西南??部为太行山山脉和黄±高原，东南部为华北平原和潮海湾。北京市中也海??拔４３．７１米，而其西南部和北部山区的地形高度甚至能达到１２００米Ｗ上，等??地形高度线非常密集（图４．１）。同时北京地属北温带亚湿润气候区，夏季地??面盛行东南风，因而北京是典型迎风坡地形，有利于产生特大暴雨。??：??１１０〇Ｅ?１１３？Ｅ?１１?占。Ｅ?￣￣１１９？Ｅ。??图４．１模拟区域地形高度图（等值线、填色；单位：ｍ）??２７??
?山区从整个模拟区域来看５０ｍｍ＾＾ｉｌ上的强降水带集中位巧１１４Ｍｌ７．５化，??３９Ｍ１°Ｎ），即对应于北京西南部的太行山区（见图４．１）地形等高线密集的区??欺试验Ｅｘｐ＿０．５由于地形作用被削弱了５０％烟４．２巧，因而２００ｍｍＷ上的??极端降水区面积显著减小，而５０ｍｍ！＾上的强降水区则在山西北部和南部??有显著增强。山西北部对应着内蒙古高原区１４００米的一个东西走向高地??（图４．１），由于太行山脉地形作用下降，使得水汽得深入内蒙古高原迎风??坡前，导致了山西北部的降水显著加强。山西南部则为黄止商原东南部的??吕梁山区和太行山区，由于地形高度的下降，使得此区对于偏南低空急流??的水汽引导作用减弱，不至于将水汽都引导至北京平原，因而山西南部山??区迎风坡有较强的降水中也。试验Ｅｘｐ＿０．１己经将原有的地形高度下降至??了０．１倍调４．２ｃ），北京地区的迎风坡效应大大减弱，２００ｍｍ极端段降水区??己经消失不见
【参考文献】：
期刊论文
[1]北京“7.21”特大暴雨过程中尺度系统的模拟及演变特征分析[J]. 周玉淑,刘璐,朱科锋,李建通. 大气科学. 2014(05)
[2]台风韦森特对季风水汽流的“转运”效应及其对北京“7·21”暴雨的影响[J]. 徐洪雄,徐祥德,张胜军,付志康. 大气科学. 2014(03)
[3]局部地形对北京“7.21”特大暴雨影响的数值研究[J]. 王宁,张立凤,彭军,关吉平,匡帅帅. 暴雨灾害. 2014(01)
[4]2012年7月21日北京特大暴雨过程的水汽输送特征[J]. 王婧羽,崔春光,王晓芳,崔文君. 气象. 2014(02)
[5]河套气旋发展东移与北京721暴雨的关系[J]. 孟雪峰,孙永刚,萨日娜,袁慧敏,哈斯. 气象. 2013(12)
[6]2011年6月湖南两次暴雨过程的中尺度特征对比分析[J]. 陈红专,叶成志,唐明晖. 气象. 2013(12)
[7]高空急流在北京“7.21”暴雨中的动力作用[J]. 全美兰,刘海文,朱玉祥,程龙. 气象学报. 2013(06)
[8]导致“7.21”特大暴雨过程中水汽异常充沛的天气尺度动力过程分析研究[J]. 廖晓农,倪允琪,何娜,宋巧云. 气象学报. 2013(06)
[9]LAPS资料在WRF模式中的应用[J]. 彭军,张立凤,邓冰. 热带气象学报. 2013(06)
[10]“7·21”北京特大暴雨成因分析（Ⅰ）:天气特征、层结与水汽条件[J]. 孙明生,李国旺,尹青,牛震宇,高黎明. 暴雨灾害. 2013(03)
博士论文
[1]对一次大别山中尺度强对流系统的水分循环过程和非绝热加热过程的分析研究[D]. 汪小康.南京大学 2011
硕士论文
[1]CMA陆面数据同化系统（CLDAS）产品评估[D]. 龚伟伟.南京信息工程大学 2014
[2]中国区域多源主被动微波遥感土壤湿度产品融合研究[D]. 庄媛.南京信息工程大学 2014
[3]基于LAPS/STMAS的多源资料融合及应用研究[D]. 张涛.南京信息工程大学 2013
[4]LAPS同化GPS/PWV资料在中尺度分析与暴雨预报中的应用研究[D]. 张晶.南京信息工程大学 2013
[5]基于LAPS的上海市中尺度天气分析和同化技术研究[D]. 唐玉琪.南京信息工程大学 2012
[6]一次暖区暴雨形成机制的数值试验与诊断分析[D]. 刘蕾.南京信息工程大学 2011
[7]LAPS系统对多种探测资料的融合及在GRAPES模式中的应用研究[D]. 刘春文.兰州大学 2011
[8]华南暖区暴雨中尺度对流系统的观测分析与诊断研究[D]. 张晓美.中国气象科学研究院 2008
本文编号：3321984
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