《“985”华南暴雨中尺度系统发展结构和机理的数值模拟与诊断分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《“985”华南暴雨中尺度系统发展结构和机理的数值模拟与诊断分析（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、兰州大学 硕士学位论文 “98.5”华南暴雨中尺度系统发展结构和机理的数值模拟与诊 断分析 姓名：文莉娟 申请学位级别：硕士 专业：大气科学 指导教师：程麟生 20030501 摘要 华南是著名的季风区，特大暴雨洪涝发生频数居全国之首，严重威胁 着人民的生命财产，因此华南暴雨研究具有重要的学术意义利经济价值。 尽管对华南暴雨的研究取得了些成果，但是对r 丁强华南暴雨过科的形成 机理 l I 中尺度结构特扯了解还不是非常清楚，蹦此我们特选取华南暴雨试 验捕获的华南1 9 9 8 年5 月2 3 2 4 日( 简称“9 8 5 ”) 的暴雨过稃作为研究 个例，以我国T 。分析场资料和华南暴雨资料库
2、中的实时探空资料和地面 观测资料为初始场资料，利用非静力中尺度模式M M 5 对“9 8 5 ”华南暴 雨过程进行了数值模拟和诊断分析研究，主要研究成果如下： 1 高层南亚高雁、中层5 0 ( 3 h P a 短波槽过境、地面冷锋羊南海季风爆发及中 尺度低涡的相互作川是这次暴雨发生的犬、中尺度环流条件。模拟结果 成功地再现了“9 8 ，5 ”华南暴雨的大尺度利中尺度天气系统的发展和演 变。造成此次暴雨的中尺度系统具有暖心高湿结构高空辐散，低空辐 合及对应的强上升运动年气旋性涡柱是造成这次暴雨的动力学机制。低 空偏南气流对这次暴雨的产生和发展起着重要的作川。 2 模拟结果分析表明：混合冰相显式物
3、理方案比其它方案模拟的降水更接 近实际情况；雪没有 【 现在云微物理量场的乖直分布中，这有可能是华南 降水一种特有的云物理过程。南风带来的充足的水汽车热量为云的发展 提供先提条件，在有利的热力动力条件互相作川F 促使云的发展加强。 3 动力学诊断分析显示：总涡源场与涡度场对应一致，高值中心位于降水 上空；在组成总涡源各项中水平绝对涡度平流项平扭转项是负贡献，垂 直涡度平流项和敌度项为正贡献。 4 热力学诊断分析说明：降水区与视热源0 1 和视水汽汇0 2 高值区对应一 致，Q 1 和Q 2 的分布一致，说明水汽凝结为系统发展提供能量。地面涡 动通量和各层的次网格尺度涡动使高层冷却低层加热，此物
4、理过程对 降水系统对流发展是有利的。垂直作用项对Q 1 和Q 2 的贡献起主要作用， 这也表明强上升运动对暴雨的产生起着重要作 I ； j 。 5 湿位涡( M P V ) 诊断显示：降水区位于负M P V 的下方，负M P V 的趋势 走向与降水医的一致。湿位涡的分量M P V 2 对M P V 起主要作用。质量 强迫和热力强迫共同作用引起湿德涡异常变化，它们的作j H 大小相当， 说明在研究暴雨时，不可忽略冈降水造成的质虽强造。分析表明造成本 次暴雨的成闪巾包括湿对称不稳定和对流不稳定两种机制。 本文尚有一些不足：四维同化技术未能在模拟试验中使川；没进行可 移动细网格区域的嵌套：没有根据这
5、次暴雨的实际情况而对降承参数阀进 行调整试验 没有进行敏感试验和地形对比试验。 A b s t r a c t S o u t hC h i n ai s t h ef a m o u sm o l l s o o na r e aa n dt h eo c c u r r i n go fh e a v y r a i n f a l l si st h em o s tf r e q u e n ti nC h i n a H e a v y r a i n f a l l sh a z a r dl i v e sa n d b e l o n g i n g so fp e o p l
6、 e ，S Ot h es t u d yo f S o u t hC h i n ar a i n f a l l si sv e r yw o r t h y - I n o r d e rt ou n d e r s t a n df u l l ym e c h a n i s m so fh e a v yr a i n f a l l si nS o u t hC h i n a ，w e s e l e c t e dt h eh e a v yr a i n f a l le v e n to c c u r r i n gf r o m2 3t o2 4M a y19 9 8
7、 ( “9 8 5 ”) w h i c hw a so b s e r v e dd u r i n gt h ep e r i o do fT o r r e n t i a lR a i n f a l lE x p e r i m e n to v e r t h eb o t hs i d e so ft h eT a i w a nS t r a i ta n dA d j a c e n tA r e a ( H U A M E X ) t os t u d y W e u s e dt h em e s o s c a l em o d e fM M 5 t 0s i m u
8、l a t et h i sr a i n f a l l a n du s e dt h eo u t p u t d a t at os t u d yO nt h et h e r m o d v n a m c s T h em a i nr e s u l t sa r ef o l l o w i n g ： 1 ，j l h eS o u t hA s i ah i g hO i lh i g hl e v e l s 、t h es h o r tw a v e t r o u g ho n5 0 0 h P a 、t h e c o l df r o n to ng r o
9、u n d 、a n dt h em e s o s c a l ev o r t e xa r el a r g es c a l ea n dm e s o s c a l e c i r c u l a t i o n so ft h i sr a i n f a l lT h es i m u l a t e dr e s u l t ss u c c e s s f u l l yr e a p p e a r e dt h e d e v e l o p m e n to fl a r g es c a l ea n dm e s o s c a l es y s t e m s
10、T h em e s o s c a l es y s t e m h a st h ew a r ma n dw e tc o r e ，D i v e r g e n c eo nh i g hl e v e l s 、c o n v e r g e n c eo nl o w l e v e l sa n da s c e n d i n gm o t i o na sw e l la st h ec y c l o n i cv o r t i c i t ya r et h ed y n a m i c m e c h a n i s m s 。T h es o u t hf l o
11、 ww a s i m p o r t a n tf o r t h i sr a i n f a l l 2T h es i m u l a t e dp r e c i p i t a t i o nu s i n gt h em i x e di c ep h a s ep h y s i c a ls c h e m eW a S t h eb e s t T h e r ew a sn os n o wi nt h er e s u l t s ，a n di tw a sp o s s i b l et ob eo n e p a r t i c u l a r c l o u d
12、f i e l do fS o u t hC h i n a T h ee v o l v e m e n to fc l o u d sa n d f a v o r a b l et h e r m o d y n a m i c sb e n e f i t e de a c ho t h e r , H e a ta n dv a p o rt r a n s p o r t e d b yt h es o u t hs t r e a mw e r et h ep r e m i s eo f t h i sr a i n f a l l ，a n dl a t e n th e a
13、 tm a d e v e r t i c a lm o t i o ns t r e t c h e dh i g h 3T h ev o r t i c i t yc h a n g er a t ew a si d e n t i c a lw i t ht h e v o r t i c i t y , T h eh i g hv a l u e c e n t e ro ft h ev o r t i c i t yc h a n g er a t ew a sa b o v et h ep r e c i p i t a t i o n i nt h ef a c t o r s
14、o fc o n t r i b u t i n gt ot h e v o r t i c i t yc h a n g er a t e ，t h e h o r i z o n t a la d v e c t i o no f a b s o l u t ev o r t i c i t ya n dt h ed i s t o r t i o nt e r ma r et h en e g a t i v ec o n t r i b u t i o n ，a n d t h et r a n s p o r to ft h ev e r t i c a l v o r t i c
15、i t ya n dt h ed i v e r g e n c et e r ma r ep o s i t i v e c o n t r i b u t i o n 4T h ea p p a r e n th e a ts o u r c e Q1a n dt h ea p p a r e n tm o i s t u r es i n kQ 2a r ei d e n t i c a l a n db o t ha b o v ep r e c i p i t a t i o n T h el a t e n th e a tp r o v i d e dt h ee n e r g
16、 yf o rt h e d e v e l o p m e n to f t h i ss y s t e m T h ee d d yf l u xo ng r o u n da n dt h es u b g r i ds c a l e e d d yh e a t e d a i ro nu p p e rl e v e l sa n dc o o l e da i ro nl o wl e v e l s ，w h i c ha r e f a v o r a b l et ot h ec o n v e c t i v ed e v e l o p m e n to fs y s t e m s T h ev e r t i c a lt e r m sd u e t ov e r t i c a lm o t i o na r ei m p o r t a n tb o t hi nQ la n dQ 2 5T h ep r e c i p i t a t i o nw a su n d
