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本文利用多普勒雷达基资料的三维网格化数据,设计了基于风暴体的风暴三维追踪算法,对2007年~2009年珠江三角洲地区风暴活动进行追踪。对风暴活动按季节、逐月、日变化进行统计分析,发现以广州为中心的大城市群区是珠江三角洲强对流风暴活动的中心区域,前汛期(3~6月)对流风暴经过广州市区有增强发展的趋势,而在后汛期(7~9月)风暴单体在广州市区则受到抑制。“5.7”珠江三角洲大暴雨就是一个在前汛期,对流风暴移入广州显著增强的个例。广东省区域加密站、地面高空常规观测、卫星反演、多普勒天气雷达和风廓线资料等对“5.7”暴雨进行多尺度天气诊断分析。
通过分析发现,“5.7”大暴雨天气没有直接的触发天气系统,但其临近的粤北地区却由于两广北部交界长时间存在干线不断地制造强对流单体,东传合并形成强降水带,产生干冷出流边界沿着河道地形,和中低层引导气流反向南下,激发强烈对流,形成风暴的“逆向传播”。”间接触发和逆向传播两大因素导致预报员无法能够抓住更长的提前量发出预报。通过分析发现,对流层中低层和上部分别两支干冷气流在700百帕附近汇合形成后部入流,制造强烈的干冷气团下沉出流,并激发强烈对流。短短2个小时内,出现先后3个超级单体活动伴随的飑线南压,分别在花都和增城两地制造了1小时雨量超过100毫米的强降水中心。7日01时后,中层逐渐为暖干气团控制,风暴后部入流明显放缓,前端出流动量也变小,风暴移动放缓,在广州市区再次停滞了近2个小时,给广州带来了超历史记录的强降水。利用非静力中尺度WRF模式对本次过程分别以27公里、9公里和3公里进行了36小时的数值模拟,结果较好地再现了本次中β尺度暴雨发生、传播过程。同时,利用多尺度数值模拟输出产品,对这次大暴雨过程中的中β尺度系统结构、中Y尺度扰动的演变过程以及可能形成的机理进行了研究讨论。结果表明,前期环流维持的“上干冷、下暖湿”高低空耦合配置为本次大暴雨过程提供了有利的天气尺度背景条件,冷锋南侧活跃的中尺度β对流复合体是这次大暴雨过程的直接影响系统,而由于风暴出流激发的浅层中γ尺度垂直次级环流则主导了大暴雨过程的触发和传播并形成正反馈。对称不稳定是造成中尺度对流单体(MCS)发生发展的重要机制之一,湿位涡的湿斜压项(MPV2)主导了气旋性涡度的强烈增长,而对流不稳定项(MPV1)的变化则主导了对流单体发展和传播。模拟还表明,本次大暴雨并非低层暖湿空气被干冷空气取代而结束,而是由于中层的干侵入最终切断了深厚的连续湿层和强烈上升运动,低层依然维持着较高的湿度区。最后,本文给出了“5.7”珠江三角洲大暴雨天气过程的概念模型。