【摘 要】
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作为气象研究中的一个难点问题,暖区暴雨的动力学一直为学界所关注。本文基于新近研发的多尺度子空间变换(MWT)以及基于MWT的局地多尺度能量学分析和正则传输理论,对2018年5月上旬我国华南地区和2012年7月下旬华北两地发生的两次特大暖区暴雨事件进行研究以了解其多尺度动力过程。主要结论如下:(1)首先将原始物理量场重建到三个尺度子空间:背景流子空间、准双周振荡子空间和暴雨子空间。重构场上可以很好地
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作为气象研究中的一个难点问题,暖区暴雨的动力学一直为学界所关注。本文基于新近研发的多尺度子空间变换(MWT)以及基于MWT的局地多尺度能量学分析和正则传输理论,对2018年5月上旬我国华南地区和2012年7月下旬华北两地发生的两次特大暖区暴雨事件进行研究以了解其多尺度动力过程。主要结论如下:(1)首先将原始物理量场重建到三个尺度子空间:背景流子空间、准双周振荡子空间和暴雨子空间。重构场上可以很好地看出背景环流尺度的高低空急流,以及暴雨尺度上的垂直环流。(2)以往的研究普遍认为暖区暴雨的动力过程具有弱斜压性这一特征,而就本文的两个个例而言,正压失稳和斜压失稳都起着很关键的作用,暴雨主要落区内既发生了正压失稳,也发生了斜压失稳。(3)研究表明,对流层不同高度上的动力学存在差异,低层主要表现为正压失稳,准双周振荡子空间对暖区暴雨子空间的作用较背景子空间更为显著;中层主要是混合失稳,除正压失稳外,斜压正则传输也将有效位能从背景流子空间传输到了暴雨子空间,再通过浮力转换将有效位能转为动能,从而维持暴雨在中层的动力过程;高层则与低层相似,但只存在背景流子空间向暴雨子空间的能量传输。(4)通过对比发生在我国两地的两次极端暖区暴雨事件,发现两者在不同对流高度上发生的失稳过程即为相似,其差异在于影响对流层中低层的时间尺度不一致。在对流层低层,厦门个例中准双周振荡尺度的作用要大于背景流尺度的作用;而北京个例中则完全由准双周振荡尺度所主导;在对流层中层,厦门暴雨受背景流尺度和准双周振荡尺度共同调控,而北京暴雨则与低层一样,仍受准双周振荡尺度影响。(5)与华北个例中第二阶段的锋面暴雨比较来看,锋面暴雨受背景流子空间的斜压失稳作用明显,而暖区暴雨的影响尺度却更为复杂,这使得暖区暴雨的预报更加艰难。
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