2013.07.8-14山西区域性暴雨数值模拟及诊断分析

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山西总面积15.6万km2,其中山地、丘陵占全省总面积的80.1%,河谷纵横,地形地貌复杂多样。在这种特殊的地理环境条件下,气象灾害多有发生,暴雨是山西省最重要的灾害天气之一。2013年7月8-14日山西区域性暴雨天气过程造成滑坡、塌方、房屋倒塌、农作物受损等严重灾害。为进一步研究山西暴雨天气过程的主要成因,本文利用常规、非常规气象观测与监测资料,综合分析了此次暴雨过程的大尺度环流背景、中低层影响系统流型配置、红外卫星云图、雷达回波特征等,利用中尺度数值模式WRY对两个暴雨日的暴雨天气过程进行模拟,并对相关物理量做了相应的分析,结果表明:(1)本次暴雨天气发生在中高纬多槽脊波动,中低纬副高大尺度系统维持少动,其外围584dagpm线摆动于黄河中下游地区的东高西低环流背景下。(2)连续性强降水的中低层影响系统的相互配置特点显著:强降水区始终与对流层低层显著湿区位相一致;副高西侧西南气流形成了中低层的西南急流,强降水与70850hpa偏南急流相伴随,且强降水区域位于中低层西南急流头的风速辐合处;暴雨区发生在70850hpa切变之间。(3)副高西侧暖湿气流与700hpa、850hpa切变激发产生了本次连续性强降水天气过程的云系,云系的强弱变化与中低层切变的强度和位移基本一致,整个云带的走向沿副高边缘呈东北西南向,影响强降水落区的对流云团其冷云盖中心TBB值均<-40℃,系典型中低云维持导致的暴雨天气过程。(4)长治地区是该次暴雨最大的落区,从雷达回波反射率因子分析,整个回波的移向及强度变化与fy-2e卫星云图的强度位相大体一致,雷达强回波经历两个主要连续阶段,即9日04时-10日14时,12日01时-13日04时,两个时段的降水回波以层状云和混合性降水回波为主,强中心回波强度在40-63dbz。雷达回波强度的演变与降水强度变化密切相关。(5)WRY模式对本次暴雨过程的模拟结果显示,两个暴雨日的暴雨落区模拟效果都比较好,但是降水量级与实况略有差距,还需要进一步的修正调整。在较好的模拟结果的基础上对暴雨发生有影响的水汽通量、水汽通量散度、垂直速度、涡度、散度、对流有效位能(CAPE)、K指数做了重点分析。这两次暴雨过程降水的区域位于水汽通量大值区及水汽辐合中心附近,低层大量的水汽从西南方向向山西输送,充足的水汽是暴雨产生的必要条件。在强降水发生时垂直上升运动都较强,低层正涡度高层负涡度、低层辐合高层辐散的垂直结构明显,或者整层都为较强的辐合,空气上升动力强,对水汽的抬升作用十分明显。暴雨天气过程中中低层大气一直处于不稳定的状态,且相应的区域也有较大的CAPE值。不稳定的持续促进了对流的发展,对中低层水汽的向上抬升起到至关重要的作用,且较大的对流有效位能也为暴雨的发生提供了充分的条件。WRF模式的模拟结果对暴雨预报有很好的参考价值,但在应用中仍需要提高模式模拟的精确度和可靠性。
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