热带气旋“碧利斯”暴雨地面降水过程和降水效率研究

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我国受热带气旋(尤其是登陆热带气旋)暴雨影响十分严重,对热带气旋暴雨形成过程和机理的深入认识具有十分重要的理论与现实意义。本论文以2006年热带气旋“碧利斯”二次登陆后引发的局地暴雨过程(LHPE)为主要研究对象,首先,利用WRF模式对“碧利斯”二次登陆过程及其引发的局地暴雨开展高分辨率(最高水平分辨率1.5km)数值模拟,模拟验证显示,WRF模式对此次热带气旋登陆过程给出了很好的模拟结果,模拟的大尺度环流和演变特征与观测十分相近,局地暴雨过程起始时间、持续时段和暴雨落区与强度等也与观测具有较高的一致性;进而,利用高分辨率模拟资料,结合三维地面降水诊断方程和降水效率定义,对“碧利斯”二次登陆后引发的局地暴雨地面降水过程和降水效率展开模拟诊断分析,得到主要结论如下:  (1)整个暴雨过程中,水汽相关过程变率(QWV)始终大于地面降水率(Ps),云水凝物相关过程变率(QCM)始终小于0。LHPE初始阶段,QWV中正的QWVA(水汽通量辐合率)明显大于QWV和Ps,QWVA除支持地面降水外,还显著加湿局地大气。垂直积分的液相和冰相水凝物正的局地变化率(负的QCLL和QCIL)意味着暴雨云系强烈发展。初始阶段,液相水凝物主要来自垂直动力结构驱动下垂直积分的通量辐合(正的QCLA),而冰相水凝物大部分通过云微物理转化过程形成。  (2)降水强度越强,降水效率越高,但两者并非一一对应的线性关系,随着降水强度增大,降水效率增高的趋势逐渐变缓;伴随暴雨系统快速发展,降水强度和降水效率均显著增强,而主要降水源/汇项的时间变化要复杂得多;暴雨发生前时段与发生时段降水物理过程存在显著差异,发生前,较明显的水汽辐合显著加湿局地大气,并通过微物理转化支持降水云系发展,液相水凝物辐合对降水云系快速发展贡献明显,冰相水凝物辐合贡献不显著,较强的“云滴与雨滴碰并(Pracw)”微物理过程同液相水凝物明显辐合可能有直接关系,“霰融化造成雨滴增长(Pgmlt)”仅为Pracw的27%,发生时段,进一步明显加强的水汽辐合依旧是主要降水来源,而汇项发生了明显变化,同时,微物理转化过程与发生前比更活跃,尤其是Pracw和Pgmlt,其中,Pgmlt增强更明显,其值接近Pracw的50%。
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