福建沿海夏季渐近线形锋生辐合线暴雨研究

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对2012-2017年8月福建沿海暴雨(雨量>50mm/24h)进行统计分析与环流形势分析,揭示有一类渐近线形锋生辐合线系统,水平尺度伸展几百公里,垂直厚度低于700hPa,可分为纬向型和经向型两类,纬向型气流自海上向内陆辐合,有冷锋锋生配合;经向型气流自南向北辐合,有暖锋锋生配合。进一步统计6年间非台风影响的暴雨样本中两类渐近线形锋生辐合线暴雨的占比,达到33.5%。因此渐近线形锋生辐合线为福建夏季暴雨的一类相对重要的低层关键系统,此类系统以往未有关注与讨论。对此类渐近线形锋生辐合线轴进行客观判定,可以确定辐合线的走向与位置,以及暴雨的相对位置:纬向型:由东南、偏东两支气流汇合形成,辐合区往往位于福建海岸线中部的闽江河谷。经向型:由西南、偏南两支气流汇合形成,辐合区往往位于闽西北的武夷山一带。这两类渐近线形锋生辐合线伴随的暴雨均位于辐合线左侧气流的气旋式切变区,它们正与福建多年4个暴雨中心中的2个相对应。诊断分析两类渐近线形锋生辐合线,在850hPa层及以下,纬向型:主要为副高南侧东风带气流从台湾岛南北两端绕行后在福建沿海中部汇合,海上偏冷空气随辐合气流登陆形成冷锋锋生,登陆时又遇河谷汇聚效应进一步增强。经向型:以来自南海的偏南气流为主,沿福建经向山脉北进辐合,推动南部暖气团北进,形成暖锋锋生,气流爬升。两类渐近线形辐合线均形成气流辐合抬升、锋面热力抬升、地形诱导抬升三重效应叠加,有利于强的垂直上升运动以及不稳定层结增强与维持,配合海上水汽输送,成为暴雨关键系统。对于热力和地形对渐近线形锋生辐合线及其暴雨的影响机制,进行WRF数值试验。(1)非绝热加热敏感性试验显示,若不考虑潜热加热,则温度平流造成的感热加热显著,锋区水平梯度增强。若感热与潜热加热都不考虑,则区域热力不稳定明显减弱。因此,潜热非绝热加热的效果是促使两类渐近线形锋生辐合线热力不稳定增强,对纬向型辐合线是增强温度层结不稳定,对经向型辐合线是增强对流性不稳定,进而均有利于垂直运动增强和暴雨加强。(2)地形敏感性试验显示,地形强迫是渐近线形锋生辐合线形成的重要机制:如台湾岛将副高南侧东风带分离再汇聚,并与沿岸闽江河口配合,确定了纬向型渐近线形辐合线的流形与位置,福建经向型山脉,尤其是武夷山脉及东侧山谷,确定了经向型渐近线形辐合线的流形与位置。并且山脉阻挡增强了冷锋梯度和暖锋梯度,加强了渐近线形锋生辐合线的热力强度。此外山脉阻挡还具有抬升作用,与渐近线形气流辐合抬升、锋区热力抬升形成三重抬升叠加效应,有利于渐近线形锋生辐合线暴雨的增强与维持。
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