2003年淮河汛期一次中尺度强暴雨过程的诊断分析和数值模拟

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2003年7月4日~5日淮河流域发生了一次中尺度强暴雨过程。这次暴雨过程由中尺度对流系统以及其发展而产生的低涡造成。本文主要研究了此次中尺度对流系统的发生发展机理和结构特征。采用常规资料和“973”中国暴雨实验资料,对一次梅雨锋上的中尺度对流系统进行了诊断分析,然后利用新一代细网格中尺度模式WRF对这次过程进行了数值模拟,从而得到了中尺度对流系统的一些结构特征和演变机制。 通过诊断分析表明,此次梅雨锋暴雨是依托在梅雨锋背景上的,同时也是在有利的大尺度背景场和天气尺度条件下发生发展的。中高纬度冷空气、青藏高原东移的高空槽、季风涌以及副高这东西南北四个系统处于最有利于暴雨发生的配置,为中尺度暴雨系统的发生发展提供了有利的环境场。此次暴雨过程前期由中尺度对流系统造成,后期则与低涡的发生发展有关。高空槽、副高以及低空急流的东移造成了降水向下游的移动。低空急流与雨区相互对应,急流风速增强减弱对应着降水的增减。低空急流左前方、高空急流入口处的右侧为暴雨区,高低空急流的耦合为暴雨提供了有利的背景场。同时还可以看出,只有梅雨锋区存在有利于对流发展的低层辐合高层辐散的动力配置结构。 采用WRF模式进行模拟发现,高层的中尺度辐散区和低层中尺度辐合区的形成和发展对低层中尺度涡旋的发生发展起到了促进和加强的作用。高层中尺度辐散区的发展加强要早与低层中尺度辐合区的形成和系统的发展增强,其发展对系统的发展有很好的预示作用。强烈的上升运动和补偿性下沉气流形成的次级环流为降水源源不断输送水汽;低层强辐合和高层强辐散与强涡柱耦合发展,为上升运动和暴雨提供持续的动力。而高层中尺度辐散区的减弱及其与中尺度系统的脱离预示着系统的衰减,中层相对干冷的西南空气侵入并在梅雨锋前缘下沉促进了系统的衰减。 因此可以认为,采用9km网格距的WRF模式能较好的模拟出未来24h内的暴雨过程和物理场的结构,能较好的再现了中尺度系统的发生、发展的演变过程,为江淮地区梅雨锋大暴雨的预报和分析提供了新的思路和方法。
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