一次梅雨期苏北大暴雨的时空结构分析与非线性亚临界对称不稳定

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本文采用高空和地面常规观测资料、卫星云图资料和1 X1 NCEP全球再分析资料,对2006年6月28日-7月5日发生在江淮流域强降水过程,从天气形势、水汽条件、降水实况和动力场诊断各方面进行分析,并利用WRF V2.2模式对其中6月30日00时-7月1日12时发生在江苏宝应地区的大暴雨过程进行数值模拟,利用模拟得到的高时空分辨率资料对环境风场的垂直切变、水平螺旋度、经向垂直环流及涡散度场的时空变化情况进行诊断分析,并采用中尺度带通滤波方法,从模式输出的预报场中提取中尺度扰动风场,对暴雨发生前后的非线性亚临界对称稳定性进行分析。结果表明:(1)在6月28日-7月5日江淮流域强降水过程中,中高纬经历两次两槽一脊形势的调整,造成两次冷空气南下。低纬地区西风增强,输送水汽到中南半岛,副高外围偏南气流进一步输送水汽到中国东、南部,与南下冷空气先后交汇于30-35 N间,造成此次持续性的强降水过程;(2)整层大气平均风垂直切变矢量转为西南偏西风后,其南风分量随时间增大到最大值对暴雨的发生有提前5-4小时的指示意义,相应时刻绝对水平螺旋度亦达到极值;(3)暴雨发生前3小时首次出现强烈的整层垂直上升气流,预示大暴雨的发生;(4)在暴雨发生前9小时,高层200hPa涡散度两波呈π/2位相差,对应强烈地转不平衡的重力波,随时间向下传播,至暴雨发生前3小时下传到800hPa;(5)低层湿位涡负极值的出现对暴雨发生有提前大约3小时的指示意义。当雨区周围低层大气湿斜压性和水平风垂直切变较强时,湿斜压项可与湿正压项量级相当。湿斜压部分主要作用于低层的环境大气,湿正压项的尺度与雨团尺度相当;(6)暴雨发生前2-1小时,中尺度非线性亚临界对称不稳定达到极值,激发暴雨发生,并对大暴雨的发生有重要的指示意义。(7)线性对称不稳定主要发生在925hPa上,亚临界对称不稳定主要发生在700hPa上,当发生50mm以上的强降水时,线性对称稳定性理论未能较好解释降水,可采用非线性亚临界对称不稳定予以解释。(8)强降水大部分发生在高层扰动风场极大值南侧和低层扰动风场极大值北侧之间。(9)暴雨发生前6小时,在750-500hPa中尺度纬向、经向扰动风场加强,非线性亚临界对称不稳定能量积聚,并在暴雨发生前3小时开始释放,触发暴雨产生。
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