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强热带风暴“碧利斯”（0604）暴雨增幅及其云微物理过程数值模拟与诊断

作　者: 任晨平
导　师: 王黎娟
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 气象学
关键词: 登陆台风暴雨增幅云微物理风场分解
分类号: P444
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 34次
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内容摘要

0604号台风“碧利斯”给我国带来了严重灾害,其独特的发展过程和风雨分布长期以来受到广泛关注。本文基于NCEP/NCAR1°×1°再分析资料、日本气象厅0.25°×0.25°再分析资料和MICAPS观测资料等,研究了“碧利斯”的登陆过程,重点关注了其登陆后在广东、湖南、江西三省交界附近地区引发的暴雨增幅过程。环流形式分析表明,登陆期间,“碧利斯”受到周围高压环流的包围,是其登陆后长久维持、缓慢西行的重要原因；季风涌的爆发为“碧利斯”环流提供了大量的水汽,使其登陆后得以维持、不至于快速消散。利用调和余弦法(H-C法)对“碧利斯”暴雨增幅期间的水平风场进行分解诊断,结果表明,暴雨增幅期间,无旋风大值区分布与暴雨增幅区有着比较明显的对应,暴雨增幅期间无旋风的变化对增幅过程发展有较明显的反映,无旋风分布能够体现水平风场中的辐合辐散信息,而强烈的辐合正是水汽抬升,进而成云致雨的重要原因。利用ARPS中尺度非静力数值模式,对“碧利斯”的登陆过程,尤其是登陆后的暴雨增幅过程开展了高分辨率数值模拟,并利用观测资料对模拟结果进行了验证；基于高分辨率模拟资料对“碧利斯”暴雨增幅过程开展了模拟诊断分析。结果表明,ARPS模式较好地模拟再现了“碧利斯”的登陆过程以及登陆后在广东、江西、湖南三省交界附近地区引发的暴雨增幅过程；散度垂直通量和湿位涡的大值区与暴雨增幅区均有良好的对应关系,对强降水落区有较好指示意义,其中对散度垂直通量清晰的表现了表明了降水落区中低层辐合上升,中高层辐散下沉的垂直动力结构。湿位涡比较好的抓住了暴雨增幅的强信号特征,其原因是暴雨增幅时刻由于水汽强烈的辐合抬升导致湿等熵面倾斜,进而造成的湿位涡分布的异常。利用高分辨率模拟资料,从微观云物理过程角度出发,研究了“碧利斯”暴雨增幅发生前和增幅强降水发生时段云微物理过程特征的差异,探讨了登陆台风暴雨增幅云微物理方面的可能成因,结果指出：暴雨增幅前后,强降水区云微物理特征存在明显不同,与降水强度的明显增强相伴,云中各种水凝物含量也明显增加,其中云冰、雪和霰等固态水凝物的增加尤为显著,冰相过程对地面降水的贡献明显加大,降水云系发展旺盛、高大；通过云中水凝物微物理转化率对比分析发现,暴雨增幅时段,水汽凝结过程显著增强带来的云水的增加,主要通过两个途径作用于暴雨增幅：一是通过云中雨水对云水的碰并收集,促进雨水含量显著增加,进而增强地面降水；二是通过雪粒子对云水的碰并造成云中雪粒子含量增加,增加的雪粒子又被霰粒子碰并收集造成霰含量增长,进而由霰粒子融化为雨水,并最终作用于地面降水的增幅。

全文目录

摘要  7-9
Abstract  9-11
第一章绪论  11-16
  1.1 研究的目的和意义  11
  1.2 国内外研究进展  11-13
    1.2.1 台风暴雨研究进展  11-13
    1.2.2 降水云微物理过程研究进展  13
  1.3 目前存在的问题  13-14
  1.4 本文的主要内容  14-16
第二章资料与方法  16-22
  2.1 资料说明  16
  2.2 研究方法简介  16-20
  2.3 ARPS数值模式动力框架及主要物理参数化方案  20-22
第三章 “碧利斯”暴雨增幅过程诊断分析  22-28
  3.1 “碧利斯”简介  22-23
  3.2 “碧利斯”降水特点  23-24
  3.3 “碧利斯”环流场特征  24-25
  3.4 “碧利斯”水平风场分解诊断分析  25-27
  3.5 本章小结  27-28
第四章 “碧利斯”登陆及暴雨增幅过程数值模拟  28-36
  4.1 模拟方案设计  28-29
  4.2 模拟结果分析  29-31
    4.2.1 路径及强度对比  29-30
    4.2.2 高低空环流形势对比  30
    4.2.3 降水对比  30-31
  4.3 暴雨增幅诊断分析  31-34
    4.3.1 散度垂直通量诊断分析  31-33
    4.3.2 湿位涡诊断分析  33-34
  4.4 本章小结  34-36
第五章 “碧利斯”暴雨增幅云微物理过程模拟结果分析  36-44
  5.1 ARPS模式Lin-Tao云微物理方案  36-39
  5.2 暴雨增幅前及增幅发生时的降水和云中水凝物分布对比分析  39-41
    5.2.1 降水和云中水凝物含量水平分布特征对比  39-40
    5.2.2 云中水物质含量垂直分布特征对比  40-41
  5.3 暴雨增幅前及增幅发生时云微物理过程对比分析  41-43
  5.4 本章小结  43-44
第六章总结与讨论  44-47
  6.1 本文的主要结论  44-45
  6.2 本文的创新点  45-46
  6.3 问题与展望  46-47
致谢  47-49
研究工作简介  49-50
参考文献  50-55
论文附图  55-69

强热带风暴“碧利斯”（0604）暴雨增幅及其云微物理过程数值模拟与诊断

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