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2000-2009年5、6月华南暖区暴雨形成系统统计分析及数值模拟研究

作　者: 陈翔翔
导　师: 丁治英
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 气象学
关键词: 华南暖区暴雨低涡切变线南海夏季风数值模拟
分类号: P458.121.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文利用2000-2009年5、6月的NCEP1°×1°再分析资料和77个华南地区气象台站常规气象资料主要对华南暖区暴雨500 hPa及以下的环流特征进行统计分析,并且对影响暖区暴雨的系统进行了分类,将影响华南暖区暴雨的系统划分为三大类型,即切变线型、低涡型、偏南风风速切变辐合型(简称偏南风型),主要从南海夏季风爆发前后的角度对比分析各类暖区暴雨特点并对华南暖区暴雨的典型个例进行了数值模拟分析,结论为：切变线型占暖区暴雨总数的39%,低涡型占15%,偏南风型占46%,且在季风爆发前后,偏南风型均是暖区暴雨中出现概率最大的类型。南海夏季风爆发前后各类型华南暖区暴雨有明显差异：季风爆发前,华南暖区暴雨次数相对较少,切变线型暖区暴雨以冷式切变为主,受南支槽系统影响明显；低涡型主要处于低涡冷式切变线附近,即低涡南与西南方向,主要受南支槽分裂出的小槽影响；偏南风型以西风风速切变辐合类为主,易受高原槽影响。季风爆发后,各型暖区暴雨次数明显增加,切变线型暖区暴雨以暖式切变为主,主要受高原槽分裂出的小槽影响,其次受中高纬槽与高原槽结合影响；低涡型以低涡暖式切变类为主,主要处于低涡东北至东南方向,易受高原槽及高原槽分裂出的小槽影响,南支槽分裂出的小槽作用也十分明显；偏南风型中仍以西风风速切变辐合类为主,但南风风速切变辐合类比例较季风爆发前有所增加,高空除易受高原槽直接或间接影响外,南支槽分裂出的小槽作用也相对明显。对各类型暖区暴雨的合成分析发现,华南暖区暴雨环流形势有如下异同点。相同点是：副高脊线在暴雨南侧约6-8纬距,可能是产生华南暖区暴雨的一个重要条件,沿副高西侧向北进入系统的西南气流为暴雨带来了充足的暖湿空气条件；华南暖区暴雨均处于偏南风上升气流中,具低层辐合的特点,500 hPa辐散场较弱,最强的辐散位于200～150 hPa南亚高压形成的辐散场内。不同点是：高空槽对华南暖区暴雨起着不同程度的影响,切变线型暖区暴雨(冷式切变线类为主)常对应北部尺度较大的深槽,低涡型暖区暴雨距槽线最近,影响最大,主要受西风带短波槽影响,切变线型中的暖式切变线类暖区暴雨与偏南风型暖区暴雨距500 hPa低槽影响区域较远；冷式切变线类暖区暴雨和低涡冷式切变类暖区暴雨槽后冷空气最强；与大部分暖区暴雨的辐合中心在850 hPa附近相比,切变线型中的暖式切变线类暖区暴雨和偏南风型暖区暴雨的辐合中心较低,甚至在900 hPa以下。由于偏南风型的暖区暴雨发生次数最多,为了更加细致的研究这类暖区暴雨形成机制及内部机理,本文利用WRF中尺度模式对2008年6月一次以偏南风型为主的暖区暴雨进行了分析和数值模拟。分析发现,西风带短波槽、西太副高脊线的西伸、南亚高压辐散场和高空急流的配置为此次暖区暴雨的重要天气形势。不同中尺度TBB强对流云团的活动及生消对不同类型暖区暴雨有着直接影响。暖区暴雨位于低涡南部暖输送带中,低层南风分量的加强与减弱对本次暖区暴雨的爆发及减弱有着密切关系；此次过程的水汽有两个来源：广东南部的南海和越中南半岛的西南气流；分析对流有效位能时发现,CAPE中心随着西南气流北上至广东一带并发展成为呈西南-东北向的带状结构,广东境内CAPE中心达到1000J/kg,利于降水；此次广东境内的暖区暴雨与低层850 hPa湿位涡的配置对应良好,低层不稳定能量对此次暖区暴雨的作用明显。

全文目录

摘要  6-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-14
  1.1 华南暖区暴雨的定义及研究现状  10-11
  1.2 主要研究目的和内容  11-14
第二章资料和方法  14-16
  2.1 资料说明  14
  2.2 研究方法  14-16
    2.2.1 研究方法简介  14-15
    2.2.2 假相当位温的计算方法  15
    2.2.3 季风爆发时间的确定  15-16
第三章 2000-2009年5、6月华南暖区暴雨形成系统的分类及特征统计  16-22
  3.1 华南暖区暴雨的分类和标准  16-17
  3.2 平均情况统计  17-18
  3.3 切变线影响型华南暖区暴雨统计特征关系  18-19
  3.4 低涡影响型华南暖区暴雨统计特征关系  19-20
  3.5 偏南风型华南暖区暴雨统计统计特征关系  20
  3.6 切变线型和偏南风型暖区暴雨与低涡的关系  20-21
  3.7 本章小结  21-22
第四章 2000-2009年5、6月各型华南暖区暴雨的500 HPA高空槽特征  22-26
  4.1 影响暖区暴雨的500 HPA高空槽的类型  22
  4.2 各型暖区暴雨的500 HPA高空槽统计特征  22-24
  4.3 本章小结  24-26
第五章各型华南暖区暴雨的合成分析  26-32
  5.1 切变线型暖区暴雨的合成分析  26-27
    5.1.1 850 hPa、500 hPa水平环境场的合成分析与对比  26
    5.1.2 沿暴雨中心径向垂直剖面散度场的合成分析与比较  26-27
  5.2 低涡型暖区暴雨的合成分析  27-29
    5.2.1 850 hPa、500 hPa水平环境场的合成分析与对比  27-28
    5.2.2 沿暴雨中心径向垂直剖面散度场的合成分析与比较  28-29
  5.3 偏南风型暖区暴雨的合成分析  29-30
    5.3.1 850 hPa、500 hPa水平环境场的合成分析与对比  29
    5.3.2 沿暴雨中心径向垂直剖面散度场的合成分析与比较  29-30
  5.4 本章小结  30-32
第六章 2008年6月一次华南暖区暴雨的分析  32-38
  6.1 降水实况  32
  6.2 天气形势特征分析  32-34
    6.2.1 500 hPa天气系统的分析  32-33
    6.2.2 南亚高压及高空急流的分析  33
    6.2.3 低空西风、南风辐合分量的分析  33-34
  6.3 中尺度系统的特征分析  34-36
  6.4 本章小结  36-38
第七章 2008年6月一次华南暖区暴雨的数值模拟分析  38-46
  7.1 WRF模式简介  38
  7.2 WRF模式设计  38-39
  7.3 模拟结果与验证  39-40
    7.3.1 模拟降水与实况降水对比  39-40
    7.3.2 模拟环境场与实况环境场对比分析  40
  7.4 暖区暴雨的中尺度系统模拟结果分析  40-43
    7.4.1 低涡的演变及各风速风量对暖区暴雨的作用  40-41
    7.4.2 低层水汽条件的分析  41-42
    7.4.3 假相当位温的分析  42
    7.4.4 对流有效位能的分析  42-43
    7.4.5 湿位涡的特征分析  43
  7.5 本章小结  43-46
第八章主要结论和工作展望  46-48
  8.1 主要结论  46-47
  8.2 工作展望  47-48
致谢  48-50
参考文献  50-54
论文附图  54-85

2000-2009年5、6月华南暖区暴雨形成系统统计分析及数值模拟研究

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