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1、梅雨鋒暴雨多尺度模型梅雨鋒暴雨多尺度模型第二課題組第二課題組負責人：負責人： 趙思雄趙思雄 研究員研究員談?wù)苊粽務(wù)苊?教教 授授報告人：孫建華報告人：孫建華2003年11月10日“973項目項目”我國重大天氣災(zāi)害的機理和預(yù)測理論研我國重大天氣災(zāi)害的機理和預(yù)測理論研究究課題驗收課題驗收論文外文翻譯 http:/ 本課題的主要目標本課題的主要目標集中研究中尺度強暴雨系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的集中研究中尺度強暴雨系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的規(guī)律，弄清其機理，在此基礎(chǔ)上，提出規(guī)律，弄清其機理，在此基礎(chǔ)上，提出一個有觀測事實為依據(jù)，并有理論基礎(chǔ)一個有觀測事實為依據(jù)，并有理論基礎(chǔ)的江淮梅雨鋒暴雨的多尺度物理模型。的江淮梅雨鋒暴雨的

2、多尺度物理模型。梅雨鋒上的三類暴雨梅雨鋒上的三類暴雨（陶詩言、張小玲）（陶詩言、張小玲） 第一類暴雨：梅雨鋒上中第一類暴雨：梅雨鋒上中-尺度的對流性暴雨尺度的對流性暴雨由這類中由這類中-系統(tǒng)引起的降水，是梅雨鋒上最常見的一類暴雨。系統(tǒng)引起的降水，是梅雨鋒上最常見的一類暴雨。 第二類暴雨：梅雨鋒東部（第二類暴雨：梅雨鋒東部（116oE以東）的初生氣旋暴雨以東）的初生氣旋暴雨在梅雨期梅雨鋒東部（在梅雨期梅雨鋒東部（116oE以東）初生氣旋發(fā)生、發(fā)展并以東）初生氣旋發(fā)生、發(fā)展并東移，引起梅雨鋒上暴雨。東移，引起梅雨鋒上暴雨。 第三類暴雨：梅雨鋒西端深厚高空低壓槽前部的持續(xù)性強暴雨第三類暴雨：梅雨鋒西

3、端深厚高空低壓槽前部的持續(xù)性強暴雨在梅雨鋒西端的鄂西、湘西以及四川，梅雨后期有時候會發(fā)在梅雨鋒西端的鄂西、湘西以及四川，梅雨后期有時候會發(fā)展出對流層深厚的低壓槽，由于這類高空展出對流層深厚的低壓槽，由于這類高空 槽移動甚慢，槽移動甚慢，高空槽前高空槽前 出現(xiàn)持續(xù)的暴雨區(qū)出現(xiàn)持續(xù)的暴雨區(qū)。 三類暴雨的特點： 1 1 第一類暴雨第一類暴雨生成的強生成的強上升上升運動由運動由對流有效位能對流有效位能（CAPE）所引起的浮力引起；這類暴雨的所引起的浮力引起；這類暴雨的空間尺度小空間尺度小，并且具有，并且具有突發(fā)突發(fā)性性，不容易為現(xiàn)有的數(shù)值預(yù)報模式預(yù)報出，是目前梅雨鋒暴，不容易為現(xiàn)有的數(shù)值預(yù)報模式預(yù)報出

4、，是目前梅雨鋒暴雨預(yù)報的雨預(yù)報的難點難點之一。之一。 2 第二類暴雨第二類暴雨和和第三類暴雨第三類暴雨的的大尺度強迫大尺度強迫過程明顯，比第過程明顯，比第一類暴雨更容易掌握，暴雨發(fā)生的一類暴雨更容易掌握，暴雨發(fā)生的上升上升運動主要由運動主要由大尺度強大尺度強迫迫的動力抬升維持。的動力抬升維持。 重點研究的個例重點研究的個例1998年年7月月2122日武漢、黃石大暴雨日武漢、黃石大暴雨2002年外場試驗?zāi)晖鈭鲈囼?月月2124日長江下游地區(qū)日長江下游地區(qū)大暴雨大暴雨l6 6月月20202121日梅雨鋒日梅雨鋒MCSMCS發(fā)生發(fā)展分析發(fā)生發(fā)展分析 l6 6月月22222424日一次低渦切變及其日一

5、次低渦切變及其MCSsMCSs 研究研究 通過對通過對“98.7”98.7”長江流域長江流域“二度梅二度梅”期間期間武漢武漢- -黃石大暴雨的診斷分析與數(shù)值模擬研究：黃石大暴雨的診斷分析與數(shù)值模擬研究： 發(fā)現(xiàn)大尺度環(huán)境造成的不穩(wěn)定非常有利于對流發(fā)現(xiàn)大尺度環(huán)境造成的不穩(wěn)定非常有利于對流系統(tǒng)的發(fā)生，而系統(tǒng)的發(fā)生，而HUBEXHUBEX的的6 6小時探空資料小時探空資料揭示，對流揭示，對流層低層擾動可能有助于對流的觸發(fā)。層低層擾動可能有助于對流的觸發(fā)。 非靜力模式非靜力模式復(fù)制出中復(fù)制出中尺度對流系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展尺度對流系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的過程及動力熱力結(jié)構(gòu)特征，揭示出影響這次突發(fā)的過程及動力熱力結(jié)構(gòu)特征，揭

6、示出影響這次突發(fā)暴雨系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的重要物理因子。暴雨系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的重要物理因子。 研究結(jié)果為弄清暴雨的成因，完成物理模型提研究結(jié)果為弄清暴雨的成因，完成物理模型提供了幫助。供了幫助。“98.7”“98.7”長江流域突發(fā)性大暴雨的診斷與長江流域突發(fā)性大暴雨的診斷與模擬研究模擬研究中中 尺度低壓的可能物理模型尺度低壓的可能物理模型HUBEX 資料：6 小時間隔的風(fēng)場SCSMEX 資料：850hPa 平均濕度場物理模型低層里查遜數(shù)和流場的垂直剖面20 日 21 時沿 30oN 各物理量的剖面圖中中尺度系尺度系統(tǒng)物理模型統(tǒng)物理模型的的框圖框圖編編號號初生初生時刻時刻消亡消亡時刻時刻初生初生地點地點消亡

7、消亡地點地點最強盛時最強盛時的范圍的范圍是否是否移動移動120日20時21日20時116E，31.5N118E，31N（安徽南部）江蘇南部600500km兩個系統(tǒng)合并發(fā)展東移，21日09時分裂221日14時22日15時111E，29.5N（湖南北部）在安徽、江蘇、山東300300km東北移322日12時23日03時112.5E，32.5N（湖北、河南交界處）安徽、江蘇 500200km東北移動423日16時 1195E，33N江蘇中部23日20時合并東移影響安徽、江蘇南部、上海 500300km 東移523日16時 118E，315N（安徽南部）623日20時24日06時109E，29N湖北西

8、南部300200km東北移動2002年年6月月2024日強對流云團活動日強對流云團活動 6月月2021日安徽南部對流云團的發(fā)生發(fā)日安徽南部對流云團的發(fā)生發(fā)展分析展分析6月月20日日22時時21日日20時（北京時）時（北京時）TBB（陰影（陰影,單位單位:C）和每小時降雨量（單位：和每小時降雨量（單位：mm）LLJULJ切變線切變線肥西霍山時間時間降雨量降雨量可降雨量可降雨量安慶安慶6 6月月20202222日降水和探空分析日降水和探空分析安慶mm時間變量20日20時21日02時21日08時21日14時21日20時CAPE19817181748245567CIN21450345LI53561為什

9、么對流有效位能在短時間內(nèi)能從新積聚？為什么對流有效位能在短時間內(nèi)能從新積聚？合肥雷達觀測的兩條對合肥雷達觀測的兩條對流線的發(fā)生發(fā)展過程流線的發(fā)生發(fā)展過程單位：單位：dBZ合肥雷達觀測的對流線合肥雷達觀測的對流線的發(fā)生發(fā)展過程的發(fā)生發(fā)展過程單位：單位：dBZ6 6月月22222424日一次低渦切變及其日一次低渦切變及其MCSsMCSs研究研究6月月21日日17時時22日日04時（北京時）時（北京時）TBB（陰影）和每小時降雨量（單位：（陰影）和每小時降雨量（單位：mm）6月月22日日12時時23日日10時（北京時）時（北京時）TBB（陰影）和每小時降雨量（單位：（陰影）和每小時降雨量（單位：mm

10、）6月月22日日08時（北京時間）中時（北京時間）中- 尺度尺度MCS發(fā)生時的天氣背景合成圖發(fā)生時的天氣背景合成圖 ：200hPa水平風(fēng)水平風(fēng) 40m/s ：850hPa水平風(fēng)水平風(fēng) 14m/s ：500hPa位勢高度（位勢高度（gpm） ：1000-500hPa位勢高度差（位勢高度差（gpm） ：500hPa正渦度（正渦度（ 10s-1） ：850hPa e 338K ：TBB -50oC中中尺度尺度MCS發(fā)生于：高溫、高濕區(qū)；低空急流的北側(cè)；中層的正渦度區(qū)；副高發(fā)生于：高溫、高濕區(qū)；低空急流的北側(cè)；中層的正渦度區(qū)；副高的北側(cè)和西風(fēng)帶南緣之間的北側(cè)和西風(fēng)帶南緣之間20日日20時時21日日02

11、時時21日日08時時21日日14時時21日日20時時22日日02時時22日日08時時Td（oC） 19.222.422.825.524.5PWAT（mm）4350516156K3132323639LI0-1-1-2-4 e（K）349353353362357CAPE（J/Kg）664395561515829CIN（J/Kg ）1836100水汽增加水汽增加氣層越來越不穩(wěn)定氣層越來越不穩(wěn)定位勢不穩(wěn)定能量增加位勢不穩(wěn)定能量增加對流有效位能增加對流有效位能增加6月月20-22日中日中- 尺度尺度MCS發(fā)生前和發(fā)生時南陽的物理量演變發(fā)生前和發(fā)生時南陽的物理量演變梅雨鋒暴雨多尺度概念模型梅雨鋒暴雨多尺度

12、概念模型（1 1）天氣尺度概念模型）天氣尺度概念模型（2 2）中中 尺度雨團模型尺度雨團模型（3 3）中）中 尺度對流線模型尺度對流線模型（4 4）中中 尺度低渦的概念模型尺度低渦的概念模型（5 5）中）中 尺度對流體模型尺度對流體模型HMCSULJLLJ中層低槽中層低槽梅雨鋒梅雨鋒高溫高濕區(qū)高溫高濕區(qū)天氣尺度模型天氣尺度模型可降水量可降水量時間時間降水量降水量LLJ梅雨鋒雨帶大尺度環(huán)流條件梅雨鋒雨帶大尺度環(huán)流條件中層小槽活動中層小槽活動弱冷空氣弱冷空氣梅雨鋒雨帶梅雨鋒雨帶大尺度環(huán)流條件大尺度環(huán)流條件東南季風(fēng)東南季風(fēng)低空輻合氣流低空輻合氣流水汽來源水汽來源西南季風(fēng)西南季風(fēng)切變線切變線低渦低渦副

13、熱帶副熱帶高空西風(fēng)急流高空西風(fēng)急流南側(cè)南側(cè)南亞高壓南亞高壓高空輻散氣流高空輻散氣流熱帶熱帶高空東風(fēng)急流高空東風(fēng)急流中低空中低空副熱帶高壓副熱帶高壓梅雨鋒雨帶中梅雨鋒雨帶中 尺度尺度MCS模型模型中中 尺度云團尺度云團200500km中尺度對流20200km中尺度對流線中中尺度線狀對流的模型尺度線狀對流的模型南南東東地面地面邊界輻合線邊界輻合線850hPa風(fēng)風(fēng)南南東東地面地面邊界輻合線邊界輻合線850hPa風(fēng)風(fēng)邊界輻合線邊界輻合線第一條對流線形成于第一條對流線形成于邊界層輻合線線上，邊界層輻合線線上，其西南側(cè)有中其西南側(cè)有中系統(tǒng)活系統(tǒng)活動動第一條對流線上對流系第一條對流線上對流系統(tǒng)的下沉氣流與西南風(fēng)統(tǒng)的下沉氣流與西南風(fēng)形成了第二條邊界層輻形成了第二條邊界層輻合線合線地面低渦及其云系模型地面低渦及其云系模型D暖暖切切變變云云系系冷冷切切變變云云系系西南風(fēng)西南風(fēng)東南風(fēng)