常规探空资料同化对重庆地区一次大暴雨过程的数值模拟研究

发布时间：2020-08-09 11:55

【摘要】：本文利用多种观测资料对2014年8月31日~9月2日重庆地区一次大暴雨过程进行天气学分析,在此基础之上利用WRF 3D-Var同化系统将常规探空资料同化进WRF模式的初始场中,对比分析同化探空观测资料对模式模拟的降水分布特征、中尺度系统结构、云微物理过程及挟卷作用的影响,最后利用同化后模式输出的高时空分辨率结果对此次暴雨过程的湿位涡特征进行诊断分析。得到以下主要结论:(1)天气学分析表明,此次暴雨是在对流层高层200 hPa南亚高压与高空急流造成的高层辐散、500 hPa大槽以及副高西移这种有利的大尺度环流背景下,对流层低层的西南涡、切变线和低空急流在重庆地区发生发展的结果;低涡切变线发展移动过程中α和β中尺度对流云团之间的相互作用是暴雨形成的主要原因。(2)模拟结果对比表明,同化与未同化探空资料的模式均较好的模拟出了此次暴雨过程的大尺度环流特征及中尺度系统,同化探空资料后模式对降水的模拟结果尤其是暴雨以上量级的改进尤为明显。(3)对比分析表明,与此次暴雨的发生密切相关的大尺度系统(南亚高压和副热带高压)、中尺度系统(低涡和急流)以及水汽输送的强度在同化探空资料后都得到了增强,这为中尺度对流系统的发展维持提供了更加有利的条件。模拟的中尺度系统具有低层辐合、高层辐散、正相对涡度发展旺盛并伴有强上升运动的垂直结构特征,强降水中心上空700 hPa虽为水汽通量散度辐合最强的地方,但非水汽通量的最大值区。同化探空资料后模式模拟的散度、涡度、水汽通量及水汽通量散度、垂直速度以及大气热力结构的强度和高度较未同化探空资料的模拟结果都得到不同程度的增强,这也是同化观测资料后模式的模拟结果较好的主要原因之一。(4)云微物理过程和挟卷作用的分析结果表明,同化探空资料首先通过改进模式的大尺度场的质量,进而对模式中云微物理过程中的成云降水机制产生影响,提高对降水的模拟效果;同化常规探空资料后的模拟结果有效地减弱了积云发展过程中挟卷作用对降水带来的负面影响。(5)湿位涡诊断分析表明,“正负区叠置”的MPV1垂直配置有利于暴雨的发生,降水主要出现在表征冷暖空气交汇的MPV1正负过渡带内;MPV2的垂直结构显示,对流不稳定和条件性对称不稳定之间的相互作用可能是导致此次暴雨的主要触发机制;MPV极值的异常增加与降水的发生有一定的对应关系;条件对称不稳定对强降水区域前两个阶段的降水起主要作用,对流性不稳定对强降水区域第三阶段(最强阶段)的降水起主要作用。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P458.121.1
【图文】：

兰州大学硕士学位论文 重庆地区一次大暴雨过程的数值模拟研究以上的强回波区（图 3.5 a、b）。从 RHI 的结构可以看出，在大量层状云降水回波中夹杂着几个柱状回波，高峰部分达到了阵雨高度，较低的平坦部分则只有连续性降水所具有的高度，降水回波顶高度维持在 8～9 km 左右，最强回波强度为 45 dBZ（图 3.5 c、d）。以上分析表明，此次降水过程为混合型降水，既有层状云连续性降水的特征，又具有积状云对流性降水的特征。（a）（b）

【参考文献】

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2 冯佳宁;端义宏;徐晶;张兴海;胡皓;;雷达资料同化对2015年台风彩虹数值模拟改进[J];应用气象学报;2017年04期

3 宋雯雯;李国平;;两类涡度矢量对四川盆地一次暴雨过程的分析应用[J];高原气象;2016年06期

4 郝丽萍;周瑾;康岚;;西南涡暴雨天气过程分析和数值模拟试验[J];高原气象;2016年05期

5 徐同;王晓峰;张蕾;杨玉华;李佳;;加密探空资料在华东区域业务模式中的应用试验[J];暴雨灾害;2016年04期

6 王洪;王东海;万齐林;;FY2E辐射资料的直接同化试验研究[J];热带气象学报;2016年03期

7 李琴;杨帅;崔晓鹏;冉令坤;;四川暴雨过程动力因子指示意义与预报意义研究[J];大气科学;2016年02期

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9 宝兴华;杨舒楠;;WRF-EnKF系统对中国南方一次暴雨过程确定性预报的试验[J];气象;2015年05期

10 李琴;崔晓鹏;曹洁;;四川地区一次暴雨过程的观测分析与数值模拟[J];大气科学;2014年06期

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本文编号：2787083