论文部分内容阅读
强热带风暴“碧利斯”(200604)登陆后其低压环流较长时间地维持,并与西南季风相互作用,造成了湖南省东南部历史罕见的特大致洪暴雨。本文针对该暴雨天气过程,采用天气学和气候学分析、数值模拟试验和诊断计算等方法,从不同角度对该台风暴雨的特点进行了天气气候背景、影响因子和形成机理的研究。主要工作包括以下几个方面:(1)湖南省登陆台风暴雨(1949—2006年)时空分布特征的气候统计分析;(2)“碧利斯”造成的湘东南特大暴雨的天气学分析;卫星云图、多普勒天气雷达等非常规资料分析;(3)湘东南强降水落区和强度的湿位涡物理量诊断分析;(4)采用有限区域中尺度暴雨数值预报模式AREM,对“碧利斯”进行了数值模拟。在此基础上设计多个敏感性试验,定量分析水汽通量、陆气通量、湘东南特殊地形以及下垫面对暴雨强度和落区的影响,进而探讨该暴雨过程形成机理和演变特征;(5)提炼“碧利斯”造成的湘东南特大暴雨过程物理概念模型。通过上述研究工作,关于“碧利斯”造成的湘东南特大暴雨的形成机理有如下几个基本结论:(1)“碧利斯”登陆后,减弱成的热带低压环流,受北部强大的大陆高压,东部的副高和南部的低纬赤道高压环流包围,导致低压环流中心移动缓慢;同时,副高西伸加强,副高与台风之间的位势梯度加大使南风加强或维持,补偿了台风由于陆地摩擦作用而衰减的动量,也使台风东侧的水汽输送通道得以维持或加强;水汽的充分供应使“碧利斯”登陆后强度并没有迅速衰减,反而使低压环流维持时间较长,并与增强的南海季风相互作用,激发了低压环流中中尺度强对流系统发生、发展,对湘东南暴雨的产生起到了组织和促进作用。(2)来自南海北部与副高西南侧的西南风和“碧利斯”低压环流西北侧的东北风所产生的两支主要水汽通道在湘东南长时间交汇,形成了湘东南暴雨区深厚的湿层和强水汽通量辐合,是造成此次特大暴雨过程的主要原因。模拟试验表明:强西南气流虽起到了主要水汽输送作用,但并不是将水汽从粤北越过南岭山脉直接输送到湘东南,而是随着“碧利斯”逆时针旋转而输送到低压环流北侧,通过增强的东北风将水汽源源不断地输送至湘东南。对此次过程湘东南暴雨区而言,“碧利斯”低压环流北侧的东北风却是更为直接和重要的水汽输送,对暴雨落区、强度影响更大。湘东南向北开口的喇叭口特殊地形通过与“碧利斯”北侧增强的东北风相配合,对暴雨有明显增幅作用。(3)湘东南多山体分布、非均匀的下垫面特征一般会造成陆气通量的差异,从而影响暴雨的落区与强度。模拟试验表明:陆气通量可以修正强降水的落区,加大强降水的局地性,使暴雨中心向陆气通量大的地区偏移。一方面通过促进中尺度辐合线的发展增强,进而促进有组织的强对流系统的发生;另一方面通过改变低层大气的温湿状况,有利于大气不稳定层结的形成和维持,为暴雨天气的产生提供更加有利的热力条件。(4)湿位涡诊断分析结果表明:相对干冷的东北风不断地从洞庭湖这一喇叭口地形灌入湘东南地区,引起了垂直对流不稳定,从而使此区域内气旋性涡度不断加强,并触发中尺度对流系统强烈发展;同时,强的垂直对流不稳定区和强的低层水平风垂直切变区始终在“碧利斯”低压环流的西南侧,即暴雨过程中强降水落区与负的MPV1大值中心以及正的MPV2大值中心有高度的一致性,说明低层水平风的垂直切变和湿斜压性对暴雨的产生有极其重要的影响,为暴雨天气的产生提供更加有利的动力条件。