涡旋与变形场指数在大暴雨过程中的应用

摘要

涡度、散度和变形是大气动力学中主要的物理量，对降水的形成有重要作用。本文利用非静力中尺度模式 WRFV3.3模拟了2011年6月14—15日和6月9—10日西南涡和江淮切变线造成长江流域的两次大暴雨过程，分析了暴雨形成的大尺度环流条件，根据涡旋与变形场的相互作用指数VDIVDI（VDI=E.|ζ|/(E+|ζ|)，其中ζ=[(e)v]/[(e)x]-[(e)u/(e)y]为相对涡度，E=(F12+F22)1/2为总变形,F1=|[(e)u]/[(e)x]-[(e)v]/[(e)y]为伸缩变形，F2=[(e)v]/[(e)x]+[(e)u]/[(e)y]为切变变形，u, v为风速的东西向分量和南北向分量），分析了涡度项、总变形项和VDI与降水的关系，结果表明：两次大暴雨过程都是发生在 500hPa槽前，西南涡东部沿长江向东的槽线或切变线南侧，低空急流为暴雨区提供了暖湿空气，有利于切变线南侧形成位势不稳定。WRF模式较好地模拟出了两次大暴雨过程，暴雨雨区和大暴雨中心模拟都较为成功。当700hPa涡度项较大时，涡度能够较好的反映降水的中心和范围；当总变形项较大时，涡度中心与降水中心配合较好而与降水区配合较差，而700hPa总变形项和雨区配合较好，总变形中心和降水中心有一定偏离。结合涡度和总变形的VDI不仅中心和降水中心较为吻合，而且其大值区和降水区较为一致。VDI综合反映了涡度和总变形的动力作用，但还需要结合热力、水汽等条件进行综合分析。