东北地区两次典型强降水过程分析

摘要

短时强降水是具短时性、对流性和突发性的灾害性天气，易导致严重的次生灾害，是天气预报业务的重点也是难点。近年来，随着观测技术的快速发展和观测站点的不断增加，可用观测资料的质量和分辨率均得到了极大的提升，加之中尺度数值模式也逐步得到发展和完善，都为分析中小尺度对流系统的形成和发展机理提供了有利条件。
　　本文选取“2010.7”和“2013.8”两次短时强降水的典型个例，首先利用常规观测资料和非常规观测资料从降水分布特征、大尺度环流特征及中尺度特征等方面进行了对比分析；进而，在资料分析基础上，利用WRF中尺度数值模式输出的高时空分辨率的模拟资料，对两次强降水过程中尺度对流系统的环境条件、触发机制及动、热力学特征等的差异进行了诊断分析。得到如下主要结论：
　　1、两次强降水过程落区的时空分布特征存在一定的差异：“2010.7”过程的降水落区呈东北西南向带状分布，雨带集中，且降水集中在夜间；“2013.8”过程的降水落区有多个大值中心，降水多发生在白天，且极端雨强较强。小时降水量的变化特征分析显示，两次过程的中尺度系统的发展演变特征可能存在一定的差异。
　　2、两次强降水过程在大尺度环流特征上存在相似之处，在高空出现高空急流，低空出现低空急流和切变；然而高低空急流的发展演变特征存在一定的差异，500hPa的环流形势存在明显差异，这是导致两次过程降水落区和强度存在差异的原因之一。
　　3、不同的大尺度环境背景，产生的短时强降水的中尺度特征也不同。两次过程分别受不同中尺度对流云团的影响，不同阶段的雷达回波在强度和结构上也存在较大差异。首先，“2013.8”过程主要受本地生成型的MαCS的影响。强风速辐合使MαCS得以发展和维持。“2010.7”过程受有“列车效应”的带状中尺度对流系统的影响。其次，两次过程的第一阶段都生成了有组织的线状对流；第二阶段都生成片絮状对流回波，片絮状对流回波受切变或地型影响加强，尽管强度不大，但降水效率较高。另外，“2013.8”过程中MCS的减弱与正闪频次的增加及负闪频次的减弱相对应。
　　4、WRF数值模拟结果与实况接近，数值模拟试验也表明，适当提高模式分辨率可有效提高小时雨量的预报。虽然两次强降水过程的能量锋区存在一定差异，但强降水均出现在暖区。两次强降水过程在低空急流出口区的正前方均在低层为对流不稳定，锋面抬升是强对流的触发机制。但位于低空急流出口区左侧的中小尺度对流系统的触发机制却不同，“2013.8”过程的中小尺度的触发机制为冷平流加强导致的温度差动平流增强，而“2010.7”过程的中小尺度对流系统的发展则与低空急流上的中小尺度辐合（即急流脉动）有关，另外，次级环流也促进了对流系统的发展。水汽的辐合程度与急流和切变之间的夹角有关，但与降水强度没有直接对应关系。强降水对动力条件的要求高于水汽辐合条件。

目录

声明

第一章 引言

1.1 研究目的和意义

1.2 短时强降水的研究现状

1.3 本研究的主要内容和方法

第二章 短时强降水典型个例的降水实况分析

2.1 “2013.8”短时强降水过程的降水特征

2.2 “2010.7”短时强降水过程的降水特征

2.3 本章小结

第三章 短时强降水的典型个例大尺度环流特征分析

3.1 “2013.8”短时强降水的大尺度环流场分析

3.2 “2010.7”短时强降水的大尺度环流场分析

3.3 本章小结

第四章 短时强降水过程的中尺度特征分析

4.1 “2013.8”短时强降水过程的中尺度特征

4.2 “2010.7”短时强降水过程的中尺度特征

4.3 两次短时强降水过程发生发展的多尺度环境特征

4.4 本章小结

第五章 两次短时强降水过程的数值模拟研究

5.1 WRF中尺度模式简介及设计方案

5.2 “2013.8”短时强降水过程的数值模拟检验

5.3 “2010.7”短时强降水过程的数值模拟检验

5.4 短时强降水的诊断分析

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 创新点

6.3 讨论与展望

参考文献

在学期间的研究成果

致谢