陕甘宁地区汛期强降水统计特征与一次典型个例的综合分析

摘要

利用不同时空分辨率降水资料和NCEP再分析资料,本文首先对陕西、甘肃、宁夏三省(区)汛期(5-9月)不同量级强降水时空分布、天气学概念模型以及物理参数特征进行分析。在此基础上选取“100807”甘肃中南部强降水过程作为研究个例,综合利用GFS资料和多种新型观测资料对本次过程大尺度环流背景、物理环境场以及中尺度对流系统发生发展规律进行研究。研究表明:
　　(1)近20年(1991—2010年)陕甘宁地区汛期强降水降水量和累计发生频次都呈增长趋势,特别是最近6年(2005—2010年)强降水越发活跃。近6年汛期强降水在区域内存在4个活跃区与3个不活跃区。汛期强降水主要集中在7、8月,其中7月下旬与8月中旬发生频次最高,相对7月,量级更大的强降水更容易发生在8月。日变化上强降水呈双峰分布。lhr≥30mm的强降水容易发生在山地迎风坡、地形陡升区、喇叭口等特殊地形附近并且表现出夜间多发性特征。
　　(2)从典型个例中提炼出陕甘宁地区汛期3类强降水概念模型(低槽一副高型、低涡-远距离台风型、两高切变型)。相关物理参数不仅反映了3类强降水的共性特征还体现出每类模型的自身特点。
　　(3)“100807”过程属于两高切变型典型个例。500hPa高压的坝断裂,700hPa甘肃南部中尺度涡旋以及200hPa西风急流南侧辐散场的相互作用为强降水的发生提供了必要的大尺度环流背景。过程冷空气主体来自700hPa,而地面上小股弱冷空气不断向不同区域扩散使得强降水较为分散。强降水水汽通道是在热带低压、副高以及青藏高原大地形共同作用下形成,近地面水汽的迅速增长以及垂直方向上强烈的水汽输送使得降水历时短、强度大并具有较强的突发性。
　　(4)高层辐散(负涡度)、低层辐合(正涡度)所形成的强烈垂直上升运动为强降水提供了有利的动力条件;午后地面辐射增温使甘肃中南部不稳定能量明显增加并形成了对流性不稳定层结,强降水期间中层冷空气入侵到暖平流上加剧了对流性不稳定层结,这又为强降水提供了良好的热力条件。
　　(5)过程中出现的4个中尺度雨团由中尺度对流系统产生。范围最大、频次最高的强降水出现在该系统的成熟期。强降水位于对流系统TBB低值中心(-72℃或.62℃)或者低值中心东侧温梯度较大的地区;而17、18时临洮地区强降水主要是在南北两个对流单体发展、合并过程中出现的。合并后的新单体强度增强、回波顶高升高,对流发展最为旺盛,降水也处于最强阶段。
　　(6)地面切变辐合是中尺度对流系统的触发机制。强降水的发生与地面中尺度辐合(切变)线或者中尺度涡旋有很好对应关系。地闪中的负闪在强降水过程中表现出主导性以及超前性。地闪突然增加预示对流系统即将迅速发展,地闪密集区预示着系统未来的发展方向以及强降水落区,而地闪发生频次最多的时段也是对流系统迅速发展的阶段。舟曲东山镇中-γ尺度极端强降水的发生与当地中尺度地形有着紧密的联系。

目录

摘要

Abstract

第一章 前言

1.1 研究意义与目的

1.2 主要研究进展

1.2.1 强降水研究进展

1.2.2 对流性天气物理量诊断分析研究进展

1.2.3 西北地区强降水研究进展

1.3 问题提出与本文主要研究内容

1.4 资料与方法

第二章 陕甘宁地区汛期强降水时空分布特征

2.1 近30年陕甘宁地区年、月降水量特征

2.2 近20年陕甘宁地区汛期强降水变化特征

2.3 近6年陕甘宁地区汛期强降水空间分布特征

2.4 近6年陕甘宁地区汛期强降水时间变化特征

2.4.1 汛期强降水月变化特征

2.4.2 汛期强降水旬变化特征

2.4.3 汛期强降水日变化特征

第三章 陕甘宁地区汛期强降水概念模型及物理参数特征

3.1 陕甘宁地区汛期强降水影响系统

3.2 陕甘宁地区汛期强降水概念模型

3.3 强降水模型物理参数特征

3.4 陕甘宁地区汛期强降水指标性物理参数

第四章 “100807”甘肃中南部强降水环流特征与物理条件分析

4.1 强降水过程雨(灾)情

4.2 强降水过程环流特征与冷空气、水汽条件分析

4.2.1 强降水过程环流背景分析

4.2.2 冷空气活动综合分析

4.2.3 水汽条件综合分析

4.3 强降水过程动力、热力环境分析

4.4 强降水前后相关物理参数对比分析

第五章 “100807”甘肃中南部强降水中尺度特征分析

5.1 大尺度环流场的中尺度滤波分离

5.2 中尺度雨团、云团演变以及雷达回波特征

5.2.1 中尺度雨团演变特征

5.2.2 中尺度云团演变特征

5.2.3 强降水雷达回波特征

5.3 地面中尺度系统特征

5.4 对流系统的地闪活动特征

5.5 舟曲强降水与中尺度地形

第六章 结论与讨论

6.1 结论

6.2 讨论

参考文献

致谢

论文附图