2007年8月陕西一次暴雨过程的研究

摘要

本文首先利用全国720站的逐日降水资料统计了陕西近40年的暴雨时空特征,结果表明暴雨日数的空间分布呈现北少南多的特点,与陕西年均降水量陕北地区少,陕南地区多的变化趋势是相一致的。全省暴雨日盛发期在6～9月份,主要集中在7月份。近40年暴雨日的年际变化趋势保持平稳,每年均有占全省47.4％～78.9％的站发生暴雨日。40年间暴雨总降水量存在15～20年的周期变化。陕西暴雨主要集中在7月是孟加拉湾槽和副热带高压系统共同影响造成的,阿拉伯海和孟加拉湾的水汽沿孟加拉湾低槽前西南气流被源源不断地输送到陕西地区。夏季青藏高原为高比湿源,陕西受高原影响地面比湿经历了由小到大再由大到小的变化过程。
　　 在充分了解了陕西暴雨的时空分布后,本文选取了陕西关中地区一次典型的中尺度暴雨过程并对其进行了精细研究。
　　 文中利用NCEP1°×1°、TBB及逐小时降水资料,对2007年8月8日到9日发生在陕西关中地区的一次特大暴雨过程进行了诊断分析,结果表明,此次特大暴雨属于中-α尺度暴雨,暴雨发生在有利的大尺度环流背景下,远距离台风“帕布”将大量的水汽和较高的能量带到陆地上来,为此次暴雨提供了充足的水汽能源。本次暴雨中东风气流起了重要作用。暴雨发生时对流层低层辐合高层辐散,这种“抽吸作用”使得暴雨区上空产生强大的垂直上升运动。
　　 本次暴雨主要由中尺度辐合线造成,从Barnes带通滤波场上可以看出暴雨发生在中尺度低涡前部的辐合区内,低层的扰动低压和扰动低温触发了暴雨的发生；雷达回波和Mα CS系统很好的示踪了暴雨落区和强度的变化,强降水就发生在回波强度大于50dBZ的强回波区和云顶温度低于-70℃云区下方；风暴螺旋度对此次暴雨也具有很好的指示作用,暴雨发生前陕西位于螺旋度大值中心处,大值中心的移动方向与雨带的移动方向一致；暴雨发生前关中上空就处于对流不稳定状态,冷空气从高层以正位涡柱下传的方式逐渐入侵低层暖湿空气,850hPa MPV1<0,MPV2>0冷空气强迫暖空气上升,有利于暴雨发生。
　　 利用WRF数值模式对此次特大暴雨进行了数值模拟,在模拟结果与实况相一致的情况下,做了地形敏感性试验。试验结果表明:8日08时～14时地形不起作用,对关中降水没有影响；8日14时～20时地形开始发挥作用,西安附近的降水量增加20～25mm,宝鸡地区增加30mm以上；与上一时段相比,8日20时～9日02时地形作用表现最为明显,暴雨中心降水量增加60mm以上,关中强降水正好处于此时段,降水中心也与暴雨增幅中心吻合；9日02时～08时地形发挥作用逐渐减小,暴雨量增幅约30～40mm;9日08时之后,降水增幅在关中消失。从动力和热力两方面分析了秦岭山脉的作用,试验结果表明,在此次特大暴雨过程中,秦岭山脉的存在使得关中降水出现增幅,在一定的范围内山脉越高降水强度越大范围越广；降水落区的变化与山脉的高低亦存在一定的关系；山脉的阻挡作用使得陕北小高压南侧的偏东气流与越过秦岭的偏南气流在关中辐合,大量的水汽在关中地区堆积,出现低层辐合高层辐散的形势,层结不稳定大气在秦岭北坡聚集,伴随有强烈的上升运动,秦岭山脉在关中暴雨中具有重要作用。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 暴雨研究进展

1.1.1 大尺度环流背景与中小尺度的相互作用

1.1.2 高低空急流的研究

1.1.3 低涡的研究

1.1.4 梅雨锋的研究

1.1.5 不稳定性的研究

1.1.6 暴雨的数值模拟研究

1.1.7 地形对暴雨的影响研究

1.2 本论文的研究目的、研究内容、研究方法和特色

第二章 陕西暴雨气候背景研究

2.1 陕西暴雨的空间分布

2.2 陕西暴雨的时间分布

2.2.1 日、时变化

2.2.2 月变化

2.2.3 年际变化

2.3 环流场分析

2.4 水汽条件

2.4.1 水汽通量

2.4.2 比湿

2.5 小结

第三章 关中大暴雨的大尺度分析

3.1 雨情和灾害介绍

3.2 大尺度环流背景

3.3 水汽条件

3.4 动力条件分析

3.5 小结

第四章 关中暴雨的中尺度分析

4.1 西安站多普勒雷达回波与降水关系

4.2 中尺度对流系统(MCS)的活动

4.3 风暴螺旋度分析

4.4 湿位涡分析

4.4.1 θse分析

4.4.2 MPV1分析

4.4.3 MPV2分析

4.5 小结

第五章 中尺度滤波分析

5.1 中尺度滤波思想

5.2 中尺度滤波流场

5.3 中尺度滤波高度场

5.4 中尺度滤波温度场

5.5 小结

第六章 数值模式介绍

6.1 WRF模式介绍

6.1.1 WRF模式基本结构

6.1.2 WRF模式物理过程参数化方案简介

6.2 模拟实验方案介绍

第七章 中尺度地形的作用

7.1 引言

7.2 模拟试验方案

7.3 模拟结果检验

7.3.1 环流场特征

7.3.2 降水特征

7.4 对降水量的模拟

7.5 对流场的模拟

7.6 秦岭山脉的动力作用

7.7 秦岭山脉的热力作用

7.8 小结

第八章 主要结论和工作展望

8.1 本文得出的主要结论

8.2 存在的问题

参考文献

致谢

论文附图