2005年梅雨锋暴雨的数值模拟及诊断分析

摘要

本文利用NCEP客观分析资料和各种非常规资料对2005年梅雨期的环流特点分析后发现，在梅雨期低空西南气流的短期变化与雨带的进退和维持有密切关系，对长江中下游地区梅雨锋的形成维持和强降水的产生有非常重要的作用；利用常规资料对梅雨期中最强的一次暴雨过程的各种常规物理量诊断分析后发现梅雨锋成熟时期的垂直和水平结构特点：梅雨锋的风场是由南面的西南季风和北面的东风气流构成，梅雨锋位于东西风急流的交接中心略偏西的一侧，此处的相当位温几乎垂直分布，其左右两侧底层蕴藏着不稳定能量；在江淮、黄淮到四川一带切变线长时间维持并伴有低涡，而切变线两侧不断有中尺度对流系统发展，强暴雨发生在中尺度扰动低压内；利用中尺度数值模式对此次过程进行数值模拟，并对模拟结果的热源水汽汇、改进后的湿Q矢量分解、MPV等进行诊断分析得到了很多有意义的结论。诊断量对于雨量和降水落区的预报有着很好的指示作用，为此专门开发了中尺度诊断量图形显示软件，其可以输出不同时次和层次的相应诊断量图形，方便使用者从不同的角度认识天气动力过程，揭示天气过程的物理意义，并且避免了大量的重复性劳动：为了进一步了解地形和水汽凝结潜热在此次暴雨过程中所起的作用的地形和水汽凝结潜热敏感性试验可以发现：在大气底层，大别山北侧迎风面所形成的低涡系统对于暴雨的加强和增幅作用明显：凝结潜热的释放对于暴雨中尺度系统的发生发展也起着至关重要的作用。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 引言

1.1国内外研究进展

1.2本文研究的内容、目的和意义

第二章 2005年梅雨期暴雨的环流特征

2.1降水时空分布特点

2.2大尺度环流演变特征

2.3中尺度天气系统的特征

第三章 梅雨锋暴雨中尺度系统的基本特征

3.1暴雨大尺度降水以及云系特征

3.2天气尺度环境场条件

3.3高低空急流以及水汽条件分析

3.4梅雨锋附近的涡度、散度场特征和不稳定条件

3.5梅雨锋的结构

第四章 中尺度系统的模拟研究以及模拟结果分析

4.1MM5模式的结构和功能

4.1.1MM5模式结构

4.1.2MM5非静力模式的基本方程组

4.1.3模式物理过程参数化方案

4.2模拟方案选择简介

4.3模拟结果分析

4.3.1降水模拟结果分析

4.3.2环流形式的模拟以及中β尺度系统三维流场的模拟分析

4.3.3液态水和雷达反射率因子的模拟分析

4.3.4垂直速度分析

4.3.5涡度散度分析

第五章 中尺度系统的诊断分析

5.1中尺度诊断量图形显示软件

5.1.1简介

5.1.2数据流程以及编程注意问题小结

5.1.3软件数据信息的设置

5.2梅雨的视热源和视水汽汇分析

5.2.1视热源和视水汽汇的概念以及诊断计算方程

5.2.2中尺度热量和水汽收支诊断分析

5.3改进后的湿Q矢量分解理论诊断分析

5.3.1改进后的Q矢量以及矢量分解的原理和物理意义

5.3.2强降水发生时2▽·QM，2▽·QnM，2▽·QsM的比较分析

5.4湿位涡

5.4.1湿位涡的概念以及各项的物理意义

5.4.2湿位涡分析

第六章 地形影响和凝结加热作用的敏感性试验

6.1试验设计方案

6.2试验结果的分析和讨论

6.2.1控制试验(CTR)

6.2.2地形敏感性试验(STE 1)

6.2.3凝结加热敏感性试验(STE 2)

第七章结论

参考文献

致谢

论文附图（一）

论文附图（二）