高空急流对天气系统的影响及其变化机制

摘要

利用常规资料、气象卫星、多普勒天气雷达、NCEP/NCAR再分析资料以及中尺度数值模式WRF，对海上强对流天气系统和中期降水过程进行了诊断分析、数值模拟和数值实验，分析了高空急流对极端天气的影响，探讨了高空急流的变化机制。
　　对2013年8月10日凌晨发生在青岛近海上空一次飑线大风过程的研究结果表明:200hPa高空槽的东侧存在高空急流，陆地上空的冷平流使高空槽加深，使出现灾害事故海区恰好位于高空急流入口区的右侧，强烈的抽吸作用促使飑线过程得以发展。分析飑线的垂直结构，发现高空存在强烈辐散，低空存在强烈辐合，对流层中高层较干的下沉气流，是导致海面强阵风形成的主要原因。
　　通过对气象要素场的诊断和比较，初步分析了2011年6月长江中下游地区梅汛期几次降水过程的成因，探究了高空急流对几次降水过程的影响。比较6月9日-11日、6月13日-15日、6月17日-19日的三次降水过程，发现6月13日-15日过程降雨量最大的原因是:长江中下游恰好位于高空急流入口区的右侧，且急流强度较强。
　　对2011年6月13日-15日强降水过程的研究结果表明:200hPa高空急流入口区右侧的抽吸作用显著，涡度平流随高度增强明显，导致500hPa强垂直上升运动，850hPa低空急流大量水汽的输送，使得低涡系统加强，有利对流性不稳定层结出现，对强降水极为有利。
　　通过WRF控制试验和敏感性试验分析了高空急流变化的机制。结果表明:中国近海海温梯度变化对高空急流变化的影响并不显著，各层位势高度和风场的变化也不明显;但潜热释放对高空急流和各层位势高度和风场的变化，具有重要的影响。对温度异常场垂直剖面分析得出，潜热释放对整个对流层大气温度影响显著。潜热释放促使高空辐散和低空辐合运动加强，有利于高空急流入口区的形成。急流入口区右侧的抽吸作用，有利于潜热的释放，潜热释放使对流层高层位势高度增加，辐散作用进一步促进暖湿空气的上升，形成正反馈过程。急流-上升运动-潜热释放-急流的正反馈机制是2011年6月洪涝灾害发生的重要原因。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 引言

1．2 国内外的研究现状

1．2．1 高空西风急流及其变化机制

1．2．2 高空西风急流的抽吸作用

1．2．3 飑线

1．2．4 梅雨锋暴雨

1．2．5 潜热释放作用

1．3 本文研究内容

2 资料和方法

2．1 研究使用数据

2．1．1 FNL资料和RTG_ST海温数据

2．1．2 GTS观测数据

2．1．3 FY2E卫星资料

2．1．4 雷达回波反射率资料

2．2 研究使用方法

2．2．1 数值模式

2．2．2 控制变量法

3 “8．10”飑线过程

3．1 过程及环流背景概述

3．1．1 过程及环流背景

3．1．2 TBB资料分析

3．2 大尺度高低空急流及涡度平流诊断分析

3．2．1 高低空急流

3．2．2 涡度平流诊断分析

3．3 数值模拟方案

3．4 模拟输出结果和实况对比分析

3．5 飑线的模拟结果诊断分析

3．5．1 海平面风场模拟

3．5．2 850hPa环流场

3．5．3 动力和热力结构

3．6 小结

4 2011年6月梅汛期暴雨

4．1 过程

4．2 环流背景

4．3 高低空急流

4．4 小结

5 2011年6月13日-15日暴雨过程

5．1 过程及环流背景概述

5．1．1 过程

5．1．2 环流形势

5．1．3 TBB资料分析

5．2 WRF数值模拟方案

5．2．1 WRF模拟方案具体参数

5．2．2 模拟输出结果和实况对比分析

5．3 WRF模拟的诊断分析

5．3．1 涡度平流差值场和垂直速度场

5．3．2 涡度场和散度场

5．3．3 低空风场和水汽通量场

5．3．4 温度平流场

5．3．5 假相当位温场

5．4 小结

6 高空急流变化机制的数值模拟

6．1 WRF控制试验和敏感性试验设计方案

6．2 海温梯度减小试验结果的诊断分析

6．3 “干”敏感性试验结果的诊断分析

6．4 小结

7 总结和讨论

参考文献

致谢

个人简历