大连地区一次极端天气的诊断分析和数值研究

摘要

随着全球气候变暖的加剧，极端天气气候事件有增加的趋势。其中暴雨(暴雪)天气就是典型的极端天气气候事件，我国几乎每年都会因暴雨(暴雪)给工农业生产及人们的生活带来严重影响，造成极大的经济损失，因此，分析暴雨(暴雪)的成因，提高暴雨(暴雪)天气的预报能力对于防灾减灾具有重大意义。 2007年3月4-5日，东北地区遭受了一次低温雨雪冰冻并伴有狂风、风暴潮天气。为了深入理解此次极端天气过程的热力与动力特征、中尺度系统结构及暴雨(雪)发生的物理机制，本文利用常规实况观测、自动站观测、卫星、新一代天气雷达数据资料，对产生大风、寒潮、暴雨(雪)天气的成因从环流形势、物理量诊断、卫星云图和雷达回波特征等几方面进行了分析，重点探讨暴雨(雪)的成因，找出预报着眼点；并利用中尺度数值模式对此进行了模拟研究，由此来深入分析这次极端天气发生发展的物理过程，获得如下初步结论： (1)此次极端天气是由异常发展北上的温带气旋和贝加尔湖南下的强冷空气的共同作用引起的，暖湿空气的异常活跃并北上和北方冷空气的密切配合，是造成此次天气过程和极端天气事件的主要因素。 (2)高、低空急流的稳定维持是暴雨过程得以持续的重要原因。低空急流的存在为其水汽输送起到关键性作用，维持了暴雨区非常有利的水汽条件。 (3)本次过程主要受南来的大范围连续稳定的层状云降水影响；多普勒雷达径向速度场上，边界层上层偏东与偏南急流形成的辐合切变和其上源源不断的深厚的暖湿气流的输送，诱发较强的中尺度带状回波；多普勒径向速度与地面测站瞬时大风有较好的对应关系。 (4)PSU/NCAR中尺度模式MM5较好地预报了此次极端天气过程，降水、大风、降温等气象要素的逐小时预报显示了模式对于此次极端天气过程的精细化预报能力。 (5)诊断分析表明，低空强正涡度、强辐合，高空强负涡度、强辐散非常有利于强对流的发生发展制，是导致强降水形成重要的直接原因之一。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2国内外研究现状与进展

1.3本文的主要研究内容和技术思路

参考文献

第二章非静力中尺度数值模式简介

2.1MM5的主要特征：

2.2模式模拟系统流程

2.3模式基本方程组

2.4模式物理过程及参数化

2.4.1降水物理过程

2.4.2行星边界层(PBL)物理过程参数化

2.4.3大气辐射参数化

参考文献

第三章“3.4”极端天气的天气学分析

3.1 2007年3月4日暴雨、大风、寒潮严重灾害天气过程

3.1.1概况

3.1.2天气实况

3.2天气形势

3.2.1高低空环流形势

3.2.2高、低空急流特征

3.3温度场特征分析

3.4形成强降雪的水汽条件分析

3.4.1水汽场结构演变

3.4.2水汽通量及通量散度场结构

3.5小结

参考文献

第四章“3.4”极端天气的卫星云图和雷达回波分析

4.1暴雨分析

4.1.1具有中尺度特征的较强回波带是造成暴雨的直接原因

4.1.2边界层切变与其上深厚偏南气流的爬升

4.1.3相态转换极快的多种降水物和冻结物

4.2强偏北大风

4.3卫星云图分析

4.4小结

参考文献

第五章“3.4”极端天气的数值模拟

5.1.模式预报设计

5.2形势场预报检验

5.3降水预报检验

5.4模式大风预报检验

5.5模式温度预报检验

5.6 小结

参考文献：

第六章“3.4”极端天气的诊断分析

6.1影响系统水平结构分析

6.1.1涡度、散度特征

6.1.2相当位温特征

6.2中尺度系统垂直结构分析

6.2.1水汽场与热力场

6.2.2 运动场

6.2.3微物理场

6.3 小结

参考文献：

第七章总结与展望

7.1全文总结

7.2本研究的特点与创新点

7.3本文的不足之处

7.4讨论与展望

攻读硕士学位期间完成和发表的文章和研究成果

致谢