潘品言 徐強 湯啟友 陳薇 柏靈 李春忱 賴易 昊男

摘 要：為了更好的研究2013年7月8日—10日四川盆地一次暴雨過程，利用WRF模式對本次強對流天氣的中尺度天氣系統(tǒng)與大尺度環(huán)流形勢及強降水的分布空間進行模擬，分析發(fā)現(xiàn)，此次暴雨過程中的水汽來自孟加拉灣及南海的暖濕空氣和四川盆地以東地帶的東南氣流，龍門山脈地形的阻擋作用為暴雨過程提供了充足的水汽積累，低層低壓氣流輻合，近地面高溫以及強烈的上升運動使得暴雨過程能夠持續(xù)進行。模擬結(jié)果與觀測事實基本一致，因此，WRF模式可作為研究暴雨過程的有效方法。

關(guān)鍵詞：暴雨；強對流天氣；數(shù)值模擬

位于長江中上游地區(qū)的四川盆地是中國暴雨的多發(fā)地區(qū)之一，造成盆地夏季暴雨天氣的影響系統(tǒng)受到其復(fù)雜的地形條件和所處青藏高原東側(cè)的特殊地理位置影響而變得較為復(fù)雜。暴雨天氣對人類生產(chǎn)生活和國民經(jīng)濟有著重要影響，因此，對四川盆地暴雨過程的研究一直是國內(nèi)氣象學(xué)者的研究重點。

數(shù)值模擬是根據(jù)大氣的運動方程組，在一定初始條件和邊界條件下，通過數(shù)值計算，用計算機求解描寫天氣演變過程的大氣運動方程組，得到未來天氣狀況和大氣運動變化狀態(tài)的方法。

中尺度天氣預(yù)報模式（Weather Research Forecast ，WRF）是由美國多個研究部門及大學(xué)的科學(xué)家共同參與開發(fā)研究的新一代中尺度預(yù)報模式和同化系統(tǒng)， 集科研與業(yè)務(wù)預(yù)報于一體， 給理想化的動力學(xué)研究、業(yè)務(wù)天氣預(yù)報及區(qū)域氣候模擬、空氣質(zhì)量預(yù)報提供了公用的模式框架， 系統(tǒng)將成為改進從云尺度到天氣尺度等不同尺度重要天氣特征預(yù)報精度的工具。

2013年7月7日晚，孟加拉灣和南海的水汽形成的東南低空急流抵達四川盆地，龍門山脈山地地形對氣流起到抬升作用，促進空氣垂直運動，而高空溫度低，地面溫度高，水汽凝結(jié)在空中形成雨。副熱帶高氣壓穩(wěn)定在川東一帶，因此，處于龍門山一帶的廣元、成都、綿陽、德陽、雅安等地暴雨不斷。

1 資料和方法

對本次四川盆地暴雨過程研究所用的資料為NCEP FNL（National Center for Environmental Prediction， global final analysis）全球1°X1°再分析資料（時間分辨率為6h），數(shù)據(jù)從1000hPa到10hPa ， 共26 層， 所提供的資料包括：地表氣壓， 海平面氣壓， 位勢高度， 溫度， 海表面溫度， 土壤值， 冰面覆蓋， 相對濕度， u、v 風(fēng)場， 垂直運動， 渦度和臭氧， 主要用于模擬本次暴雨天氣過程。

2 模擬方案設(shè)計

為進一步探討此次暴雨過程的物理機制， 用WRF模式對此進行了模擬。模式的初始條件和側(cè)邊界條件均采用NCEP每6h一次的全球再分析資料（FNL資料），積分區(qū)域中心經(jīng)緯度為東經(jīng)105°，北緯32°，投影方式為墨卡托投影。采用伴有兩個輸入文件的雙向嵌套， 利用氣象和地形場資料數(shù)據(jù)作為嵌套區(qū)域的輸入資料， 高分辨率地形場對嵌套區(qū)域有益；缺點是嵌套區(qū)域必須和母域同時開始積分。

3 模擬結(jié)果

3.1 比濕分布

根據(jù)2013年7月8日08時（北京時，下同）的比濕條件顯示，比濕極大值區(qū)域主要沿南北走向，覆蓋綿陽、德陽、成都、資陽、自貢、內(nèi)江等城市部分地區(qū)，位置相對偏東，比濕值超過20g/kg，濕度較大，水汽豐富。

3.2 相對濕度分布及流場

結(jié)合各層相對濕度分布及流場圖可知，本次暴雨過程的主要水汽通道主要有兩個：一是來自孟加拉灣和南海的暖濕空氣經(jīng)西南氣流進入四川盆地，另一條是四川盆地以東地帶向盆地輸送水汽。8日08時，川東南地區(qū)沿龍門山脈一帶850hPa相對濕度可達85%，部分地區(qū)超過95%，充沛的水汽為暴雨過程的持續(xù)創(chuàng)造了有利的條件。

3.3 地面風(fēng)場與溫度場及海平面氣壓分布

8日20時，沿著龍門山脈一帶的海平面氣壓梯度較大。105°E，29°N附近為海平面氣壓極小值，中心氣壓值低于992hPa，對應(yīng)溫度的極大值區(qū)域，最高溫度超過32℃。較高的溫度使得地面低壓進一步加強，進而使風(fēng)場輻合加強，有利于對流的持續(xù)發(fā)展。

3.4 850hPa垂直速度

9日02時，在成都與雅安接壤地帶的850hPa垂直速度w的值超過1×10-2m/s，強烈的上升運動促進對流發(fā)展，繼續(xù)為暴雨過程降水創(chuàng)造條件。

4 實況對比

對比2013年7月8日08時-9日08時實際觀測和數(shù)值模擬的24小時降水可知，模擬結(jié)果與實際觀測較為符合，綿陽、德陽、成都、雅安等地區(qū)大范圍內(nèi)24小時降水超過50mm，部分地區(qū)超過100mm，模擬暴雨區(qū)域與觀測事實基本一致，但盆地西北部分地區(qū)降水偏高。

對比2013年7月9日08時-10日08時實際觀測和數(shù)值模擬的24小時降水可知，模擬結(jié)果與實際觀測存在一定偏差，實際暴雨落區(qū)主要仍集中在德陽、成都、雅安等地并呈南北一線走向，模擬結(jié)果暴雨區(qū)域分散在綿陽、雅安及阿壩州地區(qū)，且24小時降水超過100mm的極大值區(qū)域不一致。易知盆地北部阿壩州一帶存在大量的虛假降水，可能是與地形的因素有關(guān)，導(dǎo)致模式模擬效果不夠理想，希望以后能夠通過資料的同化改善模擬效果。

5 結(jié)論

通過WRF中尺寸數(shù)值模式模擬了2013年7月8日—10日四川盆地的一次暴雨過程，得到以下結(jié)論：1）在本次強對流天氣過程的數(shù)值試驗中，對中尺度天氣系統(tǒng)與大尺度環(huán)流形勢及強降水的分布空間的模擬較為成功，結(jié)果與事實基本符合。2）根據(jù)模擬結(jié)果能夠發(fā)現(xiàn)，來自孟加拉灣及南海的暖濕空氣和四川盆地以東地帶的東南氣流不斷向盆地輸送水汽，地形的阻擋作用為暴雨過程提供了充足的水汽積累，沿強降水地帶的海平面氣壓梯度較高，氣流輻合強度大，近地面高溫以及強烈的上升運動成為暴雨持續(xù)進行的必要條件。本次強對流天氣過程對四川盆地沿龍門山脈一帶地區(qū)造成了大量降水，局部地區(qū)24小時累積降水量超過100mm。3）通過WRF模式可以模擬暴雨發(fā)生的天氣系統(tǒng)和環(huán)流形勢，是對暴雨研究的一種有效方法。

參考文獻：

[1] 余卓晟.成都“2008 .9 .24”暴雨的中尺度數(shù)值模擬.成都信息工程學(xué)院學(xué)報，2012.

作者簡介：潘品言（1995-），男，四川樂山人，本科。