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安徽一次暴雨過程的數(shù)值模擬與診斷分析

2016-11-24 07:31:29張?zhí)碜?/span>潘曉濱臧增亮
安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年28期
關(guān)鍵詞:阜南縣實況急流

張?zhí)碜耍?潘曉濱, 臧增亮, 尹 伊

(1.解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院,江蘇南京 211101;2.中國人民解放軍 93956部隊,甘肅張掖 734015)

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安徽一次暴雨過程的數(shù)值模擬與診斷分析

張?zhí)碜?, 潘曉濱1, 臧增亮1, 尹 伊2

(1.解放軍理工大學(xué)氣象海洋學(xué)院,江蘇南京 211101;2.中國人民解放軍 93956部隊,甘肅張掖 734015)

利用1°×1°的GFS分析場數(shù)據(jù)和中尺度數(shù)值模式WRF,對2014年5月31日~6月1日發(fā)生在安徽阜陽的一次暴雨天氣過程進行數(shù)值模擬和診斷分析。結(jié)果表明,WRF模式能夠近似地模擬此次降雨過程;高低空急流耦合是此次暴雨過程發(fā)生和維持的主要影響機制;暴雨中心上空垂直螺旋度呈現(xiàn)高層負、低層正的分布,這也是觸發(fā)暴雨的重要機制;降水開始前,大氣呈現(xiàn)上濕下干的濕度分布,這種大氣層結(jié)很不穩(wěn)定,易導(dǎo)致降雨的發(fā)生。

暴雨;數(shù)值模擬;環(huán)流形勢;物理量

暴雨是我國夏季常見的災(zāi)害性天氣之一,其降水量大、降水集中,具有較強的突發(fā)性,暴雨的預(yù)報也是氣象業(yè)務(wù)中最具挑戰(zhàn)性的任務(wù)之一[1]。很多研究表明,暴雨的發(fā)生與對流參數(shù)密切相關(guān)[2-4]。隨著中尺度數(shù)值模式的廣泛應(yīng)用,基于模式產(chǎn)品能夠?qū)ξ锢砹窟M行更細致的診斷分析[5-9],從而為揭示暴雨的發(fā)生發(fā)展提供詳盡的資料。如李耀輝等[5]利用中尺度有限區(qū)域模式MM4對一次江淮梅雨鋒暴雨過程進行了數(shù)值模擬,用模式輸出的細網(wǎng)格動力協(xié)調(diào)資料,分析了此次暴雨演變,結(jié)果表明,螺旋度的變化對暴雨發(fā)生有一定的指示意義;湯繼濤等[6]對2011年6月17~18日發(fā)生在江蘇南部的一次大暴雨天氣過程進行了數(shù)值模擬和診斷分析,著重分析了大暴雨天氣對交通的影響。2014年5月31日~6月1日安徽、江蘇等地區(qū)出現(xiàn)了強降水過程,部分地區(qū)達到大暴雨級別。筆者利用1°×1°的GFS分析場數(shù)據(jù)和中尺度數(shù)值模式WRF,對此次降水過程的水汽條件、動力及熱力條件等相關(guān)物理量進行診斷,揭示暴雨發(fā)生發(fā)展的物理機制,以期為今后此類暴雨的預(yù)報提供參考。

1 資料與方法

模擬采用中尺度數(shù)值模式WRF(V3.5.1),兩重嵌套方式,第1層網(wǎng)格水平分辨率為30 km,格點數(shù)為97×100,中心點為38.45°N、114°E,時間積分步長為60 s,地圖投影方式選取為蘭勃脫投影。積分時次為2014年5月31日8:00~6月2日8:00,積分總時間為48 h;第2層網(wǎng)格水平分辨率為10 km,格點數(shù)為91×82,時間積分步長為60 s,兩層網(wǎng)格均為每1 h輸出1次結(jié)果。初始場使用分辨率為1°×1°、時間間隔6 h的GFS(Global Forecast System)氣象分析場資料。此次模擬所選取的物理參數(shù)化方案參見表1。

表1 模式物理參數(shù)化方案設(shè)計

2 結(jié)果與分析

2.1 天氣實況與模擬 2014年5月31日~6月1日,受南下的冷空氣及副高北側(cè)的西南氣流影響,沿低層切變線出現(xiàn)了暴雨天氣。5月31日,淮河上游以及合肥以北大部、大別山區(qū)降大到暴雨,其中阜陽市部分地區(qū)降大暴雨。整個安徽省共有26個縣區(qū)146個站點降雨超過50 mm;6個縣區(qū)13個站點超過100 mm;降雨量最大的3個站分別為阜南縣阜南站161 mm、潁上縣陶壩子站119 mm、臨泉縣艾亭站119 mm。6月1日2:00為阜南縣每小時降雨量最大時刻。6月1日,安徽省有26個縣區(qū)162個站點降雨量超過50 mm,其中降水量最大的為懷寧縣高河埠站,降水量為104 mm。

24 h模擬雨量圖顯示(圖1a),在安徽省北部有一條東西向雨帶,這與實況(圖1b)基本一致,安徽省內(nèi)主要降水中心模擬得出的位置也與實況非常接近,降水量>100 mm的范圍模擬與實況一致,主要降水中心阜南縣、潁上縣與臨泉縣的模擬降水量與實際降水量基本一致。但24 h降水量>50 mm區(qū)域模擬位置偏北,江蘇境內(nèi)降雨中心未能很好地模擬出來。

圖1 2014年5月30日8:00~31日8:00 WRF模擬(a)與實況(b)降水分布(單位:mm)Fig.1 WRF simulation (a) and live (b) precipitation distribution on May 30 8:00-May 31 8:00 in 2014

2.2 環(huán)流形勢分析

2.2.1 500 hPa。5月31日~6月1日500 hPa高空為兩槽一脊形勢,一槽位于鄂霍次克海,另一槽位于巴爾喀什湖,呈東北—西南走向,一脊位于大興安嶺地區(qū);在葉尼塞河流域有閉合的低壓系統(tǒng),6月1日8:00一閉合低壓在貝加爾湖東南部開始形成,并逐漸向東南移動,到2日8:00已移至渤海海域,這一低壓帶動西伯利亞的冷空氣南下擴散。江淮地區(qū)有槽加深發(fā)展,西南氣流加強。副高西界基本維持在24°N左右,脊線維持在20°N,與同期相比偏北,強度偏大。

2.2.2 700 hPa。700 hPa的影響系統(tǒng)是從四川地區(qū)移來的低壓槽,5月31日14:00,低槽在四川橫斷山脈附近開始形成,6月1日14:00該槽移至長江中下游平原地區(qū),并發(fā)展成低渦,強度加深,氣旋性環(huán)流明顯,低渦前部的西南風速增大;5月31日20:00沿鄭州—上海一線有切變線,到1日20:00,發(fā)展成沿黃?!戳饔虻臇|北—西南走向。

2.2.3 850 hPa。與700 hPa環(huán)流形勢基本類似,6月1日8:00 850 hPa有一閉合冷渦位于華北平原地區(qū),有利于暖濕氣流輻合上升,四川中部有氣旋式環(huán)流;后續(xù)發(fā)展中冷渦逐漸向東南移動,低空風速減小。從WRF模式模擬的6月1日8:00 850 hPa高度場與實況(圖2)可以看出,模式基本上模擬出了造成暴雨的氣旋系統(tǒng),且前12 h的模擬結(jié)果也與實況非常相似。

圖2 2014年6月1日8:00 850 hPa WRF模擬(a)與實況(b)高度場Fig.2 WRF simulated 850hPa height (a) and observed height (b) at 8:00 on June 1,2014

2.3 物理量診斷分析

2.3.1 水汽條件。從暴雨發(fā)生前1 h的水汽通量散度場(圖3)可以看出,阜南地區(qū)水汽通量散度<0,部分地區(qū)達-10×10-5g/(cm2·hPa·s),說明此地水汽強烈輻合,且850 hPa相對濕度分布顯示,整個安徽地區(qū)濕度超過90%,充沛的水汽和輻合上升運動為降雨提供了必要的水汽條件。

從圖4b可以看出,6月1日2:00在阜南縣的西北側(cè)有強烈的輻合區(qū),曲率較大,流線比較密集,這一正切變渦度區(qū)加速了降水區(qū)的輻合上升運動,并促進了不穩(wěn)定能量的釋放,使得來自西南方的暖濕空氣輸送至阜南縣上空,當暖濕空氣與上方的干冷空氣匯合時就產(chǎn)生了降水。此外,在有利的大氣環(huán)流背景下,高空急流的加強和動量的向下傳播能夠進一步促進低空急流的建立和維持[10-11]。從200 hPa流場以及高空急流(圖4a)可以看出,降水過程中,阜南縣南北兩側(cè)風速一直較大,高空急流位置變化不明顯;降水開始前,低空急流風速不大,范圍較小,主要位于江蘇北部,呈西北—東南走向,隨著降水的發(fā)展,急流范圍開始擴大,風速加大。

2.3.2 動力條件。從圖5可以看出,6月1日2:00從對流層底部到300 hPa均為強上升速度區(qū),31日21:00垂直螺旋度呈上負下正的分布,隨著時間的發(fā)展,螺旋度負值中心數(shù)值不斷減小,正值中心不斷增大,直到6月1日2:00,低層正螺旋度迅速增大,700 hPa達210×10-6m/s2,高層負螺旋度數(shù)值迅速減小,阜南縣產(chǎn)生強烈的輻合上升運動。2:00之后,正值中心位置下降至850 hPa,同時數(shù)值開始減小,降水減弱。由此可知,高層負、低層正這種垂直螺旋度配置及變化能反映暴雨演變過程,垂直螺旋度作為渦度和垂直運動的耦合,是此次暴雨重要的動力觸發(fā)機制。

2.3.3 熱力作用。從圖6可以看出,降雨發(fā)生前對流層中層800 hPaθse的值較低,達318 K,而對流層低層的值相對較高,綜合相對濕度圖可以看出,降雨前中低層為干空氣。到31日23:00,850~600 hPaθse隨高度逐漸減小,說明在此高度內(nèi)層結(jié)不穩(wěn)定,且濕度層較為深厚。隨著降水的進行,θse值有所增加,直到6月1日9:00,雖然層結(jié)仍不穩(wěn)定,但濕度層并不深厚,800 hPa以上均為干空氣,降水逐漸停止。由此可見,在降水發(fā)生之前,中低層有相對穩(wěn)定的干空氣,而高層為濕度較大的空氣,這種結(jié)構(gòu)造成大氣層結(jié)的不穩(wěn)定,隨著對流不穩(wěn)定能量的釋放,垂直運動得到加強,導(dǎo)致降水的發(fā)生。

圖3 2014年6月1日1:00 WRF模擬的850 hPa水汽通量散度場[單位:10-5 g/(cm2·hPa·s)]Fig.3 WRF simulated moisture flux divergence field at 850 hPa isobaric surface at 1:00 on June 1,2014

圖4 2014年6月1日2:00 WRF模擬的200 hPa(a)和850 hPa(b)流場及風速Fig.4 WRF simulated flow field and wind speed at 200 hPa(a) and 850 hPa(b) height at 2:00 on June 1,2014

注:等值線代表垂直螺旋度,單位為10-6 m/s2。彩色陰影代表垂直速度,單位為10-2 m/s。Note: The contour represents the vertical helix,unit is 10-6 m/s2.Color shading represents vertical velocity,unit is 10-2 m/s. 圖5 2014年6月1日2:00垂直螺旋度和垂直速度沿32.8°N垂直剖面Fig.5 Vertical helix and vertical velocity along 32.8°N vertical section at 2:00 on June 1,2014

3 小結(jié)

利用1°×1°的GFS分析場數(shù)據(jù)和中尺度數(shù)值模式WRF,從降水情況、環(huán)流形勢和物理量方面對2014年5月31日~6月1日發(fā)生在安徽北部的一次暴雨過程進行數(shù)值模擬,得出以下結(jié)論:

(1)此次暴雨過程500 hPa存在兩槽一脊的環(huán)流形勢,中高緯度環(huán)流形勢比較穩(wěn)定,為降水提供持續(xù)的冷空氣來源,同時低空急流將來自海洋的暖濕空氣輸送到長江流域,冷暖空氣在此交匯,這種天氣形勢對降雨的發(fā)生十分有利。

(2)高低空急流一直伴隨著此次降水過程的產(chǎn)生和維持,它們的耦合作用形成了高空輻散、低空輻合的流場配置,有利于上升運動的產(chǎn)生和發(fā)展。因此,高低空急流的耦合是此次強降水過程發(fā)生和維持的主要動力機制。

(3)暴雨中心上空垂直螺旋度呈現(xiàn)高層負、低層正的分布,這也是觸發(fā)暴雨的重要機制。

(4)降水開始前,大氣呈現(xiàn)上濕下干的濕度分布,這種大氣層結(jié)很不穩(wěn)定,易導(dǎo)致降雨的發(fā)生。

圖6 2014年5月31日~6月1日阜南縣假相當位溫(a,K)和相對濕度(b,%)的高度—時間剖面Fig.6 Height-time cross section for the potential pseudo-equivalent temperature (a,K) and relative humidity (b,%) at Funan County during May 31-June 1 in 2014

[1] 陶詩言,丁一匯,周曉平.暴雨和強對流天氣的研究[J].大氣科學(xué),1979(3):227-238.

[2] 丁一匯,胡國權(quán).1998年中國大洪水時期的水汽收支研究[J].氣象學(xué)報,2003(2):129-145.

[3] 楊越奎,劉玉玲,萬振拴,等.“91.7”梅雨鋒暴雨的螺旋度分析[J].氣象學(xué)報,1994(3):379-384.

[4] 吳瓊,錢鵬,郭煜,等.江蘇一次持續(xù)性梅雨鋒暴雨過程診斷與分析[J].氣象科學(xué),2014(5):549-555.

[5] 李耀輝,壽紹文.旋轉(zhuǎn)風螺旋度及其在暴雨演變過程中的作用[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報,1999(1):98-105.

[6] 湯繼濤,袁成松,包云軒,等.一次蘇南大暴雨過程數(shù)值模擬及其對交通能見度的影響[J].氣象科學(xué),2014(3):275-281.

[7] 慕建利,李澤椿,諶蕓,等.一次陜西關(guān)中強暴雨中尺度系統(tǒng)特征分析[J].高原氣象,2014(1):148-161.

[8] 諸葛豐林,鄭有飛,吳榮軍,等.江蘇省里下河地區(qū)一次暴雨過程的模擬研究[J].自然災(zāi)害學(xué)報,2014(5):164-176.

[9] 張恒德,宗志平,張友姝.2005年7月一次大暴雨過程的模擬和診斷分析[J].大氣科學(xué)學(xué)報,2011(1):85-92.

[10] 林毅,劉銘,劉愛鳴,等.高低空急流在閩西北大暴雨過程中的作用及數(shù)值模擬[J].氣象科學(xué),2006,26(4): 449-455.

[11] 張廣周,李戈,白家惠,等.不同高度急流耦合在2007年7月中旬河南省區(qū)域暴雨中的作用[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2008,31(2): 7-12.

Numerical Simulation and Diagnostic Analysis of a Rainstorm Process in Anhui Province

ZHANG Tian-zi,PAN Xiao-bin,ZANG Zeng-liang

(Institute of Meteorology,PLA University of Science and Technology,Nangjing,Jiangsu 211101)

Based on the 1°×1°analysis field data from GFS (Global Forecasting System),with a mesoscale numerical model WRF (Weather Research and Forecasting model),a torrential rain occurred in Anhui Province from 31 May to 1 June ,2014 was simulated and diagnostically analyzed.The results showed that WRF model has a good forecasting ability in a rainfall process; the coupling of the low-level and upper-level jet was the main dynamical mechanism of the out-breaking of this torrential rain process; the vertical helicity at the upper levels was negative while at the lower levels,it was positive; the atmosphere humidity at the upper levels was damp while at the lower levels it was dry before precipitation.

Heavy rainfall; Numerical simulation; Circulation situation;Physical quantity

張?zhí)碜?1992- ),女,山東淄博人,碩士研究生,研究方向:中小尺度氣象學(xué)。

2016-08-01

S 165

A

0517-6611(2016)28-179-04

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