资料分析组-IAP小组总结

梅雨锋暴雨多尺度模型第二课题组负责人：赵思雄研究员谈哲敏教授报告人：孙建华2003年11月10日“973项目”－我国重大天气灾害的机理和预测理论研究课题验收本课题的主要目标集中研究中尺度强暴雨系统发生发展的规律，弄清其机理，在此基础上，提出一个有观测事实为依据，并有理论基础的江淮梅雨锋暴雨的多尺度物理模型。梅雨锋上的三类暴雨（陶诗言、张小玲）第一类暴雨：梅雨锋上中-ß尺度的对流性暴雨由这类中-β系统引起的降水，是梅雨锋上最常见的一类暴雨。第二类暴雨：梅雨锋东部（116oE以东）的初生气旋暴雨在梅雨期梅雨锋东部（116oE以东）初生气旋发生、发展并东移，引起梅雨锋上暴雨。第三类暴雨：梅雨锋西端深厚高空低压槽前部的持续性强暴雨在梅雨锋西端的鄂西、湘西以及四川，梅雨后期有时候会发展出对流层深厚的低压槽，由于这类高空槽移动甚慢，高空槽前出现持续的暴雨区。三类暴雨的特点：1第一类暴雨生成的强上升运动由对流有效位能（CAPE）所引起的浮力引起；这类暴雨的空间尺度小，并且具有突发性，不容易为现有的数值预报模式预报出，是目前梅雨锋暴雨预报的难点之一。2第二类暴雨和第三类暴雨的大尺度强迫过程明显，比第一类暴雨更容易掌握，暴雨发生的上升运动主要由大尺度强迫的动力抬升维持。重点研究的个例1998年7月21～22日武汉、黄石大暴雨2002年外场试验6月21～24日长江下游地区大暴雨6月20～21日梅雨锋MCS发生发展分析6月22～24日一次低涡切变及其MCSs研究通过对“98.7”长江流域“二度梅”期间武汉-黄石大暴雨的诊断分析与数值模拟研究：发现大尺度环境造成的不稳定非常有利于对流系统的发生，而HUBEX的6小时探空资料揭示，对流层低层扰动可能有助于对流的触发。非静力模式复制出中β尺度对流系统发生发展的过程及动力热力结构特征，揭示出影响这次突发暴雨系统发生发展的重要物理因子。研究结果为弄清暴雨的成因，完成物理模型提供了帮助。“98.7”长江流域突发性大暴雨的诊断与模拟研究中β尺度低压的可能物理模型HUBEX资料：6小时间隔的风场SCSMEX资料：850hPa平均湿度场物理模型低层里查逊数和流场的垂直剖面20日21时沿30oN各物理量的剖面图中β尺度系统物理模型的框图编号初生时刻消亡时刻初生地点消亡地点最强盛时的范围是否移动120日20时21日20时116E，31.5N118E，31N（安徽南部）江苏南部600×500km两个系统合并发展东移，21日09时分裂221日14时22日15时111E，29.5N（湖南北部）在安徽、江苏、山东300×300km东北移322日12时23日03时112.5E，32.5N（湖北、河南交界处）安徽、江苏500×200km东北移动423日16时119．5E，33N江苏中部23日20时合并东移影响安徽、江苏南部、上海500×300km东移523日16时118E，31．5N（安徽南部）623日20时24日06时109E，29N湖北西南部300×200km东北移动2002年6月20～24日强对流云团活动•6月20～21日安徽南部对流云团的发生发展分析6月20日22时～21日20时（北京时）TBB（阴影,单位:°C）和每小时降雨量（单位：mm）LLJULJ切变线肥西霍山时间降雨量可降雨量安庆6月20～22日降水和探空分析安庆mm时间变量20日20时21日02时21日08时21日14时21日20时CAPE19817181748245567CIN21450345LI－5－3－5－6－1为什么对流有效位能在短时间内能从新积聚？合肥雷达观测的两条对流线的发生发展过程单位：dBZ合肥雷达观测的对流线的发生发展过程单位：dBZ6月22～24日一次低涡切变及其MCSs研究6月21日17时～22日04时（北京时）TBB（阴影）和每小时降雨量（单位：mm）6月22日12时～23日10时（北京时）TBB（阴影）和每小时降雨量（单位：mm）6月22日08时（北京时间）中-尺度MCS发生时的天气背景合成图：200hPa水平风40m/s：850hPa水平风14m/s：500hPa位势高度（gpm）：1000-500hPa位势高度差（gpm）：500hPa正涡度（10s-1）：850hPae338K：TBB-50oC中尺度MCS发生于：高温、高湿区；低空急流的北侧；中层的正涡度区；副高的北侧和西风带南缘之间20日20时21日02时21日08时21日14时21日20时22日02时22日08时Td（oC）19.222.422.825.524.5PWAT（mm）4350516156K3132323639LI0-1-1-2-4e（K）349353353362357CAPE（J/Kg）664395561515829CIN（J/Kg）1836100水汽增加气层越来越不稳定位势不稳定能量增加对流有效位能增加6月20-22日中-尺度MCS发生前和发生时南阳的物理量演变梅雨锋暴雨多尺度概念模型（1）天气尺度概念模型（2）中尺度雨团模型（3）中尺度对流线模型（4）中尺度低涡的概念模型（5）中尺度对流体模型HMCSULJ梅雨锋天气尺度模型可降水量时间降水量梅雨锋雨带大尺度环流条件中层小槽活动弱冷空气梅雨锋雨带大尺度环流条件东南季风低空辐合气流水汽来源西南季风切变线低涡副热带高空西风急流南侧南亚高压高空辐散气流热带高空东风急流中低空副热带高压梅雨锋雨带中尺度MCS模型中尺度云团200～500km中尺度对流20～200km中尺度对流线中β尺度线状对流的模型南东地面南东地面第一条对流线形成于边界层辐合线线上，其西南侧有中γ系统活动第一条对流线上对流系统的下沉气流与西南风形成了第二条边界层辐合线地面低涡及其云系模型D暖切变云系冷切变云系辐合线对流带NESW12km09km06km03km沿对流带对流云团的分布触发机制：切变线上重力波、切变不稳定对流线上对流体沿切变线从西南向东部移动中对流单体—冰晶—云水—雪—霰—雨水云中各种水凝物和垂直气流速度、温度分布0.01m/s0.5m/s1.0m/s1.5m/sW