【摘 要】
:
基于观测和高分辨率(1 km)的数值模拟数据,研究了2021年7月19日至20日发生在郑州市及周边地区史无前例的且造成严重破坏洪水的极端降雨事件(简称河南“21·7”极端暴雨)。结果表明,WRF模式成功地再现了此次极端降水过程的主要天气尺度天气系统,嵩山东北侧的地形抬升气流,以及随后形成的对流风暴产生的特大降雨。模式模拟出了233 mm h-1的最大小时降雨量和704mm的40小时累积降雨量,与观
论文部分内容阅读
基于观测和高分辨率(1 km)的数值模拟数据,研究了2021年7月19日至20日发生在郑州市及周边地区史无前例的且造成严重破坏洪水的极端降雨事件(简称河南“21·7”极端暴雨)。结果表明,WRF模式成功地再现了此次极端降水过程的主要天气尺度天气系统,嵩山东北侧的地形抬升气流,以及随后形成的对流风暴产生的特大降雨。模式模拟出了233 mm h-1的最大小时降雨量和704mm的40小时累积降雨量,与观测的201.9 mm h-1和818 mm的最大小时降雨量和累计降水量在时间和位置上一致。WRF模式模拟出了一个强烈的准静止的、组织良好的中γ尺度对流系统,并且被弧形上升的辐合带包围,在对流系统周围四分之三圈内有明显的上升气流。基于对流系统的结果和降水特征,提出了一种导致短时极端降雨产生的可能动力机制。此次极端小时降水通过类似于“多向抽水”的方式,将大量降水粒子集中到中γ尺度对流系统后部,从而在郑州附近产生小时极端降雨。即中尺度对流系统的弧形辐合上升带,像多向抽水泵一样,将不同方向的降水输送到同一后向区域,从而产生极端降雨。针对本研究提出的极端小时降水机制,基于模拟结果进一步开展了水凝物的收支分析,定量地探讨了动力过程和云微物理过程对极端小时降水的贡献。结果表明,动力输送雨水和云微物理过程形成的雨水在极端降水的形成中均有着重要的作用。更具体地说,在小时极端降水区域,其中一部分雨水是由云微物理过程产生的,更多的雨水是通过动力水平输送至对流系统后部。云微物理过程形成的雨水与动力输送的雨水叠加,形成了深厚(1-4 km)的雨水垂直层。雨水在短时间内沉降至地面,从而形成短时极端降水。从动力输送的空间分布和时间演变发现,动力输送的雨水可以来源于对流系统的多个方向,但主要源于对流系统前部的强盛气流区。根据极端降水区格点降水的统计表明,动力输送雨水比云微物理过程形成雨水的作用更重要,尤其是在小时降雨量超过175 mm时,降水区的雨水主要来源于动力输送。需要指出是,强盛的云微物理过程形成雨水,但较弱的动力输送,同样可以形成150 mm左右的小时强降水,但这种格点的比例明显少。此外,尽管在对流系统的前部具有强盛的云微物理过程,形成了大量的雨水,但并未在前部形成强降水,这正是由于动力输送将此区域的雨水输出所致。就形成雨水的云微物理过程而言,雨水主要由雨滴碰并云滴形成雨水和霰的融化形成雨水两个过程形成,但前者生成的雨水远大于后者。需要注意的是霰融化形成雨水,一定程度上促进了雨滴对云滴的收集。本研究将极端小时降雨与对流风暴的动力过程和云微物理过程联系起来研究风暴中极端小时降雨量的形成机制,获得的结果可能为更好地理解和预测短期极端降雨提供新的思路。
其他文献
华北处于东亚季风区的北边缘,夏季风次季节过程往往是导致区域持续性极端强降水的重要原因,因此,提高次季节尺度降水的预测时效对防灾减灾具有重要意义。本文基于中国台站逐日降水、大气再分析等资料,从气候态和年际变化的角度揭示了华北降水相关季风环流的年循环(AC)和次季节振荡(ISO)的模态特征,讨论了其年际变化对华北夏季降水的影响。在此基础上,探讨了年循环与次季节尺度的年际变化关系,分析了海温异常对二者耦
目的:目前临床上对于阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(Obstructive sleep apnea hypopnea syndrome,OSAHS)患者腭扁桃体的大小往往都是在自然张口状态下,根据腭扁桃体的内界达到或超过咽腔内的某一具体位置(如腭舌弓、腭咽弓、中线等)来进行判断。但这些方法仅能反映突出于腭舌弓暴露于咽腔内的腭扁桃体,对于包埋于腭舌弓与腭咽弓以内的腭扁桃体大小尚无法准确判断,对于腭扁
江北茶区和西南茶区作为茶树种植适宜区,茶树在春季易遭受霜冻危害。为提高茶树春霜冻害气象服务质量,有必要深入研究江北和西南茶区茶树春霜冻指标并分析春霜冻时空特征演变规律。本文以江北和西南茶区中小叶种茶树为研究对象,基于气象数据和茶树地理分布数据,应用最大熵模型提取茶树种植气候适宜区并确定江北茶区和西南茶区的范围;对研究区域内的历史霜冻样本进行灾情反演,根据总体准确度和约登指数,确定茶树春霜冻的临界阈
热带气旋(TC)在登陆过程中与周围环流系统相互作用伴随不同天气,导致TC大风展现出不同的活动特征和致灾特性。本文首先利用2010-2016年中国气象局(CMA)热带气旋最佳路径数据集和中国地面观测站的重要天气报文,对我国东南地区683个测站TC大风的时空分布、强度及其伴随不同天气的活动特征进行统计分析;再基于2012-2019年八个测风塔的观测资料,对TC影响下伴随不同天气近地层大风的垂直变化特性
本文开展了三方面的工作:利用迈克尔逊干涉仪(Michelson Interferometer for Passive Atmospheric Sounding:MIPAS)、大气红外探测器(Atmospheric Infrared Sounder:AIRS)观测到的氨气(NH3)数据和全球大气化学—气候耦合模式(ECHAM/MESSy Atmospheric Chemistry:EMAC)输出的N
由于中国不同区域的雨滴谱观测资料的缺乏,使得人们对全国尺度雨滴粒径分布(DSD)特征及其影响机制的认识仍十分有限。本论文借助安徽黄山单站,北京市区域站网,以及全国站网获取的雨滴谱观测资料,系统分析了我国不同区域雨滴谱时空演变特征,并尝试揭示其主要影响因素。首先利用2008年夏季黄山山顶的雨滴谱DSD资料,揭示不同雨强分档条件下雨强R与雨滴下落末速度、雨滴直径以及雷达反射率因子等之间的统计拟合特征。
2017年5月7日,在弱天气尺度强迫下,广州发生了暖区特大暴雨,局地发展迅速,降水强度极端,多家业务模式出现了漏报的状况。为了探究此次降水过程中的模式不确定性,采用条件非线性最优参数扰动(Conditional Nonlinear Optimal Perturbation related to Parameters,CNOP-P)方法筛选出最能体现中小尺度系统非线性误差增长特征的关键物理参数,以此
作为西南复杂地形区的典型小尺度山地,苍山拥有完备的小尺度山地剖面观测网络,是探究小尺度地形的降水精细化特征的理想场所。复杂地形区强降水会造成泥石流、滑坡等灾害,严重威胁着社会经济的发展和当地人民的生命、财产安全,其预报难度大。开展西南复杂地形区降水精细化特征研究不仅有利于增进对复杂地形区不同类型降水特性、时空演变的认识,也可为复杂地形区降水的精细化预报和局地环流监测提供参考。本文利用高时空分辨率的