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本文采用新一代非静力原始方程模式WRFv3.0,利用其中的斜压波模块,分别对干、湿大气中地形、边界层过程对斜压波气旋及其地面锋面的结构、强度、移动速度的影响进行模拟分析,通过研究,得到了以下的结论。 加入地形后,最显著的变化就是地形附近的等位温梯度受到地形的影响而有所变化,在地形的挤压下位温梯度增加的地方斜压波的移动速度加大,反之亦然,斜压气旋和暖锋过山时,气旋削弱气压升高,等位温梯度减小而冷暖锋强度减弱,地形强迫出的斜压背风涡旋与背景斜压气旋叠加,故气旋过山后强度得以增强,但得不偿失,强度仍稍弱于经典斜压波气旋。冷锋受到的影响小于暖锋,但仍被部分削弱,冷锋移动的速度仍大于暖锋。改变地形的各项参数,如最大高度和形态比,所得结果流型基本一致。改变地形与基本气流的相对位置,当地形偏北时,气旋和暖锋过山过程中,气旋被地形压缩成经向状;地形偏南时,反气旋被压缩成经向,气旋和暖锋受到的影响比较小,气旋控制了下游地区。未加入地形而考虑边界层陆面过程时,冷暖锋的等位温梯度削减剧烈,移动速度减慢;近地面的动量不断被地表摩擦耗散,而对流层顶的高PV能量带下沉受阻,中高层的动量不能及时与地面气旋及其锋区交换补偿,近地面的能量越来越少,气旋及锋区强度渐渐减弱。既有地形又考虑边界层摩擦效应的情况,相当于只加入地形的情况与只考虑边界层效应的情况二者的叠加,但边界层过程的影响更大。 湿度场的加入并没有改变斜压波气旋及其地面冷暖锋的基本结构,但系统发展的速度加快,暖锋区尤其是冷暖锋交界区得到更大的锋生强度,而冷锋主区形成两个相互平行的锋消与锋生带,随着时间的发展,锋消带逐渐占据主导控制着整个冷锋区。加入地形,不考虑边界层过程时,气旋得到更多的能量,过山流能量增强,暖锋得到更大的锋生贡献,而冷锋获得的是更大的锋消能量;地形更高时,高层PV带下沉得更快,地面暖锋降水出现更早,量级更大。在湿大气中,地表摩擦力明显减弱,边界层效应相应减小,对比干大气的情况,湿大气中的试验暖锋的强度减小程度较小,而冷锋区的锋生带虽也被减弱,但冷锋区的锋消带同时也被削弱,在发展后期基本上只剩下一个较小的锋生带控制着冷锋主区,冷锋的锋生值变化有两重性。加入地形同时考虑边界层过程时,过山之后的气旋及其地面冷暖锋的强度渐渐大于无地形的实验。地形使得降水带有着向东扩的趋势,雨带呈东西向;边界层过程则使雨带有南伸的趋势,雨带呈南北向。斜压波系统对初始湿度场的强弱有较大的敏感性,加大初始湿度场,位温扰动和气压扰动更强,地表摩擦被削弱地更厉害,系统发展移动得更快,高层高PV带加速下沉,降水出现得更早,降水带呈一个狭窄的近南北走向的瘦型“T”字形结构。