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西南低涡是夏半年造成我国西南地区重大降水过程的主要影响系统。它的发展往往引发四川盆地的强降水天气,四川盆地历史上罕见的特大洪涝灾害都与西南低涡的活动密切相关。西南低涡发展东移也会给我国东部的长江中下游地区、淮河流域、华南甚至华北带来强降水天气,在我国许多重大暴雨洪涝灾害的影响系统中,西南低涡都起着十分重要的作用。加强针对产生大暴雨的西南低涡个例诊断研究具有重要的科学意义和实用价值。 本文利用涡度收支方程、涡动动能收支方程、位涡收支方程等天气诊断与数值模拟相结合的方法,对产生大暴雨的东移型西南低涡个例和与高原低涡耦合型西南低涡个例开展了动力诊断分析,同时对模式不同边界层参数化方案对西南低涡的影响开展了敏感性试验。得到主要结论如下: (1)应用中尺度数值模式WRF模式选用四种行星边界层参数化方案(YSU、ACM2、MYJ和NOPBL)对2011年6月16~18日造成强降水的东移型西南低涡过程进行敏感性试验,模拟结果表明四种边界层参数化方案均能较好地模拟出西南低涡以及暴雨带的东移,其中YSU方案对低涡路径、强度及降水的总体模拟效果最好。与MYJ和NOPBL方案相比,YSU和ACM2方案模拟的低涡中心区域正涡度柱和垂直上升运动较强,达到的垂直高度更高,造成这种差异的原因主要是对边界层的夹卷效应以及垂直混合作用考虑不同。不考虑边界层作用的NOPBL方案模拟的地表风速异常偏高,造成地表热通量明显偏大和边界层高度偏高。YSU、ACM2和MYJ三种方案模拟的边界层高度和热通量的日变化较为一致,夜间基本维持少变,而白天变化大。其中MYJ方案模拟的边界层高度和热通量较大,ACM2方案模拟的较小。 (2)针对东移型西南低涡和与高原低涡耦合型西南低涡的中尺度数值模拟与动力诊断共同表明,西南低涡的初生和成熟阶段在对流层低层都维持水平辐合与正涡度和高位涡中心相耦合的动力结构,并伴有上升运动;并且在成熟阶段,正涡度柱和高位涡柱明显加强发展至对流层高层。位涡收支方程非绝热项的垂直分布与垂直通量散度项相反,潜热释放造成的非绝热作用有利于低层位涡增长并抑制高层位涡增长,对西南低涡的生成、发展有重要作用。涡度收支方程散度项的配置与平流项基本相反,散度项对低层西南低涡的发展和维持起主导作用,扭转项对西南低涡的形成也有重要贡献,平流项和摩擦耗散项是西南低涡涡度消耗的主要项。西南低涡发展维持的涡动动能主要源于水平通量散度项和涡动动能制造项,摩擦耗散项和垂直通量散度项是其涡动动能的主要消耗项。 (3)东移型西南低涡和与高原低涡耦合型西南低涡在垂直方向发展不同。东移型西南低涡首先从对流层低层850 hPa形成,之后向上发展到700 hPa使西南低涡发展成熟。而对于与高原低涡耦合型西南低涡,高原低涡携正涡度从青藏高原东移进入四川盆地,对西南低涡产生有重要作用,西南低涡首先在700 hPa形成,之后向下发展扩展到850hPa。