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本文主要利用常规观测资料、全球客观分析NCEP/NCAR资料以及中尺度非静力平衡模式WRFV2.1对2007年7月江淮地区一次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟,着重研究这次过程中的中尺度重力波(MGW)现象,利用拉格朗日Rossby数(Ro数)诊断分析高空非平衡流场,探讨说明了上游非平衡流引起的地转适应过程对重力波发生发展的作用,并对MGw的动力学特征进行了较为深入的分析,讨论了影响波动变化的因子,另外运用Morlet小波分析展现了波动的时频分布特征:通过地形敏感性实验,进一步说明了在本次过程中地形对天气系统的影响。
研究表明:这次暴雨过程中的中尺度重力波波长约为56-75km,相速约12-19m·s-1;满足指标(Ro=│V⊥ag│/│V│,Ro≥0.5,|V|>10m·s-1)的不平衡运动区与重力波活动区十分接近,它对波动产生的时间和区域方面有一定的指示作用;在有利的大尺度环流形势下,地转适应过程是MGW产生的首要机制,Wave-CISK、地形强迫及地转适应过程为波动传播提供了充足的能量,使MGW在具有波导结构的大气中维持了相当长的时间;MGW触发形成了对流运动,在波动向下游传播的过程中对流强度出现周期性变化,促使局地生成阵性分布的强降水中心,这些都与重力波传播至下游的位置密切相关;后期在锋面或辐合区低压系统和地形强迫的共同作用下,重力波的生成机制和作用位置发生了显著变化。通过Morlet小波分析得出,重力波的统计分析结果与动力学结论有很好的对应关系,最强波动出现在7日20时-8日04时之间,中低层波动比高层强烈,且短周期重力波远强于长周期重力波。地形敏感性实验进一步证明,大别山中尺度地形效应在山脉迎风坡和背风坡都有重要影响。