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地形与天气系统之间的关系是气象学中较为棘手的问题,这是由于地形作用的复杂性和特殊性决定的。同时地形对天气系统的明显作用使这一问题成为一个不可回避的问题,尤其在暴雨等强降水、强天气过程中地形的作用更为重要。云南是一个多强降水的省份,同时云南境内地形变化极为复杂山谷纵横、河川奔流。本论文利用地形资料、气象历史资料、NCEP资料,结合诊断分析和数值模式就云南地形对强降水天气的影响进行了研究探讨,得到如下结论:
无论暴雨频次分布还是贡献率分布都与云南地形的走向和起伏有很好的对应关系。横断山-云岭-哀牢山的特殊组合对暴雨频次分布和贡献率分布影响明显。该组合促成了云南暴雨分布西南多-东北少的地理分布,大雨、中雨也存在类似分布。其根本原因是南支西风、夏季印度季风气流受青藏高原阻碍绕行,在云南西南形成西南向气流;该气流与横断山-云岭-哀牢山的相互作用有利于强降水产生。
在云南暴雨、大雨强降水中对流不稳定是主要不稳定机制,也是产生强降水的重要条件。强降水分布通常决定于不稳定条件的分布。对流不稳定的形成与云南阶梯地形和山脉有密切联系。地形与偏南暖湿气流和偏北气流的相互作用改变了不稳定条件的分布与维持,从而影响强降水分布。
地形复杂度指数TI定义是合理的,并有一定应用价值。无论在强降水的气候频率分布上还是个例中,地形复杂度指数TI能够有效的反映地形对强降水发生的一些分布特征。研究显示TI指数大于70m的站点在强降水天气过程中更容易成为强降水站点。
地形复杂度指数TI与强降水的对应关系为用TI修正模式地形提供了依据。试验表明TI修正地形方案一定程度上改善了WRF模式对强降水的模拟能力,对25mm以上大雨-暴雨强降水模拟有合理的改善。合理地形描述是改善地形复杂地区模式降水模拟能力的主要途径之一。TI修正地形方案带来的改善主要集中在对流不稳定区,对TI修正地形方案的风场分析发现地形透过对流不稳定机制对强降水天气产生影响。
结合个例分析和数值模式模拟显示,地形是形成、维持和激发对流不稳定产生强降水天气的重要机制之一。非对流不稳定地区,天气系统对地形并不敏感。
另外,与华北、华西以及江淮等地强降水比较发现,云南的强降水有易发但单次强度不大的特征。在强降水的水汽条件背景、空间结构、不稳定能量方面上有明显差异,其间地形的作用有待进一步研究。