ISSN 1004-4965

CN 44-1326/P

用微信扫描二维码

分享至好友和朋友圈

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

华北“7·19”暴雨中低涡系统演变及多尺度相互作用机制研究

陈碧莹 闵锦忠

陈碧莹, 闵锦忠. 华北“7·19”暴雨中低涡系统演变及多尺度相互作用机制研究[J]. 热带气象学报, 2020, 36(1): 85-96. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.009
引用本文: 陈碧莹, 闵锦忠. 华北“7·19”暴雨中低涡系统演变及多尺度相互作用机制研究[J]. 热带气象学报, 2020, 36(1): 85-96. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.009
Bi-ying CHEN, Jin-zhong MIN. A STUDY ON THE EVOLUTION OF VORTEX SYSTEM AND MULTI-SCALE INTERACTION MECHANISM DURING THE '7·19' RAINSTORM IN NORTH CHINA[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2020, 36(1): 85-96. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.009
Citation: Bi-ying CHEN, Jin-zhong MIN. A STUDY ON THE EVOLUTION OF VORTEX SYSTEM AND MULTI-SCALE INTERACTION MECHANISM DURING THE "7·19" RAINSTORM IN NORTH CHINA[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2020, 36(1): 85-96. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.009

华北“7·19”暴雨中低涡系统演变及多尺度相互作用机制研究

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.009
基金项目: 

国家重点基础研究发展计划项目 2017YFC1502103

国家自然科学基金重点项目 41430427

江苏省高校自然科学重大基础研究项目 11KJA170001

详细信息
    通讯作者:

    闵锦忠, 男, 江苏省人, 教授, 博士, 从事中小尺度数值模拟与资料同化、风暴尺度集合预报、气候变化与区域响应等方面的研究。E-mail: minjz@nuist.edu.cn

  • 中图分类号: P426.62

A STUDY ON THE EVOLUTION OF VORTEX SYSTEM AND MULTI-SCALE INTERACTION MECHANISM DURING THE "7·19" RAINSTORM IN NORTH CHINA

  • 摘要: 为探究华北暴雨的维持及中尺度系统演变机制,利用NCEP/NCAR的GFS资料、地面自动站观测资料等,借助数值模拟、涡度收支分析和尺度分离等方法,对2016年7月19日前后一次华北暴雨过程进行了观测分析和模拟研究。(1)本次极端降水过程与东移低槽切断形成的深厚低涡密切相关。低涡与副高脊线形成“东高西低”形势且雨区始终处于高层辐散低层辐合的动力配置下,有利于对流维持。涡旋与低空急流的配合使来自西南侧和东侧的水汽在华北辐合,并使雨区处于能量锋区,对流层中低层形成深厚逆温层,为暴雨维持提供水汽和能量保障。(2)低涡系统总体呈增强趋势,中心涡度最高达55×10-5 s-1以上。成熟阶段呈现贯穿对流层的直立正涡度柱,但涡度变化集中在500 hPa以下,中心维持在850 hPa附近。涡度增长主要受正涡度区与辐合中心重合产生的拉伸效应以及干侵入等因素的促进作用。(3)低层辐合中心由三种不同尺度系统叠加而成,其中中尺度系统对中心的强度和位置影响最大,而大中尺度风场间的辐合也使辐合区更大、强度更强。低层涡旋增长与风场辐合加强之间形成正反馈调节,有利于低涡和降水的维持。

     

  • 图  1  2016年7月19日24小时实况累计降水量

    单位:mm, 黑框为太行山区大致位置。

    图  2  19日12时850 hPa上的温度平流(填色, 单位:K/s).假相当位温(等值线, 单位:K)和风场(a), 降水中心对应的经向垂直截面内假相当位温(填色, 单位: K)和垂直凤场(b)

    图  3  19日12时850 hPa上的水汽通量(等值线, 单位:10-3 g/(cm·hPa·s))、水汽通量散度(填色,单位:10-7 g(cm2·hPa·s))和水平流场(流线)

    图  4  7月19日24小时模拟累计降水量(a)以及降水中心(a中黑框)实况和模拟逐小时降水量对比(b)

    实线:实况, 虚线:模拟, 单位:mm。

    图  5  7月19日00时(a、d)、12时(b、e)、20日00时(c、f)实况(a~c)和模拟(d~f)雷达回波强度

    单位:dBZ。

    图  6  7月19日00时起逐3 h实况(实线)与模拟(虚线)的涡旋移动路径

    图  7  模拟的7月19日00时起逐3 h(a~i)涡旋中心经向垂直截面内涡度(填色,单位: 10-5/s)和v-w

    图  8  7月19日08时-20日00时涡度中心区域平均涡度(单位: 10-5 s-1)及收支项(单位: 10-7 s-2)变化

    a. 500 hPa以下空气柱; b. 850 hPa单层大气。

    图  9  300 hPa对应的涡度(等值线, 单位:10-5 s-1)、温度平流(填色, 单位: ℃/s)和水平风场(a~c), 涡旋中心经向垂直截面内相对湿度(等值线, 单位:%)和位涡(填色, 单位:PVU)(d~f)的分布

    a、d.19日20时; b、e. 19日22时; c、f. 20日00时。

    图  10  Barnes滤波的响应函数

    a.滤波的订正效果; b.两次订正后的响应函数。蓝线:中通初始场, 红线:中通第一次订正, 黑线:中通第二次订正,黄线:高通第二次订正, 绿线:低通第二次订正。

    图  11  19日12时850 hPa风场(填色:风速, 单位:m/s, 箭头:风矢量)和位势高度(等值线,单位:gpm)

    a.原始场; b.大尺度场; c.中尺度场; d.小尺度场。

    图  12  19日12时850 hPa涡度中心对应的经向垂直截面内散度(填色, 单位:10-5 s-1)和v-w风场的垂直分布

    a.原始场; b.大尺度场; c.中尺度场; d.小尺度场。

    图  13  19日12时总水平散度(填色,单位:10-5 s-1)、大尺度风场(黑色箭头)和中尺度风场(红色箭头)

    a.850 hPa; b. 925 hPa。

  • [1] 《华北暴雨》编写组.华北暴雨[M].北京:气象出版社, 1992:1-182.
    [2] 鲍名, 黄荣辉.近40年我国暴雨的年代际变化特征[J].大气科学, 2006, 30(6): 1 057-1 067.
    [3] 孔锋, 方建, 吕丽莉. 1961—2015年中国暴雨变化诊断及其与多种气候因子的关联性研究[J].热带气象学报, 2018, 34(1):34-47.
    [4] LIN P, XIA J J, YAN Z W, et al. Assessment of the Pacific decadal oscillation's contribution to the occurrence of local torrential rainfall in north China[J]. Climatic Change, 2016, 72 (2): 35-48.
    [5] 丁一汇, 李吉顺, 李淑清, 等.影响华北夏季暴雨的几类天气尺度系统分析[C] //中国科学院大气物理研究所集刊(第9号), 暴雨及强对流天气的研究, 北京: 科学出版社, 1992: 1-13.
    [6] 周鸣盛.我国北方50次区域性特大暴雨的环流分析[J].气象, 1993, 19(7): 14-18.
    [7] 游景炎.暴雨带内的中尺度系统[J].气象学报, 1965(3): 31-42.
    [8] 李廷福, 廖晓农, 俞连芬. "98·7"北京大暴雨的中尺度分析[J].气象, 1999, 25(5): 44-48.
    [9] 冯伍虎, 程麟生, 程明虎. "96.8"特大暴雨和中尺度系统发展结构的非静力数值模拟[J].气象学报, 2001, 59(3): 294-307.
    [10] 孙建华, 赵思雄, 傅慎明, 等. 2012年7月21日北京特大暴雨的多尺度特征[J].大气科学, 2013, 37(3): 705-718.
    [11] ERTEL H. Ein neuer hydrodynamischer Erhaltungssatz[J]. Naturwissenschaften, 1942, 30(36): 543-544.
    [12] HOSKINS B J, MCINTYR E M E, ROBERTSON A W. On the use and significance of isentropic potential vorticity maps[J]. Q J R Meteor Soc, 2010, 111(470): 877-946.
    [13] DAVIS C A, GALARNEAU T J. The vertical structure of mesoscale convective vortices[J]. J Atmos Sci, 2009, 66(3): 686-704.
    [14] XU X, XUE M, WANG Y. Mesovortices within the 8 may 2009 bow echo over the central united states: analyses of the characteristics and evolution based on Doppler radar observations and a high-resolution model simulation[J]. Mon Wea Rev, 2015, 143(6): 88-103.
    [15] 陈红专, 叶成志, 杨云芸, 等.湘西北一次大暴雨过程中尺度结构特征分析[J].热带气象学报, 2015, 31(6): 839-851.
    [16] 杨康权, 卢萍, 张琳.高原低涡影响下的一次暖区强降水特征分析[J].热带气象学报, 2017, 33(3): 415-425.
    [17] 王丛梅, 丁治英.河北夏季低涡暴雨的统计研究[J].自然灾害学报, 2006, 15(5): 69-75.
    [18] LI N, RAN L, GAO S. The impact of deformation on vortex development in a baroclinic moist atmosphere[J]. Adv Atmos Sci, 2016, 33(2): 233-246.
    [19] 苗春生, 吴琼, 王坚红, 等.淮河流域大别山地形对梅雨期暴雨低涡影响的模拟研究[J].大气科学学报, 2017, 40(4): 485-495.
    [20] 仲荣根.中尺度客观分析方法的对比分析[J].热带气象, 1989, 5(2): 134-143.
    [21] 王信, 励申申, 寿绍文.带通滤波及其与平滑滤波的实例效果比较[J].气象科学, 1991(3): 318-326.
    [22] 张虹, 李国平, 王曙东.西南涡区域暴雨的中尺度滤波分析[J].高原气象, 2014, 33(2): 361-371.
    [23] 李昀英, 曹芳, 孙莹.广西特大暴雨过程中两类中尺度系统的模式预报能力研究[J].热带气象学报, 2013, 29(1): 161-168.
    [24] XU X, XUE M, WANG Y, et al. Mechanisms of secondary convection within a Mei-Yu frontal mesoscale convective system in eastern China[J]. J Geophys Res: Atmos, 2017, 122(1): 47-64.
    [25] 张雅斌, 罗慧, 赵荣, 等.西安致灾短时暴雨中尺度与动力指数特征[J].热带气象学报, 2019, 35(5):614-628.
    [26] 张亚妮, 姚秀萍, 于超.高层动力强迫对回流型华南暖区暴雨影响的个例研究[J].热带气象学报, 2019, 35(2):166-176.
    [27] 吴哲珺, 包云轩, 朱霆, 等.长江流域一次大暴雨过程的低空急流形成和影响机制分析[J].热带气象学报, 2019, 35(3):409-422.
    [28] 符娇兰, 马学款, 陈涛, 等. "16·7"华北极端强降水特征及天气学成因分析[J].气象, 2017, 43(5): 528-539.
    [29] 赵宇, 崔晓鹏, 高守亭.引发华北特大暴雨过程的中尺度对流系统结构特征研究[J].大气科学, 2011, 35(5): 945-962.
  • 加载中
图(13)
计量
  • 文章访问数:  327
  • HTML全文浏览量:  35
  • PDF下载量:  34
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2019-01-27
  • 修回日期:  2019-07-18
  • 刊出日期:  2020-02-01

目录

    /

    返回文章
    返回