ISSN 1004-4965

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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。

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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

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