第6 期
赵宇,等:引发暴雨天气的中尺度低涡的数值研究
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究,探讨中尺度低涡的结构及其形成机制,为深人理
解热带气旋远距离暴雨中尺度系统的发生发展,提
高暴雨预报准确率提供参考。
1 降水概况及其与“海鸥”台风的
关联
这次降水过程从2 0 0 8 年 7 月 1 7 日下午首先在
鲁西南开始,然后逐渐向东北发展。1 7 日2 0 时一
1 8 日2 0 时,山东共有2 9 个县(市)雨 量 超 过 100
m m ,两个降水中心分别位于鲁中的沂源和鲁西南
的曹县,降水量分别为129.1)115 m m # 图 1 )。鲁中
的强降水中心主要是1 8 日08 — 1 4 时形成的,沂源
6 h 降水达103 m m 。
此次暴雨过程是在有利的大尺度背景下形成
的。1 7 日2 0 时(图2 a ) ,200 h P a 上 3 8 ° N 以北有一
支风速核达50 m - s _ 的高空急流;500 h P a 上 ,乌
拉尔山地区为一阻塞高压,其下游巴尔喀什湖北部
为一高空冷涡,我国中纬度地区环流平直,河套北部
为一低涡,其南伸槽伸至四川西南部,槽后冷平流明
显,西太平洋副热带高压在海上,7 号台风“海鸥”进
入台湾海峡,山东省处于槽前和副高边缘西南气流
控制之下;700 h P a 上河套低涡和槽较500 h P a 偏
前,构成后倾槽的形势(图略);850 h P a 上,河南北
部 34° N 附近为一东西向暖切变线(图 2 c ) 。1 8 日
0 8 时,500 h P a 上山东仍处于槽前(图 2 b ),随着台
风“海鸥”移近大陆,7 0 0 和 850 h P a 上副高和台风
外围的偏南风速明显增强,偏南气流不断向暴雨区
输送水汽和不稳定能量;鲁西南地区形成了低涡,暖
切变线明显北抬(图 2 d )。地面上华北北部则有一
冷锋缓慢东移,地面倒槽自1 8 日0 2 时前后伸向山
东西南部地区。可见,山东处于高空急流人口区右
侧的辐散场,稳定偏北的副高和台风为暴雨的发生
提供了有利的环境场,低涡切变线及地面倒槽的发
展为强降水提供了有利的辐合上升条件。
2 数值实验设计和模拟结果检验
为了更细致地研究这次强降水过程,选用中尺
度模式W R F 3 . 2 对该暴雨过程进行了数值模拟。
模拟采用双重双向嵌套方案,模拟区域中心为
(115.0°E,38.0 ° N ),两个模拟区域的格点数分别为
122 x 111 )142 X 1 0 0 ,格距分别为 30 k m 、10 k m ,垂
直方向为2 8 个不等距的( 层。两重网格的主要物
理过程都采用L i n 微物理过程、Mellor-Yamada-Jan-
jic T K E 边界层方案、G odda rd短波辐射和R r t m 长
波辐射方案,近地面层选用Monin-Obukhov(Janjic)
方案及N o h a 陆面模式。粗细网格分别采用Betts-
Miller-Janjic和 Grell-Devenyi积云参数化方案。采
用时间间隔为6 h 、分辨率为1 ° x 1 ° 的美国N C E P
再分析资料作为模式的初始场和侧边界,积分的初
始时间为2 0 0 8 年 7 月 1 7 日2 0 时,积分24 h 。粗、
细网格的输出频率均为1 h 。
对比细网格模拟的24 h 降水量与实况雨量(图
1 ) ,可以发现模式较好地再现了此次降水过程,模
拟的雨带走向、雨区范围、降水中心位置和量级与实
况基本一致。模式基本模拟出了鲁西南和鲁中的两
个主要降水中心,模拟的鲁西南的降水中心位置和
雨量与实况非常接近,但是范围略偏小;模拟的鲁中
一带强降水呈东北一西南向带状,与实况雨带的走
向略有差异,但模拟的140 m m 的降水中心与实况
129. 1 m m 非常吻合;模式对鲁西北和鲁中西部地
区降水模拟的略偏小,而模拟的鲁东南降水比实况
偏大。
从 850 h P a 流场和6 h 降水的模拟与实况对比
( 图3 )可以看到,模拟的中尺度低涡的位置与实况
基本一致,模拟的1 8 日08— 1 4 时的6 h 降水量达
100 m m ,与实况最强降水的出现相对应。总体来
经度 经度
图1 2008年8 月1 7 日2 0 时一 1 8 日2 0 时降水量实况(a)和模拟(b)的分布(单位:mm )
Fig. 1 (a)Observed and (b)simulated rainfall from 20:00 BST 17 to 20:00 BST 18 August 2008(units:m m)