第二课题组 负责人： 赵思雄 研究员 谈哲敏 教 授 报告人：孙建华 2003年11月10日 “973项目”－我国重大天气灾害的机理和预测理论研究 课题验收 梅雨锋暴雨多尺度模型 第二课题组 负责人： 赵思雄 研究员 谈哲敏 教 授 报告人：孙建华 2003年11月10日

本课题的主要目标 集中研究中尺度强暴雨系统发生发展的规律，弄清其机理，在此基础上，提出一个有观测事实为依据，并有理论基础的江淮梅雨锋暴雨的多尺度物理模型。

梅雨锋上的三类暴雨 （陶诗言、张小玲） 由这类中-β系统引起的降水，是梅雨锋上最常见的一类暴雨。 第一类暴雨：梅雨锋上中-ß尺度的对流性暴雨 由这类中-β系统引起的降水，是梅雨锋上最常见的一类暴雨。 第二类暴雨：梅雨锋东部（116oE以东）的初生气旋暴雨 在梅雨期梅雨锋东部（116oE以东）初生气旋发生、发展并东移，引起梅雨锋上暴雨。 第三类暴雨：梅雨锋西端深厚高空低压槽前部的持续性强暴雨 在梅雨锋西端的鄂西、湘西以及四川，梅雨后期有时候会发展出对流层深厚的低压槽，由于这类高空 槽移动甚慢，高空槽前 出现持续的暴雨区。

2 第二类暴雨和第三类暴雨的大尺度强迫过程明显，比第一类暴雨更容易掌握，暴雨发生的上升运动主要由大尺度强迫的动力抬升维持。 三类暴雨的特点： 1 第一类暴雨生成的强上升运动由对流有效位能（CAPE）所引起的浮力引起；这类暴雨的空间尺度小，并且具有突发性，不容易为现有的数值预报模式预报出，是目前梅雨锋暴雨预报的难点之一。 2 第二类暴雨和第三类暴雨的大尺度强迫过程明显，比第一类暴雨更容易掌握，暴雨发生的上升运动主要由大尺度强迫的动力抬升维持。

重点研究的个例 1998年7月21～22日武汉、黄石大暴雨 2002年外场试验6月21～24日长江下游地区大暴雨 6月20～21日梅雨锋MCS发生发展分析 6月22～24日一次低涡切变及其MCSs 研究

“98.7”长江流域突发性大暴雨的诊断与模拟研究 通过对“98.7”长江流域“二度梅”期间武汉-黄石大暴雨的诊断分析与数值模拟研究： 发现大尺度环境造成的不稳定非常有利于对流系统的发生，而HUBEX的6小时探空资料揭示，对流层低层扰动可能有助于对流的触发。 非静力模式复制出中β尺度对流系统发生发展的过程及动力热力结构特征，揭示出影响这次突发暴雨系统发生发展的重要物理因子。 研究结果为弄清暴雨的成因，完成物理模型提供了帮助。

中β尺度低压的可能物理模型

中β尺度系统物理模型的框图

2002年6月20～24日强对流云团活动 编号 初生 时刻 消亡 地点 最强盛时 的范围 是否 移动 1 2 3 20日20时 21日20时 116E，31.5N 118E，31N （安徽南部） 江苏南部 600×500km 两个系统合并发展东移，21日09时分裂 2 21日14时 22日15时 111E，29.5N （湖南北部） 在安徽、江苏、山东 300×300km 东北移 3 22日12时 23日03时 112.5E，32.5N （湖北、河南 交界处） 安徽、江苏   500×200km 东北移动 4 23日16时 119．5E，33N 江苏中部 23日20时合并东移影响安徽、江苏南部、上海 500×300km 东移 5 118E，31．5N 6 23日20时 24日06时 109E，29N 湖北西南部 300×200km

6月20～21日安徽南部对流云团的发生发展分析

6月20日22时～21日20时（北京时）TBB（阴影,单位:°C） 和每小时降雨量（单位：mm）

LLJ ULJ 切变线 肥西 时间 降雨量 可降雨量 霍山

安庆6月20～22日降水和探空分析 安庆 为什么对流有效位能在短时间内能从新积聚？ mm 时间 变量 20日20时 21日02时 21日08时 21日14时 21日20时 CAPE 1981 718 1748 2455 67 CIN 2 14 5 345 LI －5 －3 －6 －1 为什么对流有效位能在短时间内能从新积聚？

合肥雷达观测的两条对流线的发生发展过程 单位：dBZ

合肥雷达观测的对流线的发生发展过程 单位：dBZ

6月22～24日一次低涡切变及其MCSs研究

6月21日17时～22日04时（北京时）TBB（阴影）和每小时降雨量（单位：mm）

6月22日12时～23日10时（北京时）TBB（阴影）和每小时降雨量（单位：mm）

6月22日08时（北京时间）中-尺度MCS发生时的天气背景合成图 ：200hPa水平风40m/s  ：850hPa水平风 14m/s ：500hPa位势高度（gpm） ：1000-500hPa位势高度差（gpm） ：500hPa正涡度（10s-1） ：850hPae 338K ：TBB-50oC 中尺度MCS发生于：高温、高湿区；低空急流的北侧；中层的正涡度区；副高的北侧和西风带南缘之间

6月20-22日中-尺度MCS发生前和发生时南阳的物理量演变 20日20时 21日02时 21日08时 21日14时 21日20时 22日02时 22日08时 Td（oC） 19.2 22.4 22.8 25.5 24.5 PWAT （mm） 43 50 51 61 56 K 31 32 36 39 LI -1 -2 -4 e （K） 349 353 362 357 CAPE （J/Kg） 66 439 556 1515 829 CIN （J/Kg ） 18 1 水汽增加 气层越来越不稳定 位势不稳定能量增加 对流有效位能增加

梅雨锋暴雨多尺度概念模型 （1）天气尺度概念模型 （2）中尺度雨团模型 （3）中尺度对流线模型 （4）中尺度低涡的概念模型 （5）中尺度对流体模型

天气尺度模型 中层低槽 ULJ 梅雨锋 MCS 高温高湿区 H LLJ 可降水量 时间 LLJ 降水量

梅雨锋雨带大尺度环流条件 梅雨锋雨带 大尺度环流条件 副热带 高空西风急流 南侧 南亚高压 高空辐散气流 热带 高空东风急流 中层小槽活动 弱冷空气 东南季风 低空辐合气流 水汽来源 西南季风 切变线 低涡 梅雨锋雨带 大尺度环流条件 中低空 副热带高压

梅雨锋雨带中尺度MCS模型 中尺度云团 200～500km 中尺度对流 20～200km 中尺度对流线

中β尺度线状对流的模型 东 地面 南 东 地面 南 第一条对流线形成于边界层辐合线线上，其西南侧有中γ系统活动 边界辐合线 850hPa风 第一条对流线形成于边界层辐合线线上，其西南侧有中γ系统活动 地面 边界辐合线 850hPa风 第一条对流线上对流系统的下沉气流与西南风形成了第二条边界层辐合线 东 南

地面低涡及其云系模型 D 暖切变云系 冷切变云系 西南风 东南风 东北风 辐合线 对流带

NE SW 沿对流带对流云团的分布 触发机制：切变线上重力波、切变不稳定 对流线上对流体沿切变线从西南向东部移动 12km 中对流单体

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