大别山地形动力、热力作用对极端降水天气事件形成的影响

Extreme-precipitation weather event is one type of the most extensive meteorological disasters. The formation mechanism of extreme-precipitation weather events is complicated, the ability of current numerical model in predicting extreme-precipitation weather events is still high limited. When, where, and how extreme-precipitation weather events occur is now a research hotspot and difficulty in the field of atmospheric science. Extreme-precipitation weather events often occur in a specific area, which is significantly affected by the local complex mesoscale topography. The Yangtze-Huaihe river basin is one of the region in China where extreme-precipitation weather events frequently occurred, and complex mesoscale topography in the region, typically the Dabie Mountains, plays an important role. While the ways the Dabie Mountains influence the formation of the extreme-precipitation weather events over this region are still not clear. This project focuses on the influence of Dabie mountains on extreme-precipitation weather events in Yangtze-Huaihe river basin. Methods of statistical classification using high spatial-temporal resolution precipitation data, high-resolution numerical simulation, and dynamical and sensitivity analysis will be used to analyze the distribution and typical environmental factors of extreme-precipitation weather events, and reveal the detailed dynamical and thermal processes that the Dabie mountains induce extreme-precipitation weather events in this region. The results are expected to provide some theoretical basis and technical support in improving the prediction of extreme-precipitation weather events in Yangtze-Huaihe river basin.

极端降水天气事件是影响最为广泛的灾害性事件之一，由于发生机理复杂，当前的数值模式对其预报能力还十分有限，其发生规律和形成机制的研究是当前大气科学研究领域的一项热点和难点。极端降水天气事件常在特定地区发生，受局地的中小尺度地形影响显著。江淮流域是我国极端降水天气事件高频发生的区域之一，以大别山为代表，该地区的复杂中尺度地形对极端降水天气事件的形成具有重要的影响作用，但大别山对极端降水天气事件形成的影响机制还不清楚。本项目以大别山地形对我国江淮流域极端降水天气事件形成的影响为研究内容，将结合高时空分辨率降水资料统计分类、高分辨率数值模拟和动力学理论及敏感性分析开展研究，分析大别山地形影响下我国江淮流域极端降水天气事件的分布、典型生成环境的关键动力、热力条件，并揭示大别山地形在不同类型天气环境下导致极端降水天气事件形成的机制，为提高我国江淮流域极端降水天气事件的预报能力提供理论基础和技术支撑。

大别山对我国江淮流域的极端降水天气事件有重要影响。.基于自组织映射方法对2008-2014年大别山地区极端降水天气事件的天气背景进行了分型研究，发现极端降水天气背景主要可分为三类，分别为西南强气流型（类型I）、副高西北侧气流型（类型II）和偏南强气流型（类型III）。其中，类型I和类型II的极端降水分别集中在6-8月和7-9月，代表了夏季降水，而类型III的极端降水主要出现在3-6月及10-12月，属于春秋季节的降水。进一步分析大别山地形与不同类型降水场及背景场的配置关系，发现：（1）迎风坡降水是类型I极端降水的主要原因，中层的高湿度、强气流为极端降水提供水汽和抬升条件；（2）类型II的极端降水是由气流过大别山西北侧较低山脊时在山脊前和山脊后形成，西太平洋副热带高压的北抬和西进是导致此类环流背景的重要原因；（3）偏南气流与大别山及其西南方地形的配置使得类型III的极端降水主要分布在大别山南侧往西南方向。.选取各天气类型下的极端降水典型个例，开展数值模拟研究，分析了各典型个例中极端降水产生的类型共性和个例特殊性。典型个例的天气环境总体上体现了相应天气类型的平均环境特征，模拟的强降水落区也基本与相应天气类型下平均的极端降水落区吻合。典型个例的特殊性表现在强降水的演变与具体天气系统的移动变化及较小尺度天气扰动的发生发展有关。类型I典型个例包含中层气旋扰动与大别山主体的相互作用，类型II典型个例存在西南暖湿气流与北方冷空气在大别山西北侧延伸山脊处交汇，类型III典型个例则是西南暖湿气流与大别山南侧“喇叭口”地形的合理配置。个例的特殊性使得具体天气扰动可与相应类型极端降水落区内的不同位置的大别山地形相互作用导致极端降水的发生。.这些研究结果加深了对大别山地形影响极端降水天气事件发生发展的认识，为提高我国江淮流域极端降水天气事件的预报能力提供一定的理论基础和技术支撑。