不同类型华南暖区暴雨的中尺度结构及形成机制分析

在华南前汛期，锋前暖区内极易发生特大暴雨。因此，华南暖区暴雨一直是众多气象学者关注的焦点。由于形成暖区暴雨的系统不明显且尺度较小，造成了研究上的困难。虽然，现今对暖区暴雨的研究已取得了不少进展，但由于早期资料的限制，对暖区暴雨的类型，以及不同类型暖区暴雨的中尺度结构、形成机制与演变特征等方面仍不够清楚。随着观测手段的增加，特别是中尺度观测网资料、非常规资料的应用、资料同化以及数值模拟的发展，使对暖区暴雨的结构、形成机制及演变特征的进一步研究成为可能。.本项目：（1）利用多普勒雷达、卫星、地面加密及高空加密等资料并采用轨迹、四维同化、数值模拟等方法来研究华南暖区暴雨；（2）划分暖区暴雨的类型，模拟及诊断出导致不同类型华南暖区暴雨的对流不稳定的产生原因及触发机制； （3）揭示出不同类型华南暖区暴雨的β、γ中尺度系统的三维结构和演变特征；⑷找出暖区暴雨产生的机理，提高暖区暴雨的预报能力。

本项目划分了暖区暴雨的类型，提出了暖区暴雨的形成机理；揭示了不同类型下暖区暴雨的三维结构；用水平涡度讨论产生暖区降水的垂直运动的形成原因，对于华南暖区暴雨形成的预报有着重要意义。其主要内容及结果如下：. 对2000—2009年5、6月份的华南暖区暴雨进行统计、合成分析及分类，将其划分为3种类型，并讨论了它们的高低空形势及影响系统，得出三类暖区暴雨均处在对流不稳定区中，1、2型多处在南亚高压脊线附近，3型离南亚高压脊线平均约2个纬距；850hPa上，5、6 月暖区暴雨大多发生在急流的后部。将影响华南暖区暴雨的环流系统也划分成三大类：切变线型、低涡型、偏南风速切变辐合型，其中在低涡中心的东北—东南方向最易产生暖区暴雨，多数暖区暴雨与500hPa高原槽的活动有关。. 不同类型暖区暴雨的形成机制主要包括：①各类型暖区雨带的形成均与150hPa上东、西风急流和南亚高压的共同作用有关。东、西风急流中心右后部的非地转场、南亚高压脊线附近东西风气流的转换均可形成较强的有利于暖区雨带形成的辐散场；②利用WRF数值模式模拟及试验得出，地形重力波对华南暖区暴雨的形成有重要影响，地形重力波拖曳可以使能量在中层辐散，导致垂直上升运动加强并使降水加强和降水的范围相对集中，是华南特大暴雨产生的主要原因之一；③强华南暖区暴雨多伴随锋面雨带存在，利用四维变分同化技术分别对2型以及3型暖区暴雨做数值模拟，得出锋面雨带对暖区雨带的形成有重要的影响：随着锋面的南压在锋面的西南端易生成低涡，该低涡作为位涡源分别为锋面雨带与暖区雨带提供正位涡，在华南暖区暴雨中多存在这一现象，约占总类型的85%。. 暖区暴雨的中尺度三维结构:①物理量结构，2型暖区暴雨，上升运动主要发生在低层以及中高层，这种配置使暖区暴雨带表现有利于降水增幅的性质不同界限分明的3层云物理结构。3型暖区暴雨其表现形式类似于2型，但辐合区在中低层，云结构以及物理量的分布和冷锋雨带类似；②由水平涡度矢量分析，在2、3型暖区雨带的低层有沿雨带的水平涡度矢量方向的剧烈变化，这种变化有利于上升运动及降水的发展；③水平涡度的分布形式也揭示了暖区雨带风的垂直切变的分布形态；④通过质点的轨迹及伴随的位涡的变化发现，质点在穿过雨带时一般有位涡的增加过程，表现出其不守恒性。当锋面雨带与暖区雨带界限明显时越过南雨带时的位涡明显减小。