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梅雨锋边界层中小尺度扰动涡旋的模拟研究

沈杭锋  翟国庆  徐亚钦  朱业  
【摘要】:实况分析发现2009年7月23日长江下游地区梅雨暴雨与涡旋扰动有关,并通过Shuman-Shapiro平滑滤波方法同样获得暴雨过程中边界层弱中小尺度扰动涡旋,涡旋起源于边界层,随后向上发展,这次小扰动涡旋与短时暴雨对应密切,以及实况雷达的强回波对流云块与涡旋、降水有着较好的相关。为揭示这一类涡旋扰动的现象与特征,利用Advanced Weather Research and Forecasting Model(ARW)模拟得到的高分辨率输出结果分析发现:在长江下游地区梅雨锋上,边界层内有时多个弱小中尺度涡旋形成,尤其是初期,在边界层的流场上清晰可辨,随后向上发展,有的涡旋与中尺度雨团相伴发生发展;中尺度涡旋首先是由梅雨锋切变线北部边界层内的偏北急流与南侧暖区边界层内西南气流相遇发展起来的;涡旋发生过程中,地面伴随有中尺度扰动低压中心,涡旋南侧的边界层顶有一支西南急流,加强了辐合上升运动,并造成涡旋前方地面气压下降,中尺度涡旋沿着中尺度变压中心移动、发展、加强。因此,边界层内的辐合线、西南风加强和偏北风加强南压对涡旋发生十分重要,是本次中尺度涡旋形成的动力条件;在涡旋形成阶段,其南侧的对流层低层和边界层内,是一个层结稳定区,而北侧则是不稳定层结区,随着辐合和气流加强,不稳定能量得到释放,从而维持涡旋的生成和发展,这是涡旋发生发展的热力条件。

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