湖北鹤峰一次暴雨过程的数值模拟分析
摘要
随着数值模式的发展,利用数值模式对暴雨进行模拟研究成为研究暴雨过程的重要手段。大多数中尺度模式都能较好的模拟出降水过程的累积降水,但由于暴雨的不连续性和突发性,模式对降水随时间的演变(如逐时降水)不能给予较好的反映,即模式不能准确反映暴雨精细过程。基于上述原因,本文针对2009 年6 月29 日-30 日发生在湖北地区的一次暴雨过程,利用WRF 模式进行了数值模拟,并对模拟的24 小时累积降水进行考察,发现无论是强度还是落区,模式对湖北鹤峰地区的累积降水模拟都非常接近实际。在此基础上,对鹤峰地区的逐时降水与实况进一步进行对比分析,结果显示:逐时降水的模拟与实况差异较大。为了揭示影响逐时降水模拟效果的因子,针对3 个时刻(05 时、13 时、21 时)的不同模拟效果进行分析。结果发现:强降水的发生发展与低层流场和水汽的分布有关,低层的流场辐合及带来的水汽通量辐合和上升运动是降水发生发展的基本条件,降水的峰值前期都对应有较强的水汽通量辐合和垂直运动;垂直运动的发展与大气层结紧密相关,因为降水期间水汽含量较高,为此对大气湿位温分布进行分析,发现模式对环流形势演变的模拟决定了降水的模拟效果,3 个时刻前期(04 时、12 时、20 时)降水中心处的湿位温线在垂直方向上都处于陡立状态,即降水是发生在中性层结大气下的,陡立等湿位温线造成了强的湿位温水平梯度,根据吴国雄的倾斜位涡发展理论,垂直等湿位温的存在有利于垂直涡度的发展,从而有利于垂直运动的发展,继而影响环流形势演变,决定降水模拟效果,位势不稳定区则在降水中心的南侧;逐时降水的模拟效果不仅反映了模式对降水的模拟精度,而降水的发生伴随着凝结潜热的释放,对大气有加热反馈作用,继而影响环流形势的演变,即逐时降水还反映了凝结加热反馈作用对环流形势的改变,从而影响模式后期模拟效果。