《長江下游邊界層擾動渦旋發生過程研究》是依託浙江大學，由翟國慶擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：長江下游邊界層擾動渦旋發生過程研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：翟國慶
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
梅雨鋒暴雨是我國長江流域洪澇災害的主要天氣系統之一，尤其是對我國經濟發達的東部地區將造成嚴重的地區經濟、生命和財產損失。觀測和研究發現位於梅雨鋒東段的長江下游地區，常發生中尺度低渦，而中尺度低渦有的是由行星邊界層的弱小擾動發展起來，並串於邊界層切變線上，弱小渦旋的發展由於在觀測條件的推進已能逐步清晰起來，因此，本研究就是希望利用多個長江下游地區的梅雨暴雨程，以較逼真的高分辨中尺度數值模擬結果，分析研究中尺度對流渦旋（MCV）的形成與發展，特別是重點放在由邊界層發展起來的小擾動渦旋類型，研究分析這類小擾動渦旋啟動過程的物理條件，及與此相關的暴雨過程。在此基礎上進一步分析探討中尺度對流渦旋發生髮展及暴雨之間的關係和預報信息，並對多個個例進行合成，形成中尺度渦旋擾動數據集，總結該類暴雨過程的基本模型。
結題摘要
針對長江下游地區的暴雨中尺度對流渦旋的形成與發展，課題組圍繞邊界層、中小尺度擾動渦旋系統開展研究，同時，為了檢測雲內物理作用，開展模擬試驗和參數化試驗。研究結果表明： （1）梅雨期間，長江下游地區，對流層低層和邊界層內出現較多的中尺度渦旋，4年的統計發現，渦旋擾動出現頻率是比較高的。其中79.6%的渦旋在925hPa出現了閉合渦旋，這表明了925hPa高度層是梅汛期中尺度低渦的顯著表現層，研究結果可為梅汛期渦旋關注層提供分析依據。 （2）利用多個長江下游地區的暴雨過程，針對邊界層參數化和雲內物理過程進行試驗，在邊界層參數化方面，不同參數試驗表明，QNSE方案有利於暴雨和渦旋擾動，進一步對該參數取不同參數值並進行敏感性試驗，通過模擬結果與觀測實況、降水分布、邊界層高度、強降水區的邊界層結構、位溫廓線、水汽混合比廓線、風廓線儀資料等進一步對比，得到QNSE參數取1.1的優勢更加明顯。 （3）梅雨鋒面的南側，地面流場常會有小擾動出現，隨著偏北風加強南壓，雨帶前部的擾動渦旋逐漸加強，MCS的對流運動也促進了渦旋的發生；渦旋形成之後，又有利於上升運動的產生，進一步加大了局地對流，從而使得渦旋附近的雨量突然加大，形成短時暴雨；因此，邊界層內的輻合線、西南風加強和偏北風加強南壓對渦旋有利。有的小擾動渦旋與強對流相聯繫，渦旋發展的位置也是輻合最強和正渦度最強的位置，也與垂直運動最強的上升支相關聯，這有利於加強對流雲的發展，這種物理場的發展結果，導致了雲體的垂直結構顯現出了WER特徵，即類似於多單體強風暴的特徵；而中渦旋出現之後，降水得到進一步增強並達到峰值。 （4）通過數值模擬的結果表明，在渦旋起源時刻，在中空有一弱的垂直環流，隨著近地面渦旋的發展，從地面垂直環流取代了原有的中空環流；伴隨著渦旋的消亡，垂直環流也趨於消亡。渦旋的渦度收支分析發現，邊界層渦旋起源時刻，渦旋起源點低層為有利於渦旋生成的趨勢，1.7km以上為不利於渦旋生成的趨勢，低層的正貢獻主要有鉛直輸送項和散度項提供。近地面主要有平流項和散度項提供正貢獻。通過對中尺度資料的濾波處理，發現輻合線南側的西南氣流中有濾波後水平尺度約50km的中渦旋，1小時後，擾動渦旋中心的東側，實況雷達回波上出現對流單體。
