“718”济南短时特大暴雨的中尺度分析和数值分析

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1、第一章弓l言第一章引言暴掰是一耪严重的灾害牲天气，黠人民殴经济财产和人身安全具有重大影响。因此，对暴雨的研究～直是气象学家及气象业务工作者们最关注的问题之一。20链纪戬来，气象学家翻对暴雨系统进行了大量机理和预摄研究，建立暴褥的多尺度物理模型一直是国内外气象学研究的重点之一n屿1。Maddox首先提出了美国中东部致洪暴雨的3种天气型，随后又给出了美国西部暴雨的环流模型。在此基础上，美国科学家从地形强迫、弱的天气尺度强遗、多尺度系统攫互作捌等方面发聂出了美国暖季降水的多尺度概念模型晦。1¨。日本科学家利用卫星、雷达、微波遥感等新技

2、术获得的非常规观测资料也相继提琏；了梅雨锋东段(蟊本)的多尺度概念模型鞋扣堪】。我豳位于世界著名的东亚季风区，是多暴雨地区，几乎每年都会受到突发性强降水或持续性强降水的影响。长期以来，暴雨的研究和预报一直受到政府和气象部门的高度重视。早在20世纪70年代，针对我圈暴雨灾害的严重性，璃诗言先生n引就对暴焉玖及孛小尺度系统的天气学特征及动力学进行过系统全面的研究，增强了气象工作者对暴雨系统的认识释预报麓力。在诧工作鲶基稿上，之螽有关暴雨静一系列研究工作德以深入开展。不过，长期以来有关暴雨的研究主要集中在华南、长江流域和淮河流域nH们

3、，而对华北暴雨的研究则相对较少。1．1华北暴雨的研究进展华托地处东亚中纬度地区，不仅冷空气活动频繁，而且夏季暖滋空气北上也可以达到该地区，冷暖空气交滋结果常造成很强的暴雨，是我国东部夏季三大降露送之一。华={匕暴雨的特点可归结为：暴雨强度大，出现时间集中，局地性强，往往会造成严重的洪涝灾害。这种极强熬雨强是国内少见豹，加上华={乏遮形、地藐复杂，入蠢密集，一量强降求出现，就会造成严重的经济损失。同时，华北地区是水资源严重短缺的地区，暴雨是主要的水资源之一，做好暴雨预报对科学利用水资源，储水、防洪及保护入们的生命财产安全，是十分重

4、要嬲。2000年以后，关于华北暴雨的研究逐渐增多。陶诗言、高守亭等倥7，卿全面回顾了75年来中科院大气所辩磷入曼在天气足度，次天气尺发及孛足度暴焉系统领域静研究工绍。总结了在短、中期天气预报，短期气候预测在模式发展和改进以及在数值模拟等方谳所取得的成就和进展。吕艳彬等渤’在对中尺度对流复合体(MesoscaleConvectiveComplex，第一章弓l言缩写为疆cC)进行普查的基础上，分析了华北平原上3个典型个例合成的瓶C发生前的环境场，指出华=i匕平原发生的MCC与我国南方和北美地区的MCC不完全相同。卫捷等啪’研究了近2

5、0年华={乏地区鼍：早期大气环流异常特征，发瑷华=

6、芝予警有显藩的年踩和年代际变化。孙建华等搏¨对1960-1999年的华北夏季暴雨过程进行了统计分析，之后，又进一步对1990—1999年造成夏季特大暴雨过程的天气形势进行了分型研究。随着资料的不断更新，许多研究人员对～些典型的暴雨个例做了进一步的分析，得到的结论为准确的天气预报奠定了坚实的基础。柴东红、陈艳等潞34‘采用中尺度数值模式MM5对2003年10月lO—12舀发生在华北地区一场罕见的大范圉暴雨、区域性大暴霹进行模拟。结果表明，对滚有效位能、风暴相对螺旋度、能量一螺旋度

7、指数这3个参数对这次大暴雨的发生发展有较好的指示作滔，著分析了就次暴雨的物理成困。粱丰、陶诗言等潲1翱翔NCEP／NCAR的孬分析资料和GMS红外黑体亮温(TBB)资料等对1991年6月9-11日的一次黄河气旋暴雨过程进行了诊断分析，得到很多有价值的研究结果。梁平德等m3应用NCEP／NCAR500hPa逐日资料对影嚷华=l艺盛夏早涝的环流特征进行了分析，绘出了盛夏早涝分别与“疆高东低”和“东高西低”流型的对应关系，并进一步研究了初夏与盛夏的环流演变特征。杨晓霞m1对函东省远距离热带气旋暴雨进幸亍研究，建立了丞东省远距离热带气旋

8、暴磷的天气学模型。1．2暴雨灾害的数值模拟研究进展由于目前常规观测资料时空尺度分辨率的限制，很难揭示出中尺度系统的结构特征及演变过程，数值模拟缩果的分析就成为研究中尺度大气动力过程的有效手段之一。比较有名的孛尺度数馕模式有美国宾媸大学黧家大气研究中心的泓5模式，奥克拉搿马大学的风暴分析预报中心的APRS，国家环境预报中心的业务预报模式(Eta模式)，美国国家大气研究中心(粥轰li>孛小尺度气象处、圜家环境预报中心(麓醋)环境模拟中心、预报系统实验室(礴己)的预报研究处和奥克拉荷马大学的风暴分析预报中心联合开发的WRF，英国气象局

9、中尺度业务模式(UKMO模式)，法国中尺度非静力模式(MESO-NH模式)等。最近几年，模式研究主要致力于发挥现代探测手段获褥的多荦孛非常规观测资料的作爝，合理有效地实现四维变分资料同化方法嘲删，改善区域业务数值天气预报的质麓，以便更好地用于数值模拟研究，进一步