【摘要】：暴雨天氣是導(dǎo)致洪澇、滑坡、泥石流等多種災(zāi)害的關(guān)鍵因素,其形成機理和準(zhǔn)確的預(yù)報預(yù)警等問題,仍然是世界性的難題。進一步掌握中尺度暴雨的發(fā)生規(guī)律和機理,探索吉林省中尺度暴雨的客觀預(yù)報方法,建立客觀、自動化的暴雨預(yù)報系統(tǒng),對提高暴雨天氣預(yù)報預(yù)警水平,進一步提升防災(zāi)減災(zāi)工作成效具有重要的科學(xué)價值和現(xiàn)實意義。本文對吉林省中尺度暴雨的天氣分型和預(yù)報問題進行了較細致的研究,采用常規(guī)氣象觀測資料及區(qū)域自動氣象觀測站等資料,首先統(tǒng)計了2010-2012年吉林省中尺度暴雨個例,分析了其時空分布特征;其次利用WRF模式對暴雨個例進行了數(shù)值模擬,并利用WRF模式輸出的高分辨率產(chǎn)品資料對其進行了中尺度分析,得到了吉林省中尺度暴雨4個分型及各分型的特征;第三,根據(jù)暴雨形成機理,采用14項主要物理量作為暴雨預(yù)報篩選因子,得到了不同分型的中尺度暴雨預(yù)報因子閾值;第四,在上述研究的基礎(chǔ)上,建成“吉林省暴雨指標(biāo)預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)”,并進行了暴雨預(yù)報效果檢驗。主要研究結(jié)果如下:1.吉林省中尺度暴雨按照空間尺度分為兩類,分別是中α-β尺度暴雨和中γ尺度暴雨。其中,中α-β尺度暴雨在全省的空間分布呈現(xiàn)中南部最多,東部次之,西部最少的特征;中γ尺度暴雨的分布隨機性較大、局地性特征明顯。受地形影響,通化地區(qū)是中α-β尺度和中γ尺度暴雨發(fā)生頻率最高的地方。2.吉林省中尺度暴雨一般出現(xiàn)在5-9月,最早出現(xiàn)在5月5日(2010),最晚出現(xiàn)在9月28日(2012);7-8月為暴雨多發(fā)期,其中7月出現(xiàn)的頻次最高(51.4%),8月次之(30.6%)。5-6月以中γ尺度暴雨為主,7-9月以中α-β尺度暴雨居多。近幾年,暴雨年際變化表現(xiàn)為2010年出現(xiàn)次數(shù)最多(44.4%),2012年次之(31.9%),2011年最少(23.6%)。3.吉林中α-β尺度暴雨的68.9%是在副熱帶高壓和西風(fēng)帶系統(tǒng)相互作用的大尺度背景下產(chǎn)生的;22.2%的暴雨是單純受西風(fēng)帶系統(tǒng)影響而產(chǎn)生;少數(shù)(8.9%)是受臺風(fēng)北上影響而產(chǎn)生。而中γ尺度暴雨則多半數(shù)(55.6%)是在西風(fēng)帶系統(tǒng)影響情況下產(chǎn)生,少半數(shù)(40.7%)是受副熱帶高壓和西風(fēng)帶系統(tǒng)共同影響。4.利用WRF3.3.1模擬資料,在對吉林省中尺度暴雨個例分析的基礎(chǔ)上,按照中尺度影響系統(tǒng)特征將中尺度暴雨天氣劃分為切變型、急流輻合型、急流出口區(qū)型、近地面輻合線型4種類型。其中急流輻合型暴雨,又可分為急流經(jīng)向輻合型和急流緯向輻合型兩個亞型。通過對4種暴雨天氣型的影響系統(tǒng)、空間結(jié)構(gòu)配置、暴雨落區(qū)特征等的差異分析發(fā)現(xiàn):切變型中尺度暴雨發(fā)生在低空中尺度切變線附近及南側(cè);急流輻合型中尺度暴雨發(fā)生在急流輻合區(qū);急流出口區(qū)型暴雨發(fā)生在急流頭部出口區(qū)左側(cè);近地面輻合線型暴雨出現(xiàn)在輻合線附近。5.通過對14項暴雨天氣預(yù)報預(yù)警因子閾值統(tǒng)計,結(jié)合配料法思路,充分考慮動力、熱力條件及高低層系統(tǒng)的配合,得到了不同暴雨分型的關(guān)鍵影響預(yù)報因子。(1)切變型暴雨對動力和水汽條件要求最高,其中850 h Pa急流強度平均需達到22 m/s左右,一般850 h Pa的溫度(T)、露點(Td)和比濕(q),分別達到15、13℃和12 g/kg左右。(2)急流輻合型暴雨同樣對動力條件要求較高,850 h Pa急流強度平均需達到22 m/s左右,但是遇到急流強度較弱而水汽等其它條件好時,也可出現(xiàn)暴雨。(3)急流出口區(qū)型暴雨在動力條件方面對急流強度要求最低,但輻合條件、水汽和熱力條件要求最高,一般850 h Pa的溫度(T)、露點(Td)和比濕(q),分別需達到17、15℃和13 g/kg左右。(4)近地面輻合線型暴雨,通常需有大范圍的高溫、高濕條件,暴雨天氣發(fā)生在中尺度低空輻合線的區(qū)域;暴雨預(yù)報預(yù)警時,更側(cè)重于近地面層風(fēng)向、風(fēng)速的輻合條件。6.建成的“吉林省暴雨指標(biāo)預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng)”,具有結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、物理依據(jù)清晰、方法先進、界面簡潔、操作簡單、自動化較高等特點,能夠充分利用常規(guī)和自動站觀測資料,并結(jié)合WRF3.3.1模擬的高時空分辨率逐3 h預(yù)報數(shù)據(jù),為分析預(yù)報中尺度暴雨提供了良好的技術(shù)保障。為了檢驗該系統(tǒng)的預(yù)報預(yù)警應(yīng)用效果,特選取吉林省2013-2014年重點暴雨天氣過程,經(jīng)業(yè)務(wù)應(yīng)用檢驗,預(yù)報預(yù)警效果良好。上述研究成果,在加深對吉林省中尺度暴雨特征認(rèn)識的同時,根據(jù)不同分型建立的暴雨天氣預(yù)報閾值及吉林省暴雨指標(biāo)預(yù)報業(yè)務(wù)系統(tǒng),對提高吉林省暴雨等強降水天氣預(yù)報預(yù)警提供了新的技術(shù)支持,為促進吉林省經(jīng)濟社會發(fā)展、防御和減輕暴雨等災(zāi)害性天氣,提供了重要的決策依據(jù)。同時,該研究成果具有一定的推廣應(yīng)用價值。
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【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P426.62;P457.6

【參考文獻】

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本文編號：2327830