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第42卷第5期高原气象Vol.42No.5

2023年10月PLATEAUMETEOROLOGYOctober,2023

蒋强,魏林波,李超,等,2023.高低层多尺度系统耦合作用下一次祁连山降水的数值模拟及诊断[J].高原气象,42(5):1298-1310.JIANGQiang,WEILinBo,LIChao,etal,2023.NumericalSimulationandDiagnosisofaPrecipitationinQilianMountainsundertheCouplingofUpperandLowerSystems[J].PlateauMeteorology,42(5):1298-1310.DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2022.00096.

高低层多尺度系统耦合作用下一次祁连山降水的数值模拟及诊断

蒋强1,3,魏林波1,李超2,李艳1,王泓宇1

(1.兰州大学大气科学学院,甘肃兰州730000;

2.中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室,湖北武汉430205;

3.重庆市綦江区气象局,重庆401420)

摘要:基于ERA5再分析资料和国家气象信息中心的CLDAS陆面格点降水数据,对祁连山一次典型的系统性降水过程开展了系统性的WRF数值模拟和降水机制诊断研究。环流背景场的动力诊断结果表明,中尺度的高空槽影响系统和低层局地尺度的绕流和爬流的协同作用提供了重要的动力条件,其中高空槽的发展产生的槽前中尺度动力抬升作用决定了此次降水过程强降水带的分布,而低层绕流和爬流为局地强降水的出现提供了直接动力条件。进一步的水汽输送和收支诊断结果表明,此次降水的水汽源地主要来源于四川盆地,绕流会为迎风坡前的降水区输送丰沛的水汽,爬流则会促进水汽沿地形高度的逆梯度输送,并在降水中心附近辐合;在强降水发生阶段,水汽的垂直输送作用对水汽收支的贡献最大,水汽的辐合作用次之,水汽局地变化基本可以忽略。最后大气层结特征的诊断结果表明,当大气动力条件和水汽条件都有利于降水时,配合对流层中低层层结不稳定性的增强,更易触发对流,从而增强迎风坡前强降水。

关键词:祁连山降水;WRF数值模拟;不同尺度;形成机制

文章编号:1000-0534(2023)05-1298-13中图分类号:P426文献标识码:A

DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2022.00096

1引言

由于下垫面地形复杂,山区降水的研究一直是大气科学领域的难点,其主要原因在于山区地形的动力作用、云物理作用、摩擦作用等变量很难在降水预报方程中得到准确的描述(Huangetal,2018; Jiang,2003),加上降水与地形之间复杂的相互作用在不同情况下差异很大和存在复杂的非线性关系(Sarmadietal,2017)。虽然山区远离大部分人类城市生活区,但持续性山区降水引发的次生灾害(山体滑坡、泥石流等)足以威胁人类赖以生存的家园。祁连山位于青藏高原东北边缘,呈西北—东南

走向,是西北地区重要的山系之一,平均海拔在4000m以上,下垫面条件极其复杂。祁连山上空云水资源十分丰富,其降水和融雪是河西走廊经济带的重要水资源支撑,也是国家“一带一路”倡仪稳步推进的重要保障,对祁连山水资源的保护也具有重要现实意义。因此,研究祁连山地区的降水尤为重要。

目前,对祁连山地区降水时空分布特征的研究工作已有不少,包括对降水的气候特征(薛健等,2021;Wuetal,2020;刘和斌等,2020)、水汽特征(孙美平等,2021;尹宪志,2020;朱飙等,2019)和

收稿日期:2022?08?22;定稿日期:2022?10?11

资助项目:甘肃省自然科学基金项目(22JR5RA444);国家自然科学基金面上项目;第二次青藏高原综合科学考察研究项目(

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