2005年12月山东半岛强降雪过程的数值模拟与中尺度特征分析

摘要

本文利用常规高空，地面观测资料以及非静力平衡模式MM5V3,6对2005年12月初影响山东半岛的一次强降雪过程进行数值模拟及动力学的特征分析，并着重对其中起到主要作用的中尺度重力波现象进行研究。此次过程强降雪范围较小，中心强度大，是一次典型的中尺度雪暴过程。通过非线性平衡方程(NBE)对高分辨率模式数据进行诊断分析，较详细的说明了上游非平衡流的出现引起的地转适应过程对重力波产生和发展的作用，以及波动对下游强降雪过程的影响；通过一系列的敏感性实验，进一步说明了在这次过程中海陆热力差异，地形强迫对降雪过程产生的影响。 研究表明：这次强降雪过程中的中尺度重力波波长约为120km，相速约7m·s<'-1>。在有利的大尺度环流形势下，太行山的地形强迫与非平衡流是其触发机制，冬季海陆热力差异形成的海洋的热力作用是造成区域性强降雪的最主要原因，而非线性平衡方程(NBE)对于非平衡流的诊断对于确定波动产生区域和波动的传播方向方面有比较好的指示作用。通过对波动的结构以及维持机制所作的分析，这次过程中的中尺度重力波符合波导条件和wave-CISK理论框架。因此，波动能够从环境场中得到足够的能量从而维持相当长的一段时间，造成了这次罕见的连续性强降雪过程。海陆敏感性实验的结果进一步证明，冬季暖湿的渤海海域支持了波动的发展；而山东半岛地形敏感性实验表明，山东半岛特殊的地形特征导致强降雪集中发生在半岛北部沿海地区，而半岛南部地区普遍降雪较弱。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1国内外暴雪类天气的研究进展

1.2中尺度重力波研究进展

第二章天气实况与天气形势分析

2.1环境特征和气候背景分析

2.2大尺度环流形势分析

第三章数值模拟与诊断分析

3.1模式方案设计

3.2模拟结果分析

3.3非平衡流的诊断分析

3.3.1非线性平衡方程

3.3.2非线性平衡方程诊断结果

3.4中尺度重力波特征分析

3.4.1波动形成初期

3.4.2波动成熟期

3.5波动的加强和维持机制分析

3.6垂直于莱山山脉的剖面分析

3.7小结

第四章敏感性实验

4.1关于渤海海域的海陆敏感性实验

4.1.1实验设计

4.1.2 24小时降水量的对比

4.1.3涡度，散度和风场的对比分析

4.1.4重力波特征分析

4.1.5小结

4.2关于山东半岛地形的地形敏感性实验

4.2.1实验设计

4.2.2 24小时降水量对比

4.2.3涡度，散度和风场的对比分析

4.2.4垂直于莱山山脉的剖面分析

4.2.5小结

第五章主要结论

参考文献

致谢

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