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采用美国国家环境预报中心 NCEP(National Center for Environmental Prediction)提供的FNL(Final Operational Global Analysis)资料,结合观测资料,以高空急流对暴雨的影响为研究切入点,对2011年7月2日至3日发生在山东地区的一次暴雨和2012年7月21日至22日发生在北京的特大暴雨进行诊断分析。研究结果表明高空急流在天气尺度上和中尺度上对暴雨都有影响。 研究发现,在天气尺度上,在南亚高压东北侧与高空急流交界处,有很强的地转风的辐散作用。当处于高纬度槽的槽前时,辐散会更强。另外沿高空急流轴上风速变化不均匀,在风速极大值中心的上游区域有类似高空急流入口区的特征,存在指向高纬度方向的非地转风分量。南亚高压控制的区域东北侧也有比较强的非地转风分量,通常指向低纬度一侧。两者之间存在比较强的非地转风辐散。高空强辐散带对应的低空通常存在辐合线,在比较强的辐散中心下方对应着低压中心。因此在南亚高压的东北侧高空急流轴南侧容易引起强对流天气。 在中尺度上,在南亚高压与高空急流之间往往会有中尺度重力波产生,波长在140km-180km之间,周期4小时左右,沿着急流轴南侧向下游传播。急流轴南侧有很强的非地转风,地转适应过程中激发了中尺度重力波。气流的地转不平衡特性可以用非线性平衡方程的残差项ΔNBE(Residual of Nonlinear Balance Equation)表征。重力波激发以后,当满足以下两个条件:(1)高空垂向平均位温梯度较小(2)低空速度平均垂向梯度较大时有利于中尺度重力波的发展。 在降水过程发生之前,低空辐合线附近区域都已经处于位势不稳定状态。底层的假相当位温高于高空的假相当位温,低空有持续稳定的水汽供应。当受到中尺度重力波或者其他条件激发时会促使位势不稳定能量释放从而形成强对流天气。研究发现WRF(Weather Research and Forecasting)模式对于低空锋面系统到来之前暖区一侧的降水模拟能力不足,但可以通过分析高空中尺度重力波的产生和传播,找出利于中尺度重力波发生发展的条件,利用重力波波峰激发降水的特点,对于暖区的对流降水进行补充性预报,以确定暴雨落区。