GRAPES_Meso模式對(duì)“8.24”暴雨過(guò)程的數(shù)值模擬

摘要 利用GRAPES_Meso模式著重對(duì)甘肅隴東南地區(qū)2016年8月24日的一次暴雨過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬分析，以期為做好暴雨災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警提供一定的參考與借鑒。

關(guān)鍵詞 GRAPES_Meso模式;暴雨;數(shù)值模擬

中圖分類(lèi)號(hào)：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2019）05-030-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.05.014

Numerical Simulation of "8.24" Rainstorm Process with GRAPES_Meso Model

CHEN Xiao-yan（Lanzhou Central Meteorological Observatory，Lanzhou，Gansu 730020）

Abstract The GRAPES_Meso model was used to simulate and analyze a rainstorm process in southeastern Gansu Province on August 24，2016，in order to provide some reference for the rainstorm disaster prediction and early warning.

Key words? ?GRAPES_Meso model;Rainstorm;Numerical simulation

西北地區(qū)暴雨天氣發(fā)生頻率較高，不僅誘發(fā)了泥石流、山洪等自然災(zāi)害，還補(bǔ)充了當(dāng)?shù)氐乃Y源。另外，區(qū)域性的強(qiáng)降水天氣過(guò)程還能夠有效緩解當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)干旱。

筆者采用NCAR/NCEP每日4個(gè)時(shí)次（02：00、08：00、14：00、20：00）的1°×1°氣象再分析資料，利用中尺度GRAPES_Meso模式，對(duì)2016年8月24日發(fā)生在甘肅隴東南地區(qū)的暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，并使用模式輸出資料對(duì)暴雨天氣過(guò)程進(jìn)行診斷分析，以期為西北地區(qū)暴雨災(zāi)害的預(yù)防與預(yù)警工作提供一定的借鑒與參考。

1 天氣過(guò)程概況

2016年8月23—24日，河?xùn)|出現(xiàn)強(qiáng)降水，其中24日08：00到25日08：00，10站出現(xiàn)暴雨，暴雨帶從定西南部經(jīng)天水北部、平?jīng)龅綉c陽(yáng)南部。區(qū)域站8個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)大暴雨。最大降水量出現(xiàn)在天水市武山縣溫泉鄉(xiāng)，達(dá)159.2 mm，另外，平?jīng)龀霈F(xiàn)5點(diǎn)，定西出現(xiàn)2點(diǎn)。共出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水140站次。最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在21：00—22：00，武山溫泉雨強(qiáng)達(dá)79.1 mm/h。

2016年8月24日08：00，500 hPa副熱帶高壓控制了我國(guó)36°N以南的大部分地方，甘肅省河?xùn)|處于副高西北側(cè)西南氣流中，青海東部到河西東部有低壓槽，槽前為甘肅武威地區(qū)，8月25日08：00，低壓槽移動(dòng)至青海和甘肅交界一線，槽前為甘肅河?xùn)|地區(qū)。

2 降水模擬結(jié)果

由圖1可以看出，GRAPES？鄄Meso模式對(duì)此次暴雨雨帶的走向進(jìn)行了較好的模擬，然而模擬暴雨的強(qiáng)度較大且影響區(qū)域較廣，特別是甘肅天水武山縣周?chē)拇蟊┯曛行模c實(shí)況相比，其模擬中心位置略偏西60 km。總體來(lái)說(shuō)，模式較好地模擬出此次暴雨過(guò)程，具有較強(qiáng)的可信性，因此可以使用模式輸出高分辨率資料產(chǎn)品對(duì)物理中尺度進(jìn)行診斷與分析。

3 暴雨物理量診斷分析

此次暴雨過(guò)程強(qiáng)降水從8月24日17：00后開(kāi)始出現(xiàn)，18：00迅速加強(qiáng)，19：00至25日01：00為短時(shí)強(qiáng)降水集中時(shí)段，03：00之后，短時(shí)強(qiáng)降水基本結(jié)束。為了更好地了解雨強(qiáng)最大時(shí)間段對(duì)應(yīng)的對(duì)流活動(dòng)特征，進(jìn)而較好地診斷分析高時(shí)空分辨率物理量產(chǎn)品，以天水武山縣（105°E，35°N）作垂直剖面圖，發(fā)現(xiàn)暴雨發(fā)展階段為8月24日18：00，暴雨旺盛階段為24日21：00，暴雨減弱階段為25日00：00。

3.1 動(dòng)力條件

由圖2可知，105°E周?chē)恢锰幵?月24日14：00有冷空氣逐漸侵入，在24日18：00暴雨發(fā)展的主體逐漸向東移動(dòng)并南壓至35.5°N附近，24日21：00暴雨逐漸南壓至35°N周?chē)?5日00：00冷空氣快速向南移動(dòng)到天水南部地區(qū)。35°N附近的經(jīng)向風(fēng)（南風(fēng)風(fēng)量，正值）由24日18：00 2 m/s迅速增加到6 m/s，與此同時(shí)，冷空氣（北風(fēng)風(fēng)量、負(fù)值）逐漸加強(qiáng)且南壓，并在35°N周?chē)渑諝獍l(fā)生交匯，良好的抬升條件是引發(fā)暴雨天氣過(guò)程的重要條件。

在暴雨發(fā)展階段（8月24日18：00），武山上空600 hPa以下屬于正渦度區(qū)域，輻合垂直上升運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)趨勢(shì)，正渦度大值區(qū)域正好對(duì)應(yīng)了暴雨旺盛發(fā)展階段，其強(qiáng)度有所增加，且高度逐漸抬升，此時(shí)400 hPa之上屬于負(fù)渦度區(qū)。25日00：00暴雨逐漸減弱，此時(shí)強(qiáng)降雨區(qū)域中高空輻散與中低層輻合均呈現(xiàn)出減弱趨勢(shì)，同時(shí)強(qiáng)降雨區(qū)隨著南壓也呈現(xiàn)出一定的減弱趨勢(shì)。武山上空渦度及散度垂直分布基本保持一致，到24日18：00低層負(fù)散度逐漸增強(qiáng)，高層500 hPa以上屬于正散度區(qū)域。低層負(fù)散度中心與正渦度中心疊置的時(shí)刻正是暴雨旺盛發(fā)展階段。低層輻合、高層輻散逐漸增強(qiáng)，有利于發(fā)展垂直上升運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引發(fā)甘肅河?xùn)|地區(qū)的強(qiáng)降雨天氣過(guò)程。

3.2 水汽與熱力條件

水汽條件是引發(fā)強(qiáng)降雨天氣過(guò)程的一個(gè)重要條件，源源不斷的水汽輸送是產(chǎn)生暴雨的一項(xiàng)基礎(chǔ)條件。對(duì)此次暴雨發(fā)生時(shí)700 hPa水汽通量及水汽通量散度進(jìn)行分析，能夠得出暴雨天氣過(guò)程發(fā)生時(shí)對(duì)流層低層的水汽逐漸從副高西部的西南風(fēng)氣流輸送至甘肅東南部地區(qū)，導(dǎo)致水汽通量輸送較為強(qiáng)盛。由水汽通量散度分布能夠看出，8月24日21：00在武山周?chē)霈F(xiàn)一個(gè)強(qiáng)度為-8×10-5 g/（cm2·s·hPa）的強(qiáng)水汽通量輻合中心，為暴雨天氣過(guò)程的發(fā)生創(chuàng)造了有利的水汽條件，到25日00：00水汽通量輻合中心有所減弱，并呈現(xiàn)出東移南壓的趨勢(shì)。

此外，24日21：00中低層垂直速度也顯著增加，暴雨發(fā)生區(qū)域假相當(dāng)位溫θse隨高度逐漸減小，此時(shí)層結(jié)熱力穩(wěn)定性較差，為對(duì)流運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造了有利條件，進(jìn)而引發(fā)暴雨天氣過(guò)程。

4 結(jié)論

該文采用高分辨率區(qū)域模式 GRAPES_Meso對(duì) 2016年8月24日一次暴雨過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，利用高時(shí)空分辨率模式產(chǎn)品著重探討了此次暴雨天氣過(guò)程的物理成因，主要得到以下幾點(diǎn)結(jié)論。

（1）盡管GRAPES_Meso模式在降水強(qiáng)度及其中心位置上存在著一定程度的偏差，但是基本能夠較好地反映出此次暴雨天氣過(guò)程，由此模擬出的強(qiáng)降水時(shí)段及主要雨帶基本符合實(shí)際情況，而且能夠?qū)Υ舜伪┯晏鞖膺^(guò)程進(jìn)行重現(xiàn)。

（2）中低層的垂直速度迅速增加，低層輻合及高層輻散的配置形勢(shì)，對(duì)于維持上升運(yùn)動(dòng)非常有利。而且水汽通量輻合基本貫穿于暴雨發(fā)生整個(gè)過(guò)程中，再加上高不穩(wěn)定能量的釋放，進(jìn)而引發(fā)了此次暴雨天氣過(guò)程。

（3）在暴雨旺盛階段，強(qiáng)降水區(qū)的假相當(dāng)位溫θse隨高度逐漸減小，此時(shí)層結(jié)熱力穩(wěn)定性較差，為對(duì)流運(yùn)動(dòng)創(chuàng)造了有利條件，進(jìn)而引發(fā)暴雨天氣過(guò)程。

參考文獻(xiàn)

[1] 王勁松，李耀輝，康鳳琴，等. 西北區(qū)東部一次暴雨的數(shù)值模擬試驗(yàn)[J]. 高原氣象，2002，21（3）：258-266.

[2] 諶蕓，李澤椿. 青藏高原東北部區(qū)域性大到暴雨的診斷分析及數(shù)值模擬[J]. 氣象學(xué)報(bào)，2005，63（3）：289-300.

責(zé)任編輯：鄭丹丹

作者簡(jiǎn)介? ?陳曉燕（1985-），女，新疆尉犁人，工程師，碩士，從事數(shù)值預(yù)報(bào)研究。

收稿日期? ?2019-07-02