西南山地暴雨的特征與機理

目錄
第1章 西南山地突發(fā)性暴雨的統(tǒng)計特征 1
1.1 西南山地突發(fā)性暴雨的空間分布 2
1.2 西南山地突發(fā)性暴雨的月變化 3
1.3 西南山地突發(fā)性暴雨的日變化 4
1.4 西南山地暴雨的環(huán)流與地形條件 7
1.5 氣候變化影響下四川盆周山地暴雨事件的演變特征 8
1.5.1 資料與方法 9
1.5.2 四川山地暴雨及致災情況統(tǒng)計 11
1.5.3 四川山地暴雨事件的年際變化 12
1.5.4 四川山地暴雨事件的月變化 16
1.5.5 四川山地暴雨峰值的日變化 17
1.6 結論與討論 18
第2章 中尺度對流系統(tǒng)與西南山地突發(fā)性暴雨 21
2.1 資料和方法 22
2.1.1 資料 22
2.1.2 MCS的定義與追蹤方法 23
2.1.3 K-means聚類算法 24
2.1.4 MCS有效降水的計算方法 24
2.2 ERA5再分析資料在中國西南地區(qū)適用性評估 25
2.2.1 數(shù)據(jù)說明 25
2.2.2 檢驗方法 28
2.2.3 檢驗結果 29
2.3 西南山地中尺度對流系統(tǒng)的統(tǒng)計特征 40
2.3.1 基于FY-2衛(wèi)星TBB的MCS統(tǒng)計特征 40
2.3.2 基于日本靜止衛(wèi)星TBB的西南山地MCS的統(tǒng)計特征 51
2.4 西南山地中尺度對流系統(tǒng)發(fā)生的局地條件 56
2.5 西南山地中尺度對流系統(tǒng)的云團屬性及對局地降水的貢獻 62
2.5.1 西南山地MCS的云團屬性特征 62
2.5.2 西南部山地MCS對局地降水的貢獻 64
2.6 不同類型西南山地中尺度對流系統(tǒng)的環(huán)流特征 67
2.6.1 FY-2衛(wèi)星遙感的不同類型西南山地MCS的環(huán)流特征 67
2.6.2 日本靜止衛(wèi)星遙感的不同類型西南山地MCS的環(huán)流特征 67
2.7 四川盆周山地暖區(qū)暴雨事件的動力過程分析和局地環(huán)流數(shù)值模擬 69
2.7.1 資料 70
2.7.2 降水概況與環(huán)流形勢 70
2.7.3 動力過程分析 72
2.7.4 山地-平原環(huán)流風場的轉換 74
2.8 結論與討論 80
第3章 西南山地突發(fā)性暴雨過程中的地形與多尺度系統(tǒng)作用 83
3.1 山地突發(fā)性暴雨的多尺度影響系統(tǒng) 83
3.1.1 資料 84
3.1.2 四川盆周山地突發(fā)性暴雨典型個例概況 84
3.1.3 “5 1”過程的影響系統(tǒng)分析 85
3.1.4 “5 21”和“7 10”山地暴雨過程簡介 87
3.1.5 降水過程中的中尺度對流系統(tǒng)演變 88
3.1.6 “5 21”暴雨過程中的影響系統(tǒng)及其結構特征 90
3.1.7 “5 21”過程的影響系統(tǒng)分析 93
3.1.8 地形以及冷侵入產(chǎn)生的增幅作用 96
3.2 地形引起的繞流和爬流對山地性突發(fā)性暴雨的不同作用 97
3.2.1 資料與方法 97
3.2.2 天氣概覽 99
3.2.3 地形產(chǎn)生的繞流和爬流運動 103
3.3 山地強降水的垂直結構 106
3.3.1 基于雷達等觀測資料的山地強降水的垂直結構 106
3.3.2 基于GPM資料的地形強降水的垂直結構 108
3.4 復雜地形區(qū)突發(fā)性暴雨的衛(wèi)星和雷達特征 117
3.4.1 天氣學分析 117
3.4.2 中尺度特征 118
3.4.3 FY-4A衛(wèi)星和多普勒天氣雷達揭示的暴雨特征 120
3.5 地形影響局地突發(fā)性暴雨的中尺度分析與數(shù)值試驗 125
3.5.1 資料 126
3.5.2 暴雨實況、天氣形勢與地理特征 127
3.5.3 模式方案、驗證和設計 129
3.5.4 地形對暴雨強度和落區(qū)的影響 131
3.5.5 地形對散度場的影響 132
3.5.6 地形對能量與垂直速度場的影響 132
3.5.7 地形對水汽場的影響 133
3.6 四川盆地東部特殊地形對東移西南低渦及其降水的增強機制 134
3.7 結論與討論 136
第4章 地形重力波影響西南山地突發(fā)性暴雨的物理機制 139
4.1 重力波與地形重力波 139
4.2 地形重力波的研究意義 140
4.3 重力波的識別方法 142
4.4 山地暴雨中的重力波特征 144
4.4.1 重力波識別特征 145
4.4.2 重力波形成機制和傳播特征 148
4.5 重力波與對流耦合觸發(fā)山地暴雨的機理 152
4.5.1 重力波與對流的耦合作用 152
4.5.2 重力波對不穩(wěn)定能量的觸發(fā)機制 154
4.6 地形和非絕熱加熱對重力波影響的敏感性試驗 157
4.6.1 模擬方案以及試驗設計 158
4.6.2 模擬結果分析 159
4.6.3 譜分析對重力波特征的判識 160
4.6.4 降水過程中的重力波特征 167
4.6.5 地形敏感性試驗 170
4.6.6 非絕熱加熱敏感性試驗 174
4.7 結論與討論 176
第5章 低空急流與西南山地突發(fā)性暴雨 178
5.1 資料與方法 180
5.1.1 資料 180
5.1.2 突發(fā)性暴雨和低空急流的判別方法 181
5.2 西南山地低空急流的統(tǒng)計特征 183
5.3 低空急流型突發(fā)性暴雨 184
5.4 與低空急流有關的山地突發(fā)性暴雨的水汽來源與輸送 192
5.4.1 基于歐拉方法的兩次典型個例的水汽輸送特征 192
5.4.2 基于拉格朗日方法的三次典型個例水汽輸送特征 197
5.4.3 兩種分析方法揭示的水汽輸送特征比較 204
5.5 低空急流對暴雨的觸發(fā)作用 205
5.5.1 低空急流與暴雨的對應關系 205
5.5.2 有利的動力結構和穩(wěn)定的垂直上升運動 205
5.5.3 有利的位勢不穩(wěn)定層結 207
5.6 結論與討論 207
第6章 地形強降水研究的總結與展望 209
6.1 研究成果的總結與應用 209
6.1.1 西南山地突發(fā)性暴雨事件的識別標準 210
6.1.2 近10年四川山地暴雨的演變特征 210
6.1.3 山地突發(fā)性暴雨的影響系統(tǒng) 211
6.1.4 高原中尺度對流系統(tǒng)的影響 212
6.1.5 地形引起的繞流和爬流對山地性突發(fā)暴雨的不同作用 212
6.1.6 地形重力波與對流耦合作用觸發(fā)山地突發(fā)性暴雨的一種可能機理 212
6.1.7 雙低空急流對山地突發(fā)性暴雨的協(xié)同效應 213
6.1.8 地形對西南渦大暴雨影響的數(shù)值試驗 214
6.1.9 秦巴山脈“4 23”區(qū)域性暴雨的若干異常特征 214
6.2 存在的問題與未來研究展望 216
6.2.1 四川盆周山地夜間暴雨的問題 216
6.2.2 其他有待研究的問題 219
6.3 從山地降水研究到山地氣象學 219
6.3.1 山地氣象的研究范疇 220
6.3.2 山地降水學 222
6.3.3 山地大氣觀測試驗 223
6.3.4 山地大氣邊界層 224
6.3.5 山地氣象理論 224
6.3.6 山地大氣數(shù)值模擬 225
6.3.7 山地氣候和氣候變化 226
6.3.8 山地氣候資源與山地環(huán)境氣象 227
6.3.9 山地氣象災害 227
6.3.10 山地氣象未來研究應關注的科學問題與展望 228
參考文獻 230