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重力波与对流耦合作用在一次山地突发性暴雨触发中的机理分析

2021-06-01谢家旭李国平

大气科学 2021年3期

谢家旭 李国平 ,2

1 成都信息工程大学大气科学学院,成都 610225

2 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估省部共建协同创新中心,南京 210044

1 引言

西部山地突发性暴雨是我国的主要气象灾害之一。由于其特殊的地形条件,使得山地地区通过动力、热力等过程对局地环流产生影响,容易诱发局地强降水。暴雨作为中小尺度天气现象常常受到中尺度对流系统的影响,而惯性重力波(以下简称重力波)作为中尺度对流天气的触发机制,对于暴雨的强度和落区有着重要作用(李麦村, 1978; 徐燚等, 2013)。重力波是层结稳定状态下的大气受到垂直扰动后,气块在重力作用下产生周期性振荡运动并在空间传播形成的。作为大气的基本波动之一,重力波在传播和破碎的过程中产生动量的垂直输送,导致不同大气层之间物质和能量的交换,影响大气中动量和能量的平衡(Bretherton, 1969; 魏栋等,2016)。在降水过程中,波动可以提供维持对流所需要的辐合、辐散条件,组织积云对流。与此同时,积云加热又可以反过来激发和增强重力波,这种正反馈机制促使对流和波动的相互发展(Lane and Zhang, 2011; Du and Zhang, 2019)。冉令坤等(2009)则从波动扰动的角度出发,利用波流相互作用的观点解释中尺度波动不断发展的原因,同时推导出了可以较准确的诊断暴雨落区的非静力平衡拟能量波作用方程。一般认为,重力波的激发主要与地形的扰动作用、风的垂直切变以及地转适应过程有关。地形分布对重力波的强弱以及活动范围有着显著影响,当气流流经山脉时,受机械阻挡作用易在地形下游激发出重力波,因此绝大多数重力波活跃区的扰源都与山脉或相关对流活动有关(张云等, 2011)。……

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