一次春季暴雨不稳定条件和对流触发机制的数值模拟研究

北京大学学报（自然科学版）

一次春季暴雨不稳定条件和对流触发机制的数值模拟研究

张春喜¹,朱佩君¹,郑永光¹,卓鸿²,邵明轩³,谭晓光³,余小鼎³

收稿日期:2004-08-31 出版日期:2005-09-20 发布日期:2005-09-20

A Study to the Trigger Mechanism and Unstable Conditions of Spring Heavy Rainfall with Numerical Simulation

ZHANG Chunxi¹, ZHU Peijun¹, ZHENG Yongguang¹, ZHUO Hong², SHAO Mingxuan³, TAN Xiaoguang³, YU Xiaoding³

Received:2004-08-31 Online:2005-09-20 Published:2005-09-20

摘要/Abstract

摘要： 2003 年 4 月中旬发生在山东一带的中尺度对流系统引发了一次罕见的春季大暴雨。在不稳定的大尺度环境中，触发条件决定了对流系统在何时、何地发生。触发条件通常位于近地面层中，水平尺度也很小，常规资料无法揭示出来。为此，采用数值模拟和数值模拟敏感性试验并结合客观分析对它的发生机理进行了诊断。结果表明，此次暴雨是由 MCS（中尺度对流系统）的两次发展造成的。第 1 次是比较典型的华北 MCC（中尺度对流复合体）过程，它是由地形强迫抬升触发了初始对流。第 2 次初始对流是由午后的边界层辐合线触发的，从华北平原南下的浅薄冷空气也起了重要作用。另外，最大对流有效位能（MCAPE）对初始对流的发生位置有很好的指示意义。

关键词: 暴雨, 数值模拟, 诊断分析, 对流有效位能, 边界层幅合线, MCC

Abstract: A mesoscale convective system (MCS) which happened around Shangdong Province in the middle spring 2003 induced heavy rainfall. In the unstable large scale atmosphere, trigger conditions determine when and where the convections come into being. However, these conditions lie in boundary level above ground with small scales, and the general surface and rawinsonde data can not reveal them. A method of numerical simulation and sensitivity simulation together with objective analysis are conducted, and its trigger mechanism can be diagnosed. The results of diagnosis indicate that two developments of MCS bring up this heavy rain. The first can be called a typical Huabei MCS, whose initial convections are arisen by terrain forced climb; the second initial convections are arisen by boundary convergence lines in the afternoon, meantime the lower level cold air from Huabei Plain also contributes to their formation. So the maximum convective available potential energy (MCAPE) is able to give right information on where the initial convections will occur.

Key words: heavy rainfall, numerical simulation, diagnostic analysis, convective available potential energy, boundary convergence line, MCC

中图分类号:

P435

张春喜,朱佩君,郑永光,卓鸿,邵明轩,谭晓光,余小鼎. 一次春季暴雨不稳定条件和对流触发机制的数值模拟研究[J]. 北京大学学报（自然科学版）.

ZHANG Chunxi,ZHU Peijun,ZHENG Yongguang,ZHUO Hong,SHAO Mingxuan,TAN Xiaoguang,YU Xiaoding. A Study to the Trigger Mechanism and Unstable Conditions of Spring Heavy Rainfall with Numerical Simulation[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis.

导出引用管理器 EndNote|Ris|BibTeX

链接本文: https://xbna.pku.edu.cn/CN/

https://xbna.pku.edu.cn/CN/Y2005/V41/I5/746

[1]	李青, 余钊圣, 刘朋欣, 李婷婷, 陈坚强, 袁先旭. 高焓流动中的可压缩颗粒两相流并行求解器: 数值方法及其验证[J]. 北京大学学报自然科学版, 2024, 60(1): 89-108.
[2]	苏晗, 邹锐, 梁中耀, 叶瑞, 王志芸, 刘永. 基于数值模拟的负荷削减–水体水质响应的非线性强度指标[J]. 北京大学学报自然科学版, 2023, 59(4): 695-703.
[3]	王迎, 李江海, 马昌明, 宋珏琛. 基于离散元法的龙门山构造带隆升变形主控因素研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2022, 58(5): 850-860.
[4]	刘晓旭, 党卓, 张南. 地幔柱的发生机制研究——以Ferrar为例[J]. 北京大学学报自然科学版, 2022, 58(2): 234-240.
[5]	程鹏, 李明远, 楼凯, 秦华鹏. 深圳河湾流域溢流污染规律及其对海湾水质的影响[J]. 北京大学学报自然科学版, 2021, 57(1): 132-142.
[6]	邓迪, 肖万博, 王彦宾. 全火星模型中震波传播特征的数值模拟研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2020, 56(4): 629-637.
[7]	孟智勇, 唐晓静, 岳健, 白兰强, 黄龄. 地面和探空资料的EnKF同化对北京7·21极端暴雨模拟的影响[J]. 北京大学学报自然科学版, 2019, 55(2): 237-245.
[8]	王殿举, 李江海, 程鹏, 刘志强, 于法浩. 构造倾斜角度对盐构造形成的控制模式: 以下刚果盆地为例[J]. 北京大学学报自然科学版, 2019, 55(2): 277-288.
[9]	陈飞, 王彦宾. 月壳厚度横向变化对月震波传播影响的数值模拟研究[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2018, 54(3): 511-520.
[10]	王超, 王宏利. 生化反应动力学校对过程中的内部噪声[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2015, 51(6): 983-988.
[11]	金海;杨立国;陈凯. 地铁列车高速过站风环境数值模拟研究[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2015, 51(4): 606-612.
[12]	张庆莲,侯贵廷,潘校华,万伦坤,刘计国. Muglad盆地形成力学机制的有限元数值模拟[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2013, 49(6): 981-985.
[13]	蔡旭晖,刘晓,康凌,刘新建. 冷却塔对大气扩散影响的数值模拟[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2013, 49(3): 409-416.
[14]	吴文娟,师永民,王小军,刘洪涛,秦小双,王磊,柴智,李晓敏. 超低渗油气藏非对称压裂数值模拟理论及应用[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2012, 48(6): 895-901.
[15]	陈星,邹锐,刘永,盛虎,郭怀成. 风险显性区间数线性规划模型(REILP)解对约束风险偏好的敏感性与稳健性研究[J]. 北京大学学报（自然科学版）, 2012, 48(6): 942-948.