西南山地暴雨的特征与机理

目录
第1章 西南山地突发性暴雨的统计特征 1
1.1 西南山地突发性暴雨的空间分布 2
1.2 西南山地突发性暴雨的月变化 3
1.3 西南山地突发性暴雨的日变化 4
1.4 西南山地暴雨的环流与地形条件 7
1.5 气候变化影响下四川盆周山地暴雨事件的演变特征 8
1.5.1 资料与方法 9
1.5.2 四川山地暴雨及致灾情况统计 11
1.5.3 四川山地暴雨事件的年际变化 12
1.5.4 四川山地暴雨事件的月变化 16
1.5.5 四川山地暴雨峰值的日变化 17
1.6 结论与讨论 18
第2章 中尺度对流系统与西南山地突发性暴雨 21
2.1 资料和方法 22
2.1.1 资料 22
2.1.2 MCS的定义与追踪方法 23
2.1.3 K-means聚类算法 24
2.1.4 MCS有效降水的计算方法 24
2.2 ERA5再分析资料在中国西南地区适用性评估 25
2.2.1 数据说明 25
2.2.2 检验方法 28
2.2.3 检验结果 29
2.3 西南山地中尺度对流系统的统计特征 40
2.3.1 基于FY-2卫星TBB的MCS统计特征 40
2.3.2 基于日本静止卫星TBB的西南山地MCS的统计特征 51
2.4 西南山地中尺度对流系统发生的局地条件 56
2.5 西南山地中尺度对流系统的云团属性及对局地降水的贡献 62
2.5.1 西南山地MCS的云团属性特征 62
2.5.2 西南部山地MCS对局地降水的贡献 64
2.6 不同类型西南山地中尺度对流系统的环流特征 67
2.6.1 FY-2卫星遥感的不同类型西南山地MCS的环流特征 67
2.6.2 日本静止卫星遥感的不同类型西南山地MCS的环流特征 67
2.7 四川盆周山地暖区暴雨事件的动力过程分析和局地环流数值模拟 69
2.7.1 资料 70
2.7.2 降水概况与环流形势 70
2.7.3 动力过程分析 72
2.7.4 山地-平原环流风场的转换 74
2.8 结论与讨论 80
第3章 西南山地突发性暴雨过程中的地形与多尺度系统作用 83
3.1 山地突发性暴雨的多尺度影响系统 83
3.1.1 资料 84
3.1.2 四川盆周山地突发性暴雨典型个例概况 84
3.1.3 “5 1”过程的影响系统分析 85
3.1.4 “5 21”和“7 10”山地暴雨过程简介 87
3.1.5 降水过程中的中尺度对流系统演变 88
3.1.6 “5 21”暴雨过程中的影响系统及其结构特征 90
3.1.7 “5 21”过程的影响系统分析 93
3.1.8 地形以及冷侵入产生的增幅作用 96
3.2 地形引起的绕流和爬流对山地性突发性暴雨的不同作用 97
3.2.1 资料与方法 97
3.2.2 天气概览 99
3.2.3 地形产生的绕流和爬流运动 103
3.3 山地强降水的垂直结构 106
3.3.1 基于雷达等观测资料的山地强降水的垂直结构 106
3.3.2 基于GPM资料的地形强降水的垂直结构 108
3.4 复杂地形区突发性暴雨的卫星和雷达特征 117
3.4.1 天气学分析 117
3.4.2 中尺度特征 118
3.4.3 FY-4A卫星和多普勒天气雷达揭示的暴雨特征 120
3.5 地形影响局地突发性暴雨的中尺度分析与数值试验 125
3.5.1 资料 126
3.5.2 暴雨实况、天气形势与地理特征 127
3.5.3 模式方案、验证和设计 129
3.5.4 地形对暴雨强度和落区的影响 131
3.5.5 地形对散度场的影响 132
3.5.6 地形对能量与垂直速度场的影响 132
3.5.7 地形对水汽场的影响 133
3.6 四川盆地东部特殊地形对东移西南低涡及其降水的增强机制 134
3.7 结论与讨论 136
第4章 地形重力波影响西南山地突发性暴雨的物理机制 139
4.1 重力波与地形重力波 139
4.2 地形重力波的研究意义 140
4.3 重力波的识别方法 142
4.4 山地暴雨中的重力波特征 144
4.4.1 重力波识别特征 145
4.4.2 重力波形成机制和传播特征 148
4.5 重力波与对流耦合触发山地暴雨的机理 152
4.5.1 重力波与对流的耦合作用 152
4.5.2 重力波对不稳定能量的触发机制 154
4.6 地形和非绝热加热对重力波影响的敏感性试验 157
4.6.1 模拟方案以及试验设计 158
4.6.2 模拟结果分析 159
4.6.3 谱分析对重力波特征的判识 160
4.6.4 降水过程中的重力波特征 167
4.6.5 地形敏感性试验 170
4.6.6 非绝热加热敏感性试验 174
4.7 结论与讨论 176
第5章 低空急流与西南山地突发性暴雨 178
5.1 资料与方法 180
5.1.1 资料 180
5.1.2 突发性暴雨和低空急流的判别方法 181
5.2 西南山地低空急流的统计特征 183
5.3 低空急流型突发性暴雨 184
5.4 与低空急流有关的山地突发性暴雨的水汽来源与输送 192
5.4.1 基于欧拉方法的两次典型个例的水汽输送特征 192
5.4.2 基于拉格朗日方法的三次典型个例水汽输送特征 197
5.4.3 两种分析方法揭示的水汽输送特征比较 204
5.5 低空急流对暴雨的触发作用 205
5.5.1 低空急流与暴雨的对应关系 205
5.5.2 有利的动力结构和稳定的垂直上升运动 205
5.5.3 有利的位势不稳定层结 207
5.6 结论与讨论 207
第6章 地形强降水研究的总结与展望 209
6.1 研究成果的总结与应用 209
6.1.1 西南山地突发性暴雨事件的识别标准 210
6.1.2 近10年四川山地暴雨的演变特征 210
6.1.3 山地突发性暴雨的影响系统 211
6.1.4 高原中尺度对流系统的影响 212
6.1.5 地形引起的绕流和爬流对山地性突发暴雨的不同作用 212
6.1.6 地形重力波与对流耦合作用触发山地突发性暴雨的一种可能机理 212
6.1.7 双低空急流对山地突发性暴雨的协同效应 213
6.1.8 地形对西南涡大暴雨影响的数值试验 214
6.1.9 秦巴山脉“4 23”区域性暴雨的若干异常特征 214
6.2 存在的问题与未来研究展望 216
6.2.1 四川盆周山地夜间暴雨的问题 216
6.2.2 其他有待研究的问题 219
6.3 从山地降水研究到山地气象学 219
6.3.1 山地气象的研究范畴 220
6.3.2 山地降水学 222
6.3.3 山地大气观测试验 223
6.3.4 山地大气边界层 224
6.3.5 山地气象理论 224
6.3.6 山地大气数值模拟 225
6.3.7 山地气候和气候变化 226
6.3.8 山地气候资源与山地环境气象 227
6.3.9 山地气象灾害 227
6.3.10 山地气象未来研究应关注的科学问题与展望 228
参考文献 230