GRAPES_Meso模式對“8.24”暴雨過程的數(shù)值模擬

摘要 利用GRAPES_Meso模式著重對甘肅隴東南地區(qū)2016年8月24日的一次暴雨過程進行數(shù)值模擬分析，以期為做好暴雨災(zāi)害預報預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

中圖分類號：P458.121.1 文獻標識碼：A 文章編號：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，還補充了當?shù)氐乃Y源。另外，區(qū)域性的強降水天氣過程還能夠有效緩解當?shù)剞r(nóng)業(yè)干旱。

筆者采用NCAR/NCEP每日4個時次（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2016年8月24日發(fā)生在甘肅隴東南地區(qū)的暴雨天氣過程進行數(shù)值模擬，并使用模式輸出資料對暴雨天氣過程進行診斷分析，以期為西北地區(qū)暴雨災(zāi)害的預防與預警工作提供一定的借鑒與參考。

1 天氣過程概況

2016年8月23—24日，河東出現(xiàn)強降水，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陽南部。區(qū)域站8個鄉(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159.2 mm，另外，平?jīng)龀霈F(xiàn)5點，定西出現(xiàn)2點。共出現(xiàn)短時強降水140站次。最大雨強出現(xiàn)在21：00—22：00，武山溫泉雨強達79.1 mm/h。

2016年8月24日08：00，500 hPa副熱帶高壓控制了我國36°N以南的大部分地方，甘肅省河東處于副高西北側(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，低壓槽移動至青海和甘肅交界一線，槽前為甘肅河東地區(qū)。

2 降水模擬結(jié)果

由圖1可以看出，GRAPES？鄄Meso模式對此次暴雨雨帶的走向進行了較好的模擬，然而模擬暴雨的強度較大且影響區(qū)域較廣，特別是甘肅天水武山縣周圍的大暴雨中心，與實況相比，其模擬中心位置略偏西60 km。總體來說，模式較好地模擬出此次暴雨過程，具有較強的可信性，因此可以使用模式輸出高分辨率資料產(chǎn)品對物理中尺度進行診斷與分析。

3 暴雨物理量診斷分析

此次暴雨過程強降水從8月24日17：00后開始出現(xiàn)，18：00迅速加強，19：00至25日01：00為短時強降水集中時段，03：00之后，短時強降水基本結(jié)束。為了更好地了解雨強最大時間段對應(yīng)的對流活動特征，進而較好地診斷分析高時空分辨率物理量產(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 動力條件

由圖2可知，105°E周圍位置處在8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并南壓至35.5°N附近，24日21：00暴雨逐漸南壓至35°N周圍，至25日00：00冷空氣快速向南移動到天水南部地區(qū)。35°N附近的經(jīng)向風（南風風量，正值）由24日18：00 2 m/s迅速增加到6 m/s，與此同時，冷空氣（北風風量、負值）逐漸加強且南壓，并在35°N周圍冷暖空氣發(fā)生交匯，良好的抬升條件是引發(fā)暴雨天氣過程的重要條件。

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，輻合垂直上升運動呈現(xiàn)出逐漸增強趨勢，正渦度大值區(qū)域正好對應(yīng)了暴雨旺盛發(fā)展階段，其強度有所增加，且高度逐漸抬升，此時400 hPa之上屬于負渦度區(qū)。25日00：00暴雨逐漸減弱，此時強降雨區(qū)域中高空輻散與中低層輻合均呈現(xiàn)出減弱趨勢，同時強降雨區(qū)隨著南壓也呈現(xiàn)出一定的減弱趨勢。武山上空渦度及散度垂直分布基本保持一致，到24日18：00低層負散度逐漸增強，高層500 hPa以上屬于正散度區(qū)域。低層負散度中心與正渦度中心疊置的時刻正是暴雨旺盛發(fā)展階段。低層輻合、高層輻散逐漸增強，有利于發(fā)展垂直上升運動，進而引發(fā)甘肅河東地區(qū)的強降雨天氣過程。

3.2 水汽與熱力條件

水汽條件是引發(fā)強降雨天氣過程的一個重要條件，源源不斷的水汽輸送是產(chǎn)生暴雨的一項基礎(chǔ)條件。對此次暴雨發(fā)生時700 hPa水汽通量及水汽通量散度進行分析，能夠得出暴雨天氣過程發(fā)生時對流層低層的水汽逐漸從副高西部的西南風氣流輸送至甘肅東南部地區(qū)，導致水汽通量輸送較為強盛。由水汽通量散度分布能夠看出，8月24日21：00在武山周圍出現(xiàn)一個強度為-8×10-5 g/（cm2·s·hPa）的強水汽通量輻合中心，為暴雨天氣過程的發(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。

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)域假相當位溫θse隨高度逐漸減小，此時層結(jié)熱力穩(wěn)定性較差，為對流運動創(chuàng)造了有利條件，進而引發(fā)暴雨天氣過程。

4 結(jié)論

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

（1）盡管GRAPES_Meso模式在降水強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程，由此模擬出的強降水時段及主要雨帶基本符合實際情況，而且能夠?qū)Υ舜伪┯晏鞖膺^程進行重現(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，對于維持上升運動非常有利。而且水汽通量輻合基本貫穿于暴雨發(fā)生整個過程中，再加上高不穩(wěn)定能量的釋放，進而引發(fā)了此次暴雨天氣過程。

（3）在暴雨旺盛階段，強降水區(qū)的假相當位溫θse隨高度逐漸減小，此時層結(jié)熱力穩(wěn)定性較差，為對流運動創(chuàng)造了有利條件，進而引發(fā)暴雨天氣過程。

參考文獻

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責任編輯：鄭丹丹

作者簡介? ?陳曉燕（1985-），女，新疆尉犁人，工程師，碩士，從事數(shù)值預報研究。

收稿日期? ?2019-07-02