一次梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用的研究II.实际应用

本文利用中国自动站与CMORPH（Climate Prediction Center Morphing technique for the production of global precipitation estimates）融合的逐时降水量0.1°网格数据集资料挑选出一次典型的梅雨锋暴雨个例，运用WRF中小尺度模式进行模拟，对模拟得到的高分辨率结果进行Barnes滤波，最后将滤波结果代入动能和位能方程中，目的是定量地分析各个尺度能量的变化以及它们之间的相互作用对暴雨强度的影响。研究发现：模式模拟的降水过程和强度与实况较为吻合，推导的能量方程适用于这次暴雨过程。三种尺度能量之间的相互作用包含了各种跨尺度能量的相互作用。在整个暴雨过程中，跨尺度之间的斜压能量转换包括位能向动能的能量转换和动能向位能的能量转换。同尺度之间的斜压能量转换总是单向的，且量值较大，动能的强度主要靠位能向动能的能量转换来维持。斜压能量转换的多少影响着暴雨的强弱。大尺度斜压能量转换在中高层比较强，中尺度斜压能量转换在低层较强，尤以β中小尺度系统变化最为显著，β中小尺度系统扰动是影响暴雨强度的关键系统。风切变的大小影响各尺度动能之间的能量转换。温度或位温梯度的大小影响各尺度位能之间的能量转换。位能与动能之间的能量转换主要与各尺度垂直速度和温度的垂直分布有关，暖空气上升冷空气下沉是各个尺度位能向动能转换的主要过程