地形与城市环流共同作用下的β中尺度暴雨

从中尺度天气动力学理论入手,利用尺度分析的方法,得到了地形与城市热岛共同作用下的β中尺度暴雨的一系列理论特征。利用北京地区稠密的地面观测网资料以及分布于距暴雨中心区不同距离的两部风廓线仪观测资料,通过分析2006年夏季发生的3次β中尺度暴雨酝酿、发生、发展、维持过程中的气温、降水、风场的配置关系,对β中尺度暴雨的部分理论特征进行了验证。主要结论:(1)由城市热岛形成的水平温度梯度有可能在靠近城区的山前迎风坡强迫产生相对独立的中尺度风的垂直切变,由此产生的低空风的垂直切变是维系中尺度对流降水发生、发展的重要条件。另一方面,一旦迎风坡出现强降水,将形成吹向迎风坡的风速与降水强度之间的正反馈现象,这种正反馈过程对β中尺度暴雨的形成过程起到了重要作用;(2)地形越靠近城区,山前越容易形成强的水平温度梯度,进而越容易出现低空风的垂直切变。形成强低空风的垂直切变的响应时间取决于水平温度梯度的强度;(3)地形坡度越大的地方,产生的上升运动越强,中尺度系统的水平尺度越小,对于地形坡度较为平坦的地方,更有利于产生水平尺度较大的中尺度系统;(4)一般情况下,地形与城市热力过程造成的中尺度暴雨过程多发生于傍晚前后或凌晨前后。