惯性振荡与地形作用下四川盆地西部一次大暴雨天气分析OA

利用地面加密自动站资料、ERA5再分析资料和雷达组合反射率数据,从惯性振荡对风场的影响、地形与气流相互作用、地形对降雨的增幅作用等方面,对2023年7月11日四川盆地西部大暴雨天气的成因进行分析,并提炼出此次暴雨过程的物理概念模型。分析发现:此次降水过程具有主要暴雨区沿山呈线性分布,夜雨特征明显和对流性强等特点。大暴雨发生前南亚高压控制四川,盆地受西太平洋副热带高压外围偏南气流影响,没有明显的天气系统影响。定量分析发现:大气平流和垂直输送弱,科氏力和地转偏差项变化大,惯性振荡主导了四川盆地中东部和云贵高原东部风速增长,并导致夜间边界层急流,非地转风顺时针旋转,其中夜间东南向非地转风有利于盆地东南风的增强。云贵高原东部急流输送与盆地中东部风速增长叠加,致使盆地辐合增大,散度项与垂直输送项的共同作用促进了气旋性风场发展。在气旋性风场北部气流及非地转风的共同作用下,盆地西北部长时间维持东南风。东南风将暖湿气流向西输送,盆地西部山前出现明显风场和水汽辐合,中高层干空气入侵与低空暖湿气流的配置导致盆地西部山前对流不稳定增强。东南风与盆地西部山脉垂直相交,形成了较强爬流,迎风坡地形抬升及次级垂直环流圈的形成触发了山前对流。随着夜间东南风增大,山前辐合增强,对流逐渐发展。东南风稳定维持,地形屏障及气旋性风场的发展使盆地西部和北部边缘分别出现偏北风和东风,与偏东风或东南风交汇生成切变线,切变线促进对流组织化发展。盆地向山脉过渡区山势陡峭,且盆地西部东北—西南走向的山脉与东南风垂直相交,有利于迎风坡出现强上升运动。基于多源观测资料同化系统和WRF模式开展敏感性试验,将地形坡度减半后,降水强度减小一个量级,表明陡峭地形对降雨有增幅作用。在低层切变线与陡峭地形强迫的共同作用下,准线性强对流系统沿山发展,使盆地西部山前形成线状强降水区。东南风长时间维持,受特殊地形影响,气流与地形相互作用形成持久高效的降水,从而导致了极端强降水。