GRAPES_Meso模式对“8.24”暴雨过程的数值模拟

摘要 利用GRAPES_Meso模式着重对甘肃陇东南地区2016年8月24日的一次暴雨过程进行数值模拟分析，以期为做好暴雨灾害预报预警提供一定的参考与借鉴。

关键词 GRAPES_Meso模式;暴雨;数值模拟

中图分类号：P458.121.1 文献标识码：A 文章编号：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

西北地区暴雨天气发生频率较高，不仅诱发了泥石流、山洪等自然灾害，还补充了当地的水资源。另外，区域性的强降水天气过程还能够有效缓解当地农业干旱。

笔者采用NCAR/NCEP每日4个时次（02：00、08：00、14：00、20：00）的1°×1°气象再分析资料，利用中尺度GRAPES_Meso模式，对2016年8月24日发生在甘肃陇东南地区的暴雨天气过程进行数值模拟，并使用模式输出资料对暴雨天气过程进行诊断分析，以期为西北地区暴雨灾害的预防与预警工作提供一定的借鉴与参考。

1 天气过程概况

2016年8月23—24日，河东出现强降水，其中24日08：00到25日08：00，10站出现暴雨，暴雨带从定西南部经天水北部、平凉到庆阳南部。区域站8个乡镇大暴雨。最大降水量出现在天水市武山县温泉乡，达159.2 mm，另外，平凉出现5点，定西出现2点。共出现短时强降水140站次。最大雨强出现在21：00—22：00，武山温泉雨强达79.1 mm/h。

2016年8月24日08：00，500 hPa副热带高压控制了我国36°N以南的大部分地方，甘肃省河东处于副高西北侧西南气流中，青海东部到河西东部有低压槽，槽前为甘肃武威地区，8月25日08：00，低压槽移动至青海和甘肃交界一线，槽前为甘肃河东地区。

2 降水模拟结果

由图1可以看出，GRAPES？鄄Meso模式对此次暴雨雨带的走向进行了较好的模拟，然而模拟暴雨的强度较大且影响区域较广，特别是甘肃天水武山县周围的大暴雨中心，与实况相比，其模拟中心位置略偏西60 km。总体来说，模式较好地模拟出此次暴雨过程，具有较强的可信性，因此可以使用模式输出高分辨率资料产品对物理中尺度进行诊断与分析。

3 暴雨物理量诊断分析

此次暴雨过程强降水从8月24日17：00后开始出现，18：00迅速加强，19：00至25日01：00为短时强降水集中时段，03：00之后，短时强降水基本结束。为了更好地了解雨强最大时间段对应的对流活动特征，进而较好地诊断分析高时空分辨率物理量产品，以天水武山县（105°E，35°N）作垂直剖面图，发现暴雨发展阶段为8月24日18：00，暴雨旺盛阶段为24日21：00，暴雨减弱阶段为25日00：00。

3.1 动力条件

由图2可知，105°E周围位置处在8月24日14：00有冷空气逐渐侵入，在24日18：00暴雨发展的主体逐渐向东移动并南压至35.5°N附近，24日21：00暴雨逐渐南压至35°N周围，至25日00：00冷空气快速向南移动到天水南部地区。35°N附近的经向风（南风风量，正值）由24日18：00 2 m/s迅速增加到6 m/s，与此同时，冷空气（北风风量、负值）逐渐加强且南压，并在35°N周围冷暖空气发生交汇，良好的抬升条件是引发暴雨天气过程的重要条件。

在暴雨发展阶段（8月24日18：00），武山上空600 hPa以下属于正涡度区域，辐合垂直上升运动呈现出逐渐增强趋势，正涡度大值区域正好对应了暴雨旺盛发展阶段，其强度有所增加，且高度逐渐抬升，此时400 hPa之上属于负涡度区。25日00：00暴雨逐渐减弱，此时强降雨区域中高空辐散与中低层辐合均呈现出减弱趋势，同时强降雨区随着南压也呈现出一定的减弱趋势。武山上空涡度及散度垂直分布基本保持一致，到24日18：00低层负散度逐渐增强，高层500 hPa以上属于正散度区域。低层负散度中心与正涡度中心叠置的时刻正是暴雨旺盛发展阶段。低层辐合、高层辐散逐渐增强，有利于发展垂直上升运动，进而引发甘肃河东地区的强降雨天气过程。

3.2 水汽与热力条件

水汽条件是引发强降雨天气过程的一个重要条件，源源不断的水汽输送是产生暴雨的一项基础条件。对此次暴雨发生时700 hPa水汽通量及水汽通量散度进行分析，能够得出暴雨天气过程发生时对流层低层的水汽逐渐从副高西部的西南风气流输送至甘肃东南部地区，导致水汽通量输送较为强盛。由水汽通量散度分布能够看出，8月24日21：00在武山周围出现一个强度为-8×10-5 g/（cm2·s·hPa）的强水汽通量辐合中心，为暴雨天气过程的发生创造了有利的水汽条件，到25日00：00水汽通量辐合中心有所减弱，并呈现出东移南压的趋势。

此外，24日21：00中低层垂直速度也显著增加，暴雨发生区域假相当位温θse随高度逐渐减小，此时层结热力稳定性较差，为对流运动创造了有利条件，进而引发暴雨天气过程。

4 结论

该文采用高分辨率区域模式 GRAPES_Meso对 2016年8月24日一次暴雨过程进行数值模拟，利用高时空分辨率模式产品着重探讨了此次暴雨天气过程的物理成因，主要得到以下几点结论。

（1）尽管GRAPES_Meso模式在降水强度及其中心位置上存在着一定程度的偏差，但是基本能够较好地反映出此次暴雨天气过程，由此模拟出的强降水时段及主要雨带基本符合实际情况，而且能够对此次暴雨天气过程进行重现。

（2）中低层的垂直速度迅速增加，低层辐合及高层辐散的配置形势，对于维持上升运动非常有利。而且水汽通量辐合基本贯穿于暴雨发生整个过程中，再加上高不稳定能量的释放，进而引发了此次暴雨天气过程。

（3）在暴雨旺盛阶段，强降水区的假相当位温θse随高度逐渐减小，此时层结热力稳定性较差，為对流运动创造了有利条件，进而引发暴雨天气过程。

参考文献

[1] 王劲松，李耀辉，康凤琴，等. 西北区东部一次暴雨的数值模拟试验[J]. 高原气象，2002，21（3）：258-266.

[2] 谌芸，李泽椿. 青藏高原东北部区域性大到暴雨的诊断分析及数值模拟[J]. 气象学报，2005，63（3）：289-300.

责任编辑：郑丹丹

作者简介   陈晓燕（1985-），女，新疆尉犁人，工程师，硕士，从事数值预报研究。

收稿日期   2019-07-02