82 / 2022-03-14 15:02:14

北京两次特大暴雨过程观测对比及“7·20”模拟研究

观测对比,短历时降水事件,水汽源区定量贡献,降水物理过程,三维降水诊断方程

本文针对2012年（“7·21”）和2016年（“7·20”）北京两次特大暴雨过程，从多个角度，较为系统地对比揭示了两次特大暴雨过程的差异，结果指出：两次过程降水总量相近，但降水历时和小时雨强不同，“7·21”历时更短、雨势更强；两次过程主导天气系统和演变、对流系统演变以及局地探空条件明显不同，“7·21”主降水时段以暖区对流性强降水主导，而“7·20”主降水时段以低涡系统性降水为主；两次过程小时雨强和短历时降水事件统计差异显著，“7·21”短历时强降水事件占比达一半以上，而“7·20”短历时中等强度降水事件占比最大，“7·21”降水极端性更强、致灾性更大；两次过程水汽来源和源区定量贡献差异明显。

利用WRF模式，结合三维降水诊断方程，对“7·20”暴雨主降水时段的强降水物理过程开展了高分辨率模拟研究。结果显示：降水峰值时刻前，强盛水汽辐合支撑强降水，同时加湿大气，后期，水汽辐合显著减弱，降水造成局地大气中水汽含量明显减少；降水峰值时刻前，水汽辐合、凝结和液相水凝物辐合共同助力强降水云系快速发展，后期，动力辐合作用减弱以及水凝物持续消耗和辐散，导致水凝物含量显著减少，降水系统逐步瓦解；主降水时段，垂直上升运动强度和垂直扩展范围逐步增大，并在降水峰值时刻达最大，之后减弱收缩；上升运动峰值高度从初期位于零度层上逐步降到零度层附近，进而回落到零度层之下，伴随“弱—强—弱”的降水强度变化；上升运动控制下，水凝物含量变化明显，但不同水凝物变化幅度不一。