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本文利用常规观测资料对1990-2007年期间广西境内的69次暖区暴雨天气过程的时空分布特征以及主要影响系统进行了分析,重点选取2008年6月5日广西北部湾一次海风锋暴雨天气过程个例进行诊断分析和模拟研究。主要得出以下结论:
(1)统计分析表明,广西近18年的暖区暴雨天气过程主要集中发生在4-9月,6、7月份为高峰期,暖区暴雨主要落区有三个,分别位于桂东北,以桂西北和桂南沿海。造成广西暖区暴雨天气过程大部分发生在副热带高压脊后辐合带、冷锋、西南季风、东风波等大尺度天气系统的影响下。海风锋作为一个中-β尺度系统,在广西北部湾暖区暴雨影响系统中占有重要的地位。
(2)合成分析表明,低层辐合-高空辐散的强位势不稳定所产生的“抽气效应”和高层辐散产生的动量下传的共同作用为海陆风环流提供了能量。低层强盛的西南风气流与东南风气流在北部湾沿海上空辐合,流场出现形变,形成一个有利于海风锋生成发展的环流背景。2008年6月5日北部湾海风锋过程个例分析与合成分析结论相一致。
(3)利用高分辨率的中尺度数值模式MM5的模拟结果诊断分析,提出海风锋中尺度结构概念模型:日出后,北部湾海陆温度的分布是由暖海冷陆转变成暖陆冷海的过程中,高温高湿的偏南气流与相对低温干燥的偏北气流在北部湾海区交汇,引发垂直环流并形成海风锋,整个垂直对流尺度大约在5km左右,主要的对流发生在950-800hPa层(约0.6-2.0km),水平尺度约40-60km,属于是一种近地面层的中-β尺度系统。海风锋自海岸线向内陆的入侵过程中强度逐渐减小。空气流厚度紧靠锋面处较低,其后迅速增大,锋面过后空气流厚度逐渐缓慢减小,结构上表现出一个隆起的“头”的特征。在该“头”部区域800hPa层附近存在一个相对的干区被接近饱和的潮湿空气包围,并与上升气流极值中心相对应。
(4)利用锋生动力学理论分析指出,海陆下垫面非绝热加热作用引起桂南及北部湾海区的位温梯度的变化是本次海风锋锋生的促发因素,其中位温梯度方向变化引发的锋生作用要比位温梯度大小变化更显著。来自南海海区和印度洋的两条暖平流输送带,不断地向北部湾区域输送能量和水汽,使海陆位温(温度)梯度持续变化,是海风锋系统得以维持的主要原因。敏感性试验结果与诊断分析结果相一致。