多尺度复杂地形对中尺度对流系统引发长江中下游暴雨影响的机理研究

引发山洪、泥石流等地质灾害暴雨的发生往往与复杂地形条件下高度组织化的中尺度对流系统（MCSs）活动密切相关。本研究拟采用常规、卫星、雷达以及外场加密等多种探测资料分析，积云分辨率数值模拟、理想数值试验以及动力、热力学诊断等手段，针对长江中下游复杂地形在MCSs活动引发暴雨中的作用开展研究，重点研究大别山、幕阜山和九岭山以及皖南山区等共同构成的特殊中尺度地形分布及叠加在其上的小尺度地形的动力效应、热力作用及其日变化对MCSs的影响，并兼顾云微物理过程的分析，归纳复杂地形上MCSs活动引发暴雨的典型环境场特征，深入分析复杂地形对MCSs的触发、发展、移动、气流结构、产雨效率和云微物理过程的影响，最终形成长江中下游典型环境下复杂地形上空MCSs活动引发暴雨的物理图像或物理概念模型。试图在复杂地形对MCSs引发强降水影响的机理方面取得创新性的认识，同时也为模式地形处理的改进提出科学合理的建议。

本项目通过观测事实分析、高分辨率数值模拟、地形敏感性试验以及理想数值研究等方法，深入探讨了长江（中下游）流域复杂地形区暴雨中尺度对流系统形成的中尺度环境条件以及不同尺度地形对暴雨对流系统发生发展影响的主要物理机制，主要完成了以下研究内容：（1）地形对对流暴雨影响的观测事实分析，主要包括大别山、幕阜山和皖南山区等中尺度地形对梅雨锋上暴雨中尺度对流系统发生发展的影响、大巴山地形造成局地特大暴雨的天气学成因、川西高原东坡地形在对流暴雨激发中的作用以及川西高原大地形对强对流降水及西南涡形成的影响；（2）地形对对流暴雨系统影响的数值模拟研究，主要包括大别山、幕阜山和皖南山区等中尺度地形的单地形效应和多地形组合效应对梅雨锋上暴雨中尺度对流系统发生发展的影响、鄂西山地及周边地形对低空急流及与其相伴的中尺度对流系统引发局地特大暴雨的影响、地形强迫抬升对对流暴雨的增强、地形的阻滞效应对上游对流降水系统的激发、增强和维持、地形重力波对下游强对流降水中心分布的调整以及背风坡气流下沉效应减弱对流降水系统等；（3）地形对流降水的理想数值研究，主要包括大对流有效位能和湿条件不稳定下不同尺度、不同高度和不同形状的地形对对流降水模态分布的影响以及不同对流降水模态形成的主要物理机制、背风波分离的重力波对地形下游对流降水的激发、不同风向和风速产生的风垂直切变对地形对流降水的影响以及高原东坡和大巴山地形的阻挡效应在川西地形对流降水带形成中的作用等；（4）地形对流降水的物理概念模型研究，主要包括高原涡诱生西南涡对流暴雨的物理模型、川西高原东坡地形对流暴雨带形成的物理概念模型以及中尺度地形对梅雨锋暴雨中尺度对流系统影响的物理概念模型；（5）梅雨锋上暴雨中尺度对流系统的形成机制研究，主要包括梅雨锋对对流系统的激发、湿度锋对暴雨中尺度对流系统的组织作用、梅雨锋暴雨系统的多尺度结构特征及典型梅雨锋暴雨系统的物理概念模型、暴雨中尺度系统三维结构物理概念模型等。（6）地形对对流降水系统云微物理过程影响的基础研究，即X波段双偏振多普勒天气雷达差分相位数据质量控制，包括地物杂波抑制、退折叠和滤波等。本项目取得的主要研究成果为：在国内国际学术期刊上发表相关科技论文30篇，其中SCI论文2篇，一级核心期刊论文16篇，二级核心期刊论文3篇，其它论文3篇，国际国内会议论文6篇。