我国局地突发性暴雨形成机理和预报方法研究

本项目在以往波流相互作用研究基础上，进一步丰富和发展现有的波流相互作用理论，在局地直角坐标系建立考虑水平风场散度和伸缩形变以及切变形变性质的热力和水汽波流相互作用理论；利用这些新发展的热力和水汽波流相互作用理论，并结合高分辨率的集合数值模拟，从波流相互作用的角度探索中尺度对流系统引发突发性暴雨的机理，研究突发性暴雨过程中动力，热力和水汽场综合扰动的空间分布形态和时间演变特征以及影响中尺度对流系统发生发展的关键物理过程，揭示突发性暴雨天气形成机理；在此基础上，根据热力和水汽波作用密度与突发性暴雨中尺度对流系统的密切关系，结合强对流指数（例如，K指数和莎氏指数等），以高分辨率的集合数值模式系统为基础建立一套具有一定普适性的突发性暴雨的预报方法，并形成可以业务化运行的突发性暴雨预报系统平台。

围绕任务书中的研究内容，针对局地和突发性暴雨，本项目开展了中尺度动力学、暴雨形成机理及预报方法研究，为暴雨研究提供动力理论基础，为暴雨预报提供新方法。.在暴雨中尺度动力学研究方面，建立了非地转、非静力平衡的中尺度位涡波作用方程、拟能量波作用方程和位势散度波作用方程；在位涡的基础上发展了力管涡度和位势力管涡度两个物理量，能够有效地描述等熵面内的涡度分量。这些成果为研究导致暴雨的中尺度系统的发展演变提供了动力理论基础。.在暴雨形成机理及预报方法研究方面，总结了陕西关中地区的突发暴雨的天气背景条件和中尺度特征；开展了包含广义位温Q矢量的诊断分析；研究了水平风场变形促进暴雨发展的机理；讨论了台风暴雨中关键尺度位涡的特征；建立了“集合动力因子-对流参数强对流预报方法”，对暴雨和雷暴进行试验性预报。这些成果为分析暴雨和强对流天气提供了新的物理机制和新的预报方法。