打破将散度演化分析局限于水平动力学框架内的传统思维,针对大气斜压性与层结特征将对大气运动散度场演化产生显著影响的事实,从斜压原始方程出发,将大气的斜压热力作用通过热力学方程引入散度方程,导出了显式包含湿非地转Q矢量与垂直风切变耦合强迫作用的新型散度方程,阐明了潮湿大气中非地转斜压强迫激发散度场演化的物理机制,为利用常规观测资料诊断散度场演化提供了一种有效的数学工具。通过对激发辐合增长的正、斜压强迫因子在暴雨过程不同阶段作用的差异性分析,提出了正压非平衡强迫是强降水天气过程启动机制,而湿斜压热动力耦合强迫是强降水天气维持动力机制的新观点。以观测资料、NCEP再分析资料、中尺度模式MM5输出的高分辨模拟资料为基础,利用新型散度方程,对发生在江淮地区、西南地区的几次持续性强暴雨过程进行诊断分析,发现在强降水初期,正压非平衡强迫负值中心与未来6小时降水中心位置对应较好;在降水发展维持阶段,斜压热动力耦合强迫负值中心与强降水位置对应较好;从观测事实方面进一步证实了正压非平衡强迫是强降水天气过程启动机制,湿斜压热动力耦合强迫是强降水天气维持动力机制。另外,还从理论上分析了非绝热加热对散度场演化。
英文主题词Heavy rain; Evolvement of divergence; Barotropic non-equilibrium; Baroclinic coupling forces between dynamic and thermodynamic fields; Q-vector