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平流层入侵对河南“21.7”极端降水事件的影响研究

极端暴雨；平流层入侵；位涡反演；数值模拟

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.11 平流层-对流层动力耦合和物质交换

2021年7月19-21日，河南地区发生了一起极端强降水事件，这次事件持续时间长，累计雨量大，暴雨落区集中，造成了严重的洪涝灾害和人员伤亡。本文利用ERA5再分析数据、ECMWF集合预报产品以及WRF模式的模拟结果，分析了平流层入侵对此次极端降水事件的影响。研究表明，受持续的平流层高位涡空气入侵的影响，在极端降水事件发生前一周，对流层高层冷涡就从西风带中分离出来，随后向西移动，最终停滞于黄海和东海上空，直到此次降水事件结束。在此次事件发生期间，在对流层上层冷涡的东侧存在一东北-西南走向的垂直上升区，该垂直上升区的极大值位于河南省上方的对流层上层。对ECMWF集合预报产品的分析表明，河南省的降水量与流层上层冷涡的强度呈现显著的正相关。通过分片式位涡反演的方法设计数值敏感性试验，我们进一步研究了平流层入侵对此次极端降水的影响及其机制：当在初始条件中减弱平流层入侵的强度时，模拟的上对流层散度减弱且降水第二阶段的动力抬升运动明显减弱，导致累积降水量减少、降水强度减弱；当在初始条件中完全移除平流层入侵时，上对流层散度和动力上升运动进一步减弱，整个降水阶段的降水强度大幅减弱。我们的研究结果强调了长持续的平流层入侵在极端降水事件发展演变中的重要作用。