浙江两次雹云天气过程及冰核参数化方案对其影响的数值研究

发布时间：2020-05-07 16:47

【摘要】：本文利用常规高空、地面观测资料和多普勒雷达资料,采用中尺度数值模式(WRF v3.4),对发生在浙江省2009年(个例09)和2014年(个例14)的两次冰雹天气过程进行了综合分析和数值模拟。从冰雹天气过程的背景场、发生条件,雹云流场结构和微物理特征的时空变化等方面探讨了两次冰雹过程的宏微观演变特征及冰雹增长机制的不同。同时,比较了六种冰核参数化方案对雹云宏微观结构和地面降水的影响。结果表明：模式模拟的大气层结、地面降水和雷达回波等均能较好的再现两次冰雹天气过程的发展演变特征,表明模拟结果可信。两次个例均在动、热力不稳定的环境场和上千下湿的不稳定层结下发生。中低层辐合系统、不稳定层结、水汽条件和触发机制等的差异造成雹云演变、云内气流场和微物理结构的不同。个例14属中尺度对流系统中镶嵌的强单体冰雹云,其上升速度、垂直风切变和回波顶高等均大于个例09的多单体冰雹云,生命史4h(长于个例09)。两次个例冰雹的形成增长机制存在差异,个例09因上升气流中心高度接近0℃C层(4km),且过冷雨水含量中心在其上方,冰雹增长主要依赖过冷雨水累积带。而个例14的冰雹形成于倾斜上升气流转向处右侧的胚胎帘。因垂直上升速度和上升气流中心(8km)明显高于个例09,冰雹被带入更高的高空充分碰并过冷云滴和冰雪晶增长。对比不同冰核参数化方案的模拟结果,发现冰核浓度改变对地面降雹的影响强于地面降雨,降雹在落区、强度、降雹次数和分布上均存在明显差异。冰核浓度改变造成云中水成物粒子不同程度的变化。冰核浓度改变直接影响冰晶,进而影响其他水成物粒子的时空分布及云中的热、动力结构。冰核越多,初始冰晶越多、比含水量越大。冰核浓度改变,在雹云的不同阶段产生的影响也有差异。雹云发展和成熟阶段前期,冰核浓度增多,大量冰晶争食水汽,同时水汽的消耗抑制云中环境过饱和度的增加,阻止冰晶长大并减缓其向雪晶的转化,这种间接效应对雪、雹胚(霰)的形成和增长有一定的抑制作用。后期云中上升气流增强,将更多的过冷水输送到零度层以上,冰雹有更充足的时间碰并冰雪晶和过冷水滴增长,冰核浓度增多对冰雹增长有利。但在雹云强度非常强,水汽和冰核足够多的情况下,该间接效应相对弱化。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P458.121.2

【相似文献】