基于雷达资料和数值模拟分析一次飑线内嵌超级单体的形成过程

发布时间：2020-07-14 06:06

【摘要】：本文通过雷达观测资料结合数值模拟的方法,分析了一次飑线内嵌超级单体的形成过程:在有利的环流形势与层结条件下,在北京一带形成了一次飑线过程,当这个飑线发展成熟时,在飑线南端的前沿触发生成了一个新生对流单体,而后飑线与这个单体有一个合并的过程,与此同时,这个单体较为独立地向超级单体发展,最终形成了一个飑线内嵌超级单体。通过分析上述过程,得到以下主要结论:(1)母体飑线的发展演变:母体飑线是由三个弓状回波组成的波形线状回波,其中最南端的弓状回波的南端形成了本文所关注的飑线内嵌超级单体;母体弓状回波的尾随层云降水回波较弱,低层后侧入流区域窄而离散,积云回波带里存在中尺度涡旋簇,表明其积云对流带里的离散程度较高,为飑线内嵌超级单体提供了较为独立发展的环境。(2)飑前单体的触发过程:内嵌超级单体是由母体飑线前沿触发的一个飑前单体发展而成的,雷达分析显示,这个飑前单体的触发机制主要是来自于飑线的一支下击暴流所产生的低层辐合,而且飑前单体触发于山脊附近。结合数值模拟做进一步分析显示,沿山脊有一条低层辐合线,山脊两侧的低层相当位温差异大,西侧干冷、东侧暖湿,下击暴流冲出飑线前沿之后与山脊辐合线相遇,加强了低层辐合,并在山脊东侧的飑前暖湿区域触发了这个飑前单体。(3)飑线与飑前单体的合并过程:触发了飑前单体之后,飑线与飑前单体从低层往高层开始合并,雷达分析显示,合并后的内嵌单体在低层被飑线强迫成窄带回波形态,在高层仍保持独立单体形态,尽管合并过程本身不利于内嵌单体独立结构的维持,但飑前单体在完全被合并前就已经开始右移向超级单体发展,使它能够避开一些由合并过程对它独立发展造成的不利影响。结合数值模拟做进一步分析显示,内嵌单体在飑线里保持着较为独立的准超级单体结构特征,而且其后侧下沉气流的相当位温高,表明它尚未受到飑线后侧入流卷入的影响,那么此时内嵌单体仍具备较为独立地向超级单体发展的条件。(4)对流单体向超级单体发展的过程:在合并过程进行的同时,这个单体较为独立地向超级单体发展,雷达分析显示,内嵌单体也出现了中气旋、钩状回波、降水核心等超级单体的典型特征,其中中气旋出现得比较晚,高度偏低,强度也偏弱,这可能是受到母体飑线强迫的影响,此外,内嵌超级单体形成于将要下山至平原时。结合数值模拟做进一步分析显示,内嵌超级单体与普通孤立超级单体发展的本质相同,即通过浮力与垂直切变的相互作用,在超级单体中层右侧产生扰动低压,对维持超级单体的强上升气流与右移运动起重要作用,而且山下低层偏东风使得山下垂直切变加强、切变层变厚,加强了浮力与垂直切变相互作用,这可能是内嵌超级单体在将要下山至平原时形成的一个重要原因。(5)超级单体形成时的两个特征:对流单体在被飑线合并的同时,较为独立地发展成超级单体,形成成熟但短暂的飑线内嵌超级单体的结构,分析了超级单体的下降回波核与后入急流两个特征,因为它们与超级单体的后续发展紧密相关。雷达分析显示,超级单体右侧的下降回波核促使钩状回波形成;下降回波核以及钩状回波在低层与主回波先分离、后连接。雷达结合模拟分析显示,超级单体的后入急流是以超级单体的后侧下沉气流为基础结构,其形成机制与弓状回波后入急流的形成机制类似;超级单体后入急流不是深辐合带形成的必要条件,也没有显著增加超级单体降水核心的强度。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P412.25;P458.1

【参考文献】