一次华南飑线的动热力和云微物理特征及演变的模拟研究

发布时间：2020-10-01 14:04

　　本文利用中尺度数值模式WRF3.1.1模拟了 2014年3月31日一次华南飑线过程,利用模式输出的高分辨率资料,对此次飑线过程的动力、热力和云微物理特征及其演变特征进行了分析研究。结果表明:(1)此次飑线过程发生在阻塞形势下,高低空急流相配合,高层强冷空气与中低层暖湿空气相叠置,低层辐合区内气旋性切变产生了动力抬升,中低层存在强的垂直风切变较和充沛的水汽输送,对流形成区域不稳定层结显著。(2)初始时期,沿移动方向的对流的单体合并的过程中始终存在一个垂直环流。对流发展时期是这次飑线过程中对流最旺盛的时期,中尺度气压场上的“低高低”结构在这个时期就出现了。0-3km垂直风切变也在对流发展时期最大,当垂直风切变的方向与飑线方向垂直时,飑线的对流发展更旺盛。(3)近地面冷池出流与暖湿空气的辐合不断触发对流单体在冷池前缘新生,使得飑线向前传播。层云区的强后向入流中心在衰亡时期切断了中低层向高层的前向入流,与冷池切断低层的暖湿空气输送相配合,使得系统逐步衰亡。(4)水汽凝结为云水、云水碰并增长为雨水和霰融化为雨水是转化率最大的三个微物理过程。雨水蒸发冷却对地面冷池有重要的贡献,后向入流带来的干冷空气中霰粒子的融化冷却是主要过程。高层水汽凝华为雪的转化率和加热率虽略小于其他云微物理过程,但是对于层云的增长却有重要的作用。(5)相变潜热作用在对流区显著,对流层高层的弱冷却主要是由冰晶升华和过冷云水的蒸发以及水凝华为冰晶造成,近地面的冷却率是由近地面云水蒸发和雨水蒸发过程产生的,而中低层的净加热则是由多种云微物理过程共同作用下的结果,其中水汽凝结为云水是最大的加热项。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：P458
【部分图文】：

指数分布,单位,风矢,实线

逡逑图２．２邋２０１４年３月３０日１２时（从，６名），１８时（１），￡１，切）的（８５１））邋２００？＾位势高度场（黑逡逑实线，单位：ｌＯｇｐｍ）、风场（风矢；填色为风速大小，单位：ｍｓ＿ｌ）；邋（ｃ，ｄ）邋５００ｈＰａ位逡逑势高度场（黑实线，单位：ｌＯｇｐｍ）、温度场（红实线，单位：°Ｃ）、风场（风矢；填色逡逑为风速大小，单位：ｍｓ—１）；邋（ｅ，ｆ）邋８５０ｈＰａ位势高度场（黑实线，单位？？邋］０ｇｐｍ）、温度逡逑场（红实线，单位：°Ｃ）、风场（风矢；填色为风速大小，单位：ｍｆ）；邋（ｇ，ｈ）地面位逡逑势高度场（黑实线，单位：ｌＯｇｐｍ）、温度场（红实线，单位：°Ｃ）、风场（风矢）逡逑W逡逑一ＩＺ邋ｋ逡逑－３０逦－邋＇０逦０逦＇０逦＇ＪＯ逦Ｍ）逡逑Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋（＊Ｃ）逡逑图２．３邋２０１４年３月３０日１４时区域（２３？２６°Ｎ，邋１０９？丨１３°Ｅ）平均的Ｓｋｅｗ－Ｔ图逡逑＿邋＿逡逑ｌ0ｉ？Ｅ邋ｌ0６＊Ｅ邋ｌ0Ｃ＃Ｂ邋ｎ0＊Ｋ邋，ｉ？＊Ｅ邋１？ｉ＊Ｂ逦１１Ｂ＃Ｂ逦１０４＇Ｅ邋１0６＊Ｅ邋１0８＊Ｅ邋ｎ0＊Ｓ邋１１２＊１５邋１邋Ｈ＇Ｅ邋＾ＩＢ＇Ｅ邋１１Ｂ＊Ｅ逡逑图２．４２０１４年３月３０日１２时（ａ）、１８时（ｂ）的Ｋ指数分布（单位：Ｘ：）逡逑１１逡逑

时区,单位,风矢,实线

垂直风切变,切变,矢量,等值线

７００ｈＰａ上则为西南风。５００ｈＰａ位势高度上，广西广东地区则受偏西风控逡逑制。３０日１４时，对流形成区域的低层（０－３ｋｍ）平均垂直风切变也达到１９．０２ｍ逡逑ｓ人如图２．６所示，３０日１２时，在广西广东交界处垂直风切变最大超过２４ｍ邋ｓ＇逡逑飑线的触发地垂直风切变都大于１８ｍｓ＇垂直风切变的方向为西南偏西风。至逡逑１８时，垂直风切变的大值中心增大到２７ｍ邋ｓ＇１，并且向东移动至广东省内。可见，逡逑此次飑线过程发生前对流层中低层的垂直风切变非常强。逡逑，0ｌ＊＊Ｅ邋１0６＊Ｅ逦１0８＊Ｅ逦１１0＊Ｅ邋Ｉｄ邋Ｉ邋＊４＊Ｅ邋ｎ６＊Ｅ邋１Ｉ８’Ｅ逦ｉ0＊？ｇ邋？0？？＊；邋ｌ0（５＊ｔ邋ｉ邋ｔ0？Ｂ逦ｔ邋Ｎ＊Ｋ邋ｌｌｔ＇Ｅ邋１１？＊Ｅ逡逑－ｉＴ逡逑图２．邋６邋２０１４年３月３０日１２时（ａ）、１８时（ｂ）的０－３ｋｍ的垂直风切变（等值线为垂直风逡逑切变大小，矢量是垂直风切变的方向）（单位：ｍｓ＿ｌ）逡逑２．邋３数值模拟方案设计逡逑ＷＲＦ模式是由美国环境监测中心（ＮＣＥＰ），美国国家大气研究中心（ＮＣＡＲ）逡逑等科研机构中心于２０００年开发出的中尺度数值模式。ＷＲＦ分为ＡＲＷ邋（Ａｄｖａｎｃｅｄ逡逑Ｒｅｓｅａｒｃｈ邋ＷＲＦ）和邋ＮＭＭ邋（Ｎｏｎｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ邋Ｍｅｓｏｓｃａｌｅ邋Ｍｏｄｅｌ）两种版本。ＷＲＦ邋模式逡逑采用有限差分方法和完全可压缩非静力方程组，是一种完全可压的非静力模式。逡逑模式包含的主要物理过程参数化方案包括积云对流参数化方案

【参考文献】