基于不同云微物理方案的中国东部一次强龙卷过程的数值模拟研究

发布时间：2020-11-08 09:54

　　 本文利用WRFv3.9数值模式,采用三种不同的微物理方案(WSM6、Morrison和Milbrandt-Yau方案),对2016年6月23日中国东部地区生成的一次EF4级龙卷进行了高分辨的数值模拟对比实验,试验结果表明,三种方案中Morrison方案相对较好的模拟出了此次龙卷过程,而WSM6、MY方案可以在特定区域模拟出强度较弱的类龙卷涡旋,从动热力结构来看,Morrison方案较好的模拟出了包括地面冷池,中层加热以及高层冷却的三层结构。对三种云微物理方案的质量和热量收支分析表明:水汽凝结为水凝物的主要源项和加热项。从云微物理结构来看,三种方案都是大范围水汽凝结过程为单体的上升运动提供了主要的能量,在Morrison方案中,较强的雨水蒸发形成了近地面的冷池,水汽凝结与云水蒸发的强烈混合作用,使龙卷内部发生强烈的能量转换,在其他源汇项的共同作用下,对流单体强烈发展;而其他两种方案,由于弱的地面蒸发不利于对流的激发,故发展达不到龙卷的强度。云微物理过程对龙卷的形成有重要影响。其龙卷生成可能的形成机制是首先扰动触发出对流活动,水汽凝结加热引起水平涡管的抬升,随后在对流系统前部云水蒸发和雪融化引起的下沉运动切断涡管,引起后部涡管的剧烈垂直抬升,最终形成龙卷。
【学位单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P458.123
【部分图文】：

8图 2.1 2016 年 6 月 23 日(a，c，e) 0600 UTC 和 (b，d，f) 1200 UTC 我国天气背景场，包括: (a，b)200hPa 高空急流 (黑色点区域; 单位: m s1)，500hPa 高度场 (蓝色实线; 单位: dgpm)，温度 (红色虚线; 单位: K)，槽线 (棕色实线)，西太平洋副热带高压 (黑色实线代表 588 线; 单位: dgpm) ，风场(箭头; 单位: m s1)；(c，d) 700 hPa 同 (a，b) at；(e，f) 是 850 hPa。水汽通量 (黑点区域; 单位: gs1hPa1cm1)，高度场 (蓝色实线; 单位: dgpm)，t 温度 (红色虚线; 单位: K)，风场(箭头; 单位: m

第二章 龙卷的形成背景及数值模拟s1); 字母 “H”，“L”，“W” 和 “C” 分别代表高低压中心，和冷暖中心。基于 NCEP 的 GFS 再分析数据，分析此次龙卷天气过程的天气背景。此次龙卷的天气尺度背景为典型的梅雨期暴雨环流，黄淮地区温度高，湿度大。西太平洋副热带高压北抬，200hPa 为江淮地区输送了大量的热量和水汽通量，500hPa 高空有冷涡配合低槽东移南下（图 2.1a，b），700、850 中低层有低涡东移，东北冷涡东移南压，冷涡后部携带强冷空气南下，逐渐影响江苏北部（图 2.1c，d，e，f）。低层为不断加强的西南急流，中高层为西北急流，存在强的风切变，层结不稳定，苏北地面为暖低压，湿度大、温度高，大部地区露点温度 27℃，部分地区高达 28℃，江苏北部位于副热带高压低层的西南急流中，急流为江苏北部地区持续输送了大量的水汽和热量，这种高低层急流的配合形式有利于强对流天的形成与发展。

第二章 龙卷的形成背景及数值模拟s1); 字母 “H”，“L”，“W” 和 “C” 分别代表高低压中心，和冷暖中心。基于 NCEP 的 GFS 再分析数据，分析此次龙卷天气过程的天气背景。此次龙卷的天气尺度背景为典型的梅雨期暴雨环流，黄淮地区温度高，湿度大。西太平洋副热带高压北抬，200hPa 为江淮地区输送了大量的热量和水汽通量，500hPa 高空有冷涡配合低槽东移南下（图 2.1a，b），700、850 中低层有低涡东移，东北冷涡东移南压，冷涡后部携带强冷空气南下，逐渐影响江苏北部（图 2.1c，d，e，f）。低层为不断加强的西南急流，中高层为西北急流，存在强的风切变，层结不稳定，苏北地面为暖低压，湿度大、温度高，大部地区露点温度 27℃，部分地区高达 28℃，江苏北部位于副热带高压低层的西南急流中，急流为江苏北部地区持续输送了大量的水汽和热量，这种高低层急流的配合形式有利于强对流天的形成与发展。
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本文编号：2874623