一次东北冷涡背景下MCS过程多尺度能量相互作用研究

发布时间：2021-08-11 00:58

　　采用WRF模式对东北冷涡背景下MCS过程进行模拟,利用Barnes滤波将模式数据分解为3个尺度,分别代入相应的能量方程中进行计算,从能量角度研究MCS发展过程,多尺度系统能量相互转化,以及动能与降水的联系。研究表明:在此次过程中各尺度之间都有位能向动能的大量转化,为系统发展提供能量。在对流单体发展到M CS成形前,中低层天气尺度动能减少,天气尺度动能向β中小尺度动能转换,促进对流单体的发展;高层天气尺度动能增强,对应高空急流增强,促进对流系统发展;β中小尺度系统在中层对α中尺度系统有动能输送,促进MCS形成。在MCS形成和发展阶段,各尺度位能向α中尺度和β中小尺度动能转化达到最大。在MCS减弱阶段,天气尺度系统和α中尺度系统在中高层对β中小尺度系统有一定的抑制作用,使β中小尺度系统发展减弱。此次过程中β中小尺度系统是降水的直接成因,动能变化的正值中心对应大的降水中心。 

【文章来源】：大气科学学报. 2020,43(03)北大核心CSCD

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【部分图文】：

2015年8月3日天气形势分析(阴影为雷达回波,单位:dBz;等值线为500 hPa高度等压线,单位:dagpm;箭矢为200 hPa高度风速大于30 m/s的风场,代表急流所在区域,单位:m/s):(a)06时;(b)10时;(c)15时

利用模式第三层资料分析此次模拟情况,从3日00时—18时6 h累计降水量分布来看(图2a—c),降水区域呈东北-西南向带状分布,与MCS的雷达回波位置对应,主要降水中心分别位于山东西北部和渤海两处,最强降水量大于50 mm,降水强度大,局地性强,具有明显的中尺度特征。对比数值模拟和实况的6 h降水分布(图2),可以发现模拟的降水结果在位置强度上与实况有较好的对应,模拟出了雨带的东北-西南走向,但降水大值中心位置略有偏差,总的来说较好的模拟出了此次MCS过程的降水情况分布,因此采用此次模拟结果对3个尺度系统的能量变化进行分析。图3 2015年8月3日00—08时区域平均的动能和位能随时间高度变化(等值线表示能量的变率,单位:10-3 J·kg-1·s-1;实线为正值,虚线为负值):(a)天气尺度动能;(b)α中尺度动能;(c)β中小尺度动能;(d)天气尺度位能;(e)α中尺度位能;(f)β中小尺度位能

图2 实况(a、b、c)和模拟(d、e、f)的6 h累计降水(单位:mm)分布:(a、d)00—06时;(b、e)06—12时;(c、f)12—18时2.2 3个尺度系统动能与位能变化


本文编号：3335120