中国半干旱地区成雹机制的数值研究

发布时间：2021-12-17 04:39

　　使用中尺度数值模式（WRFV3.7.1）对发生在宁夏南部山区两次降雹天气过程的背景场特征、云宏微观结构以及云内微物理转化机制进行了数值研究。结果表明:该地区冰雹云形成的大气环境水汽含量较少,冰雹的发生主要依靠"上干下湿"的不稳定层结及午后局地加热效应。两次个例发生的环境水汽含量存在较大差异,导致两次雹云个例微物理结构演变特征不同。对数值模拟结果分析发现,宁南山区冰雹云中雪粒子含量较多,雹胚（霰粒）主要通过雪粒子转化而来。霰粒主要通过水汽凝华及碰并过冷云水增长。模拟云中冰雹形成高度相对较低,冰雹形成后主要通过收集过冷云水增长。除碰冻过冷云水外,对过饱和水汽的凝华也是雪、霰、雹粒子质量增长的一个重要来源。模拟得到该地区冰雹云中云雨自动转化过程较弱,雨水主要是通过雪、霰、雹粒子在下落过程中融化形成。雨水在下落过程中蒸发显著。 

【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】：

上升气流最大值随时间的演变(单位:m/s)

两次降雹个例分别于2017年6月7日和2018年6月10日发生在宁南山区(图1)。2017年6月7日15—16时(北京时,下同)在原州区、海原、泾源、隆德、西吉县和中卫市出现冰雹和短时强降水。地面最大降雹发生在固原市,冰雹直径达1.5 cm,累积降雹厚度为2～3 cm。雷达回波(图2)演变表明,强回波中心于14:03出现在固原附近,并逐渐向东南方向移动。该强回波中心在移动过程发展增强,在15:02发展到最强,雷达反射率因子达55 dBz。此后,强回波中心途经固原继续向南移动。回波中心在16:33从固原东南方向离开,17:03基本消散。2018年6月10日14—17时在泾源、海原、西吉县和原州区出现冰雹和短时强降水。最大降雹出现在西吉县,冰雹直径达到1 cm,降雹持续了30 min左右,最大累积降水量23.0 mm。雷达回波(图2)显示,14:04在宁夏中部地区出现一对流云团,向西南方向缓慢移动。对流云团在移动到西吉县附近与局地单体发生合并,开始迅速发展增强。在16:21,雷达反射率因子达到最强(60 dBz)。此后,该对流云团继续向南移动,17:07对流云团基本消散。

根据两次个例发生区域平均绝对湿度的垂直廓线(图6a),两次个例发生的背景场中水汽呈现低层多、高层少的分布,最大绝对湿度分别为8.2 g/m3和5.4 g/m3。根据南方湿润区合肥市的统计(吴军等,2016),春季平均绝对湿度维持在10 g/m3,夏季维持在20 g/m3左右,远高于宁夏地区。2018年个例背景场整体水汽含量比2017年个例还要少,但是仍然能促使冰雹云形成。正如张琳娜等(2013)研究指出,冰雹的发生并不需要较强的湿度条件,关键在于形成“上干下湿”的垂直分布。图3 2017年(a)和2018年(b)个例模拟的组合雷达反射率(单位:dBz):(a1)14:00; (a2)16:00; (a3)17:00;(b1)14:00; (b2)18:30 ;(b3)19:30


本文编号：3539420