弱天气尺度强迫下江淮流域一次飑线的数值模拟及资料同化
发布时间：2021-04-07 16:24
飑线常伴有雷暴大风、短时强降水、冰雹等,易造成人员伤亡和财产损失,因此,飑线一直是中尺度对流系统研究的重点。本文针对2016年7月26日发生在江苏北部的弱天气尺度强迫下一次飑线过程,开展不同云微物理和边界层参数化方案以及雷达资料同化对飑线模拟影响的研究。首先,分别选用WRF（Weather Research and Forecasting）模式中具有一定代表性的5种云微物理参数化方案和5种边界层参数化方案进行数值模拟,然后利用模拟结果诊断分析不同参数化方案模拟差异的原因。然后,利用WRF-3DVar同化系统进行敏感性试验,得出最优水平尺度参数、方差调节参数和同化时间间隔,以此分析同化雷达观测对此次飑线模拟的影响,并通过分析雷达组合反射率、动力场、水汽场和温度场探究改进的原因。云微物理参数化方案试验表明:不同云微物理参数化方案对此次飑线过程的模拟差别很大,只有NSSL 1-momlfo方案能够较好的再现回波的位置、强度及层云区,其余四种方案模拟的回波均与实况存在不同程度的差异。NSSL方案模拟的上升气流更强劲,冷池范围更集中;水成物集中在一个狭窄的水平区域,中低层以雨水为主,中高层以雪粒...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
016年7月26日08:00风场（矢量，单位：m/s）与500hPa位势高度场（a，黑色实线，单位：dagpm）以及700hPa（b）和850hPa（c）相对湿度（填色，单位：%）
兰州大学硕士学位论文弱天气尺度强迫下江淮流域一次飑线的数值模拟及资料同化12图3-22016年7月26日射阳站08:00（a）和14:00（b）T-lnP图图3-2给出了26日射阳站的温度-对数压力图。08:00射阳附近的对流有效位能（ConvectiveAvailablePotentialEnergy，简称CAPE）和对流抑制能（ConvectiveInhibition，简称CIN）的值都较大，分别为2492J/kg和112.2J/kg。用温度减去露点温度所得的差值可以反映大气中的水汽状态，通过两者的差值可以发现，850hPa以下大气水汽较为充足，并在射阳附近形成了上干冷下暖湿的不稳定层结，较弱的暖平流主要存在于850hPa以下，而较弱的冷平流主要存在
兰州大学硕士学位论文弱天气尺度强迫下江淮流域一次飑线的数值模拟及资料同化13于850~700hPa之间。同时还存在较弱的风速和风向的垂直切变。到14:00（图3-2b），CAPE值通过进一步积聚达到3555.7J/kg，为对流的发生提供足够大的不稳定能量，而CIN值急剧下降至4.2J/kg。同时，自由对流高度也进一步降低至925hPa，大气处于极不稳定状态。0~3km风的垂直切变偏弱，其大小仅8m/s。以上分析表明，此次飑线过程发生在强的热力不稳定和偏弱的垂直风切变环境下。3.2实况雷达分析图3-3为盐城站1.5°仰角雷达反射率。26日15:16在宿迁附近出现零散对流单体（图略），但强度较弱，随后缓慢向东南方向移动。15:56（图3-3a），对流单体在宿迁东北部合并，形成有较强回波中心的块状回波区（记为A），中心强度大于50dBz，并在宿迁西南部出现分散对流单体（记为B）。此后，A和B继续缓慢地向东南方向移动，并在移动过程中逐渐发展加强。17:21，A、B相连形成类似“人”形的回波区，中心强度大于55dBz（图3-3b）。17:50，回波带到达连云港、淮安和盐城市境内，并由人字型逐渐演变为弓形，中心强度保持在55dBz以上（图3-3c）。18:13，回波带断裂为三部分（分别记为C、D、E）。回波带在继续向东南移动的过程中，D开始减弱（图3-3d）。19:15，E移入黄海，D再次加强（图3-3e）。21:09，线状回波带消失（图3-3f），此次飑线过程基本结束，整个过程维持了约6h。图3-32016年7月26日15:56~21:09盐城站1.5°仰角的反射率演变（单位：dBz）：（a）15:56；（b）17:21；（c）17:50；（d）18:13；（e）19:15；（f）21:09
【参考文献】：
期刊论文
[1]雷达资料同化对一次浙江初春罕见飑线过程数值模拟的影响分析[J]. 陈锋,董美莹,苏涛,冀春晓. 气象. 2020(04)
[2]不同边界层参数化方案对一次局地热对流降水的高分辨率模拟的影响[J]. 杨茜茜,张述文,任星露. 兰州大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]一次飑线过程及其受下垫面影响的数值模拟[J]. 陶局,易笑园,赵海坤,张文龙. 高原气象. 2019(04)
[4]城市下垫面对西安地区一次强降水的影响[J]. 周林帆,张述文,李少英,李彦霖,王文强. 高原气象. 2019(04)
[5]基于WRF-EnKF系统的雷达反射率直接同化对台风“天鸽”（1713）预报的影响[J]. 肖辉,万齐林,刘显通,陈绍东,王洪,郑腾飞,冯璐,夏丰. 热带气象学报. 2019(04)
[6]初始场与云微物理参数方案在飑线数值模拟中的对比研究[J]. 张弛,王咏青,廖玥,沈新勇,李小凡. 高原气象. 2019(02)
[7]青藏高原东北部一次罕见强对流天气的中小尺度系统特征分析[J]. 朱平,俞小鼎. 高原气象. 2019(01)
[8]同化雷达反射率资料对一次飑线过程的模拟研究[J]. 郑淋淋,邱学兴,钱磊. 气象. 2019(01)
[9]Impact of the Assimilation Frequency of Radar Data with the ARPS 3DVar and Cloud Analysis System on Forecasts of a Squall Line in Southern China[J]. Yujie PAN,Mingjun WANG. Advances in Atmospheric Sciences. 2019(02)
[10]冷涡对两类对流系统结构演变作用的个例模拟对比分析[J]. 蔡雪薇,谌芸,沈新勇,刘靓珂,葛蕾. 气象. 2018(06)
本文编号：3123797
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
016年7月26日08:00风场（矢量，单位：m/s）与500hPa位势高度场（a，黑色实线，单位：dagpm）以及700hPa（b）和850hPa（c）相对湿度（填色，单位：%）
兰州大学硕士学位论文弱天气尺度强迫下江淮流域一次飑线的数值模拟及资料同化12图3-22016年7月26日射阳站08:00（a）和14:00（b）T-lnP图图3-2给出了26日射阳站的温度-对数压力图。08:00射阳附近的对流有效位能（ConvectiveAvailablePotentialEnergy，简称CAPE）和对流抑制能（ConvectiveInhibition，简称CIN）的值都较大，分别为2492J/kg和112.2J/kg。用温度减去露点温度所得的差值可以反映大气中的水汽状态，通过两者的差值可以发现，850hPa以下大气水汽较为充足，并在射阳附近形成了上干冷下暖湿的不稳定层结，较弱的暖平流主要存在于850hPa以下，而较弱的冷平流主要存在
兰州大学硕士学位论文弱天气尺度强迫下江淮流域一次飑线的数值模拟及资料同化13于850~700hPa之间。同时还存在较弱的风速和风向的垂直切变。到14:00（图3-2b），CAPE值通过进一步积聚达到3555.7J/kg，为对流的发生提供足够大的不稳定能量，而CIN值急剧下降至4.2J/kg。同时，自由对流高度也进一步降低至925hPa，大气处于极不稳定状态。0~3km风的垂直切变偏弱，其大小仅8m/s。以上分析表明，此次飑线过程发生在强的热力不稳定和偏弱的垂直风切变环境下。3.2实况雷达分析图3-3为盐城站1.5°仰角雷达反射率。26日15:16在宿迁附近出现零散对流单体（图略），但强度较弱，随后缓慢向东南方向移动。15:56（图3-3a），对流单体在宿迁东北部合并，形成有较强回波中心的块状回波区（记为A），中心强度大于50dBz，并在宿迁西南部出现分散对流单体（记为B）。此后，A和B继续缓慢地向东南方向移动，并在移动过程中逐渐发展加强。17:21，A、B相连形成类似“人”形的回波区，中心强度大于55dBz（图3-3b）。17:50，回波带到达连云港、淮安和盐城市境内，并由人字型逐渐演变为弓形，中心强度保持在55dBz以上（图3-3c）。18:13，回波带断裂为三部分（分别记为C、D、E）。回波带在继续向东南移动的过程中，D开始减弱（图3-3d）。19:15，E移入黄海，D再次加强（图3-3e）。21:09，线状回波带消失（图3-3f），此次飑线过程基本结束，整个过程维持了约6h。图3-32016年7月26日15:56~21:09盐城站1.5°仰角的反射率演变（单位：dBz）：（a）15:56；（b）17:21；（c）17:50；（d）18:13；（e）19:15；（f）21:09
【参考文献】：
期刊论文
[1]雷达资料同化对一次浙江初春罕见飑线过程数值模拟的影响分析[J]. 陈锋,董美莹,苏涛,冀春晓. 气象. 2020(04)
[2]不同边界层参数化方案对一次局地热对流降水的高分辨率模拟的影响[J]. 杨茜茜,张述文,任星露. 兰州大学学报(自然科学版). 2019(05)
[3]一次飑线过程及其受下垫面影响的数值模拟[J]. 陶局,易笑园,赵海坤,张文龙. 高原气象. 2019(04)
[4]城市下垫面对西安地区一次强降水的影响[J]. 周林帆,张述文,李少英,李彦霖,王文强. 高原气象. 2019(04)
[5]基于WRF-EnKF系统的雷达反射率直接同化对台风“天鸽”（1713）预报的影响[J]. 肖辉,万齐林,刘显通,陈绍东,王洪,郑腾飞,冯璐,夏丰. 热带气象学报. 2019(04)
[6]初始场与云微物理参数方案在飑线数值模拟中的对比研究[J]. 张弛,王咏青,廖玥,沈新勇,李小凡. 高原气象. 2019(02)
[7]青藏高原东北部一次罕见强对流天气的中小尺度系统特征分析[J]. 朱平,俞小鼎. 高原气象. 2019(01)
[8]同化雷达反射率资料对一次飑线过程的模拟研究[J]. 郑淋淋,邱学兴,钱磊. 气象. 2019(01)
[9]Impact of the Assimilation Frequency of Radar Data with the ARPS 3DVar and Cloud Analysis System on Forecasts of a Squall Line in Southern China[J]. Yujie PAN,Mingjun WANG. Advances in Atmospheric Sciences. 2019(02)
[10]冷涡对两类对流系统结构演变作用的个例模拟对比分析[J]. 蔡雪薇,谌芸,沈新勇,刘靓珂,葛蕾. 气象. 2018(06)
本文编号：3123797
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