黄淮中西部深对流云的演变规律和组织结构

发布时间：2017-08-12 02:28

  本文关键词：黄淮中西部深对流云的演变规律和组织结构

  更多相关文章： 深对流云 MCS 对流合并 后向发展 结构特征 形成机制 概念模型

【摘要】：本文利用卫星多通道产品和深对流识别技术,对黄淮中西部(110—1180E,30—370N)深对流云的发展演变规律、天气意义及中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,简称MCS)的时空分布、生命史和尺度特征进行研究；在统计分析基础上,综合利用多种常规、非常规资料、雷达四维变分同化反演(4DVAR)和WRF模式输出产品,采用中尺度分析、合成分析、诊断分析及数值模拟技术,开展了MCS的分类研究,包括：不同类型MCS的发展、移动规律和强对流天气特征及典型MCS的结构特征、形成机制,MaCS的多尺度概念模型,取得了一些有意义的研究成果。黄淮中西部深对流云的空间分布明显受气候带和地势影响,不同地区深对流活动具有不同的天气意义,其月际变化有波动性和北进、南退特征。豫北单峰型深对流日变化具有热对流特征,并表现出向东南方向传播的规律,沿淮及以南地区双峰型深对流日变化明显受天气系统驱动。黄淮中西部的MCS具有明显地域性特征,可分为圆形MaCS、 MβCS和带状MaCS、MβCS。各类MCSs生消、发展方式、移动规律各具特征。高空分流区是MCS发展的主要风场环境。除带状MβCS外,其它3类均可出现80mmm/h以上较强降水,降水强度与MCS尺度关系不大。带状MCS更易出现雷暴大风、冰雹强对流天气。MCS发展初期在雷达上表现为γ或β尺度的强对流单体、多单体风暴,旺盛发展至成熟期对流合并频繁,形态复杂,成熟期易出现线状对流系统。对流合并与低层动力场的合并发展关系密切。对流初生和系统旺盛发展期产生的对流天气最明显。低空西南急流为MαCS的形成发展提供必要的水汽、能量,干冷空气入侵、强的中低层暖湿气流强迫及地面中尺度气旋和辐合线提供对流触发条件；急流辐合区的宽度和走向以及低空切变线(槽)、涡旋及湿区(相对湿度超过80%)的分布或形态特征决定MCS的形态。MβCS的形成发展一般无低空急流参与,辐合线或干冷空气入侵是其形成发展的触发条件。典型个例中,MCSs均形成于CAPE超过1000J/kg的高对流不稳定能量条件下,湿区结构和垂直风切变的差别导致对流天气强度和类型的差别。低槽(涡)切变型圆形MaCS形成环境的K指数、整层可降水量PW、垂直风切变及SWEAT指数较高,而副高边缘型的CAPE、θse85、SI指数较高。带状MaCS明显的后向发展源于冷空气的推进方式。不同类型的MCS、处于不同发展阶段的MCS及系统不同部位的动力、热力结构及对流触发机制不同。PECS中部较高的CAPE、0-2km低空风切变和强天气威胁指数,有利于强降水发生,尾部较高的0-6km垂直风切变、θ se85及较低的抬升指数(LI)有利于雷暴大风的产生。具有相似形态特征的MβCS的环境的差异会导致对流结构和强对流天气不同,PW较大,0℃层较高时易出现强降水,辐合层低而薄,或干湿层交替分布时易出现风雹类强对流。初始对流一般在高能舌内或其西北侧能量锋区前沿发展,低层干冷空气入侵导致系统加强。发展旺盛的MaCS系统一般具有中低层辐合、正涡度区深厚,高层辐散强,垂直上升运动从边界层一直伸展到对流层顶的特征。地面中尺度气旋扰动和辐合线不仅具有对流触发作用,而且具有组织对流的作用,中尺度气旋扰动中心与系统低亮温中心对应。低涡切变型MCC的数值模拟研究表明：在系统发展期,后发展的单体接近先发展的单体时,对流合并首先在中层发生,同时,两个单体内的垂直上升运动合并加强,后发展的单体爆发性发展,而先发展的单体衰亡。敏感性试验揭示了地形对MCS的发展及降水强度、落区具有明显影响。
【关键词】：深对流云 MCS 对流合并 后向发展 结构特征 形成机制 概念模型
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P445
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 现状及研究意义11-12
• 1.2 国内外研究进展12-24
• 1.2.1 深对流云和MCS的识别12-13
• 1.2.2 深对流日变化的地域特征13-15
• 1.2.3 MCS的活动规律15-17
• 1.2.4 MCS的多尺度结构特征17-19
• 1.2.5 MCS的形成和发展19-22
• 1.2.6 MCS的暴雨和强对流天气特征22-24
• 1.3 主要研究内容24-26
• 1.3.1 问题的提出24
• 1.3.2 研究内容及论文框架24-26
• 第二章 资料和方法26-33
• 2.1 主要资料26-28
• 2.1.1 静止卫星观测资料26
• 2.1.2 强对流天气监测资料26-27
• 2.1.3 MICAPS格式的常规和自动站观测资料27
• 2.1.4 NCEP再分析资料27-28
• 2.1.5 多普勒雷达资料28
• 2.2 主要技术方法28-33
• 2.2.1 深对流云的识别28-29
• 2.2.2 合成分析29
• 2.2.3 订正探空29
• 2.2.4 对流参数的计算29-31
• 2.2.5 中尺度数值模拟31-33
• 第三章 黄淮中西部地貌过渡区深对流云的演变规律33-46
• 3.1 深对流活动频率和强对流天气的空间分布33-34
• 3.2 深对流活动的月际和日际变化34-39
• 3.2.1 不同月份环流形势特征及深对流活动的空间分布35-38
• 3.2.2 深对流的日际变化38-39
• 3.3 深对流活动的日变化特征39-45
• 3.3.1 深对流活动的整体日变化及天气意义39-41
• 3.3.2 深对流活动的发展和传播41-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第四章 黄淮中西部MCS的识别、演变规律及强对流天气特征46-56
• 4.1 黄淮中西部MCS的分类判识标准46-48
• 4.2 月际分布48-49
• 4.3 生消特征49-50
• 4.4 发展演变规律50-52
• 4.5 高层风场对MCS的影响52-53
• 4.6 强对流天气特征53-55
• 4.7 小结和讨论55-56
• 第五章 基于动力分析的圆形MαCS的发展、结构及形成机制56-95
• 5.1 圆形MαCS的影响系统56-58
• 5.2 低涡切变型典型个例58-68
• 5.2.1 个例概况及天气形势58-59
• 5.2.2 卫星、雷达联合监测分析59-65
• 5.2.3 中小尺度动力辐合特征65-68
• 5.3 副高边缘辐合型个例68-76
• 5.3.1 个例概况和天气形势68-69
• 5.3.2 卫星、雷达联合监测分析69-75
• 5.3.3 中小尺度动力旋转特征75-76
• 5.4 圆形MαCS的热力条件及对流触发76-85
• 5.4.1 对流不稳定条件76-78
• 5.4.2 能量场结构和对流触发78-83
• 5.4.3 不同发展阶段的动力结构83-85
• 5.4.4 地面中尺度辐合及地形影响85
• 5.5 对流合并及地形影响的模拟研究85-91
• 5.5.1 模拟结果分析86
• 5.5.2 对流合并的发展演变86-88
• 5.5.3 地形敏感性试验88-91
• 5.6 圆形MαCS的概念模型91-93
• 5.7 小结93-95
• 第六章 带状MαCS不同部位的对流发展机制95-118
• 6.1 带状MαCS的形势背景95-96
• 6.2 典型PECS的合并、后向发展及强对流天气特征96-99
• 6.3 线状对流系统的形成发展99-102
• 6.4 PECS不同部位的对流形成机制102-116
• 6.4.1 天气形势和影响系统102-103
• 6.4.2 对流不稳定条件103-105
• 6.4.3 系统不同部位的能量条件和对流发展机制105-110
• 6.4.4 系统不同部位温度平流的差异110-112
• 6.4.5 系统不同部位动力结构112-114
• 6.4.6 地面中尺度系统的对流触发作用114-116
• 6.5 带状MαCS概念模型116-117
• 6.6 本章小结117-118
• 第七章 圆形MβCS的结构特征和形成机制118-133
• 7.1 圆形MβCS的环流背景和影响系统118-119
• 7.2 不同强对流天气特征的圆形MβCS的对比分析119-131
• 7.2.1 典型个例概况119-120
• 7.2.2 圆形MβCS的发展演变和结构120-121
• 7.2.3 圆形MβCS的雷达监测121-124
• 7.2.4 环流背景和影响系统124-125
• 7.2.5 对流不稳定条件125-128
• 7.2.6 动力场结构和对流触发128-131
• 7.3 小结和讨论131-133
• 第八章 典型带状MβCS的结构和成因分析133-143
• 8.1 带状MβCS的环流背景133-134
• 8.2 典型个例分析134-141
• 8.2.1 个例概况134
• 8.2.2 环流背景和影响系统134-135
• 8.2.3 MβCS的发展演变和结构135-136
• 8.2.4 雷达监测特征136-138
• 8.2.5 对流不稳定条件138-139
• 8.2.6 动力结构和对流触发139-141
• 8.2.7 地面辐合线的触发作用141
• 8.3 小结和讨论141-143
• 第九章 总结和展望143-146
• 9.1 主要结论143-144
• 9.2 本文的创新之处144-145
• 9.3 问题与展望145-146
• 参考文献146-153
• 博士研究生在读期间完成论文、主持或参与项目及学术交流情况153-155
• 致谢155

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前9条

1 郑永光;陈炯;;华南及邻近海域夏季深对流活动气候特征[J];热带气象学报;2011年04期

2 苏爱芳;银燕;吕晓娜;郑永光;;黄淮西部地貌过渡区深对流云的时空特征及其天气意义[J];气象学报;2013年03期

3 郑永光;王颖;寿绍文;;我国副热带地区夏季深对流活动气候分布特征[J];北京大学学报(自然科学版);2010年05期

4 吴学珂;郄秀书;袁铁;;亚洲季风区深对流系统的区域分布和日变化特征[J];中国科学:地球科学;2013年04期

5 陈国春;郑永光;肖天贵;;我国暖季深对流云分布与日变化特征分析[J];气象;2011年01期

6 李嘉鹏;银燕;金莲姬;张成竹;;WRF模式对澳洲一次热带深对流系统的模拟研究[J];热带气象学报;2009年03期

7 庆涛;沈新勇;王卫国;黄文彦;;TWP-ICE试验期间一次热带深对流过程的拉格朗日输送特征[J];地球物理学报;2014年08期

8 周兵;吴国雄;梁潇云;;孟加拉湾深对流加热对东亚季风环流系统的影响[J];气象学报;2006年01期

9 ;[J];;年期

中国重要会议论文全文数据库 前8条

1 郑永光;祁秀香;;2007年夏季我国深对流活动时空分布特征[A];中国气象学会2008年年会天气预报准确率与公共气象服务分会场论文集[C];2008年

2 苏爱芳;郑永光;吕晓娜;;河南省及其邻近区域5～8月深对流云的时空特征及其天气学意义[A];经济策论（下）[C];2011年

3 李嘉鹏;银燕;;热带深对流云对大气化学成分输送作用的模拟研究[A];第26届中国气象学会年会大气成分与天气气候及环境变化分会场论文集[C];2009年

4 桑文军;黄倩;;一次深对流过程的大涡模拟研究[A];第31届中国气象学会年会S7 中高层大气及其与对流层的耦合[C];2014年

5 李嘉鹏;银燕;;WRF模式中边界层参数化方案对热带深对流云模拟的敏感性试验[A];中国气象学会2007年年会人工影响天气科技进展与应用分会场论文集[C];2007年

6 金莲姬;雷东洋;肖辉;朱士超;;中纬度一次穿透性深对流对下平流层区域湿度影响的数值模拟[A];S18 大气物理学与大气环境[C];2012年

7 李嘉鹏;银燕;;WRF模式中边界层参数化方案对热带深对流云模拟的敏感性试验[A];第十五届全国云降水与人工影响天气科学会议论文集（Ⅰ）[C];2008年

8 陈林;胡秀清;徐娜;张鹏;;基于深对流云目标的气象卫星可见-近红外辐射定标跟踪[A];第28届中国气象学会年会——S2风云卫星定量应用与数值[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 记者 郑菲;新的卫星观测资料揭示青藏高原深对流特征[N];中国气象报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 苏爱芳;黄淮中西部深对流云的演变规律和组织结构[D];南京信息工程大学;2015年

2 吴学珂;亚洲季风区深对流系统特征及其成因研究[D];兰州大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 闵逸;热带强对流区域深对流系统降雨特征和潜热结构[D];南京大学;2016年

2 徐非;深对流对UTLS层大气温度、水汽和臭氧影响的模拟实验[D];华东师范大学;2016年

3 雷东洋;一次穿透性深对流过程对UT/LS区域湿度影响的数值模拟[D];南京信息工程大学;2012年

4 朱士超;深对流对水汽垂直输送的数值模拟[D];南京信息工程大学;2011年

，

本文编号：659363