一次冬季江淮气旋逗点云区降水的气流结构和成因分析

摘要

2016年2月12-13日，受冷空气和江淮气旋暖锋锋生影响，山东出现一次极端暴雨雪天气过程，全省有42个站的降水突破同期历史记录。本文采用多种观测以及WRF模式和HYSPLIT轨迹模式，分析了气旋逗点云区降水的中尺度演变特征、发生发展机制和气旋逗点云区气流结构，得到以下结论: (1)这次雨雪过程的降水呈东北-西南向带状分布，发生在500hPa中支槽和南支槽合并、地面江淮气旋发展北上的背景下，低层低涡及其南部的暖切变有利于水汽辐合和上升运动发展;高低空急流的配合有利于该地区低层辐合上升运动。低空西南急流和东南气流为降水提供水汽输送条件。 (2)气旋逗点云区由4条带状回波合并发展形成，逗点头云系以层状云为主，其中有零散的对流云;气旋形成后雷达回波发生气旋式旋转、拉长，形成多条中尺度强降水带。水平风场表明低层中尺度切变辐合线促进强回波的发展和组织，切变辐合线转向对应回波带转为东北-西南向。风廓线表明降雨时低层为浅薄的东北风冷垫，降雪时东北风冷垫较降雨阶段深厚得多，东北风冷垫上东南风层变薄至消失是降水相态转换的标志。 (3)带状对流的发生和发展阶段都伴有惯性不稳定和条件性对称不稳定的存在。低层为条件性对称不稳定区域，随着暖锋后部低层南风急流加强，气流沿暖锋爬升在抬升凝结高度以上发生凝结，潜热加热促进条件性对称不稳定不断加强。中高层的惯性不稳定使气块获得沿该处等熵面的惯性加速度，倾斜运动向上向北增强。锋生强迫提供了对称不稳定能量释放的动力条件。 (4)气旋逗点头在降雨阶段从下到上主要由来自东海、渤海或内陆的边界层气团、来自南海和中南半岛的暖湿气团以及来自西亚及东欧的干冷气团组成，降雪阶段从下到上主要由西伯利亚气团、东海气团、南海气团和孟加拉湾气团叠置而成，分别与冷输送带、暖输送带和干输送带对应。中层干输送带叠加在暖输送带之上，使湿位涡减小，低层暖输送带和冷输送带交汇，使局地锋生加强，带状强降水发生在负湿位涡的西北象限和锋生强迫大值区的南侧。强降水位于沿锋生中心倾斜的热力环流的强上升支中，也是锋面暖区一侧湿位涡为负值的条件性对称不稳定区域，后部有暖舌。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究目的和意义

1．2冬半年温带气旋降水研究进展

1．2．1温带气旋降水的环境场特征

1．2．2温带气旋降水的中尺度特征

1．2．3温带气旋雨雪带发生发展的机制

1．3对称不稳定研究进展

1．3．1对称不稳定的概念

1．3．2对称不稳定与天气现象

1．3．3对流-对称不稳定

1．4主要研究内容、资料和方法

1．4．1主要研究内容

1．4．2研究所用资料

1．4．3研究所用方法

第二章降水概况及雨雪发生的环境条件

2．1降水概况及其特点

2．2环流形势与影响系统

2．3极端暴雨(雪)发生的环境条件

2．3．1高低空急流的有利配合

2．3．2水汽的输送与聚集

2．3．3有利于雨雪转换的温度条件

2．4本章小结

第三章江淮气旋逗点云区降水的云系和风场结构

3．1江淮气旋雨雪过程的云系特征

3．2江淮气旋雨雪系统的垂直剖面

3．3风场的中尺度结构特征

3．3．1雷达径向速度特征

3．3．2雷达反演风场特征

3．3．3风场的垂直结构及其演变

3．4本章小结

第四章极端雨雪过程的数值模拟和检验

4．1 WRF模式简介

4．2模拟方案设计

4．2．1区域设置

4．2．2参数化方案设置

4．3模拟结果检验

4．3．1降水的模拟

4．3．2各层影响系统的模拟

4．3．3雷达回波的模拟

4．4本章小结

第五章江淮气旋逗点云区降水的发生发展机制分析

5．1诊断方法

5．1．1对流不稳定的诊断

5．1．2惯性不稳定的诊断

5．1．3对称不稳定的诊断

5．1．4锋生的诊断

5．2不稳定条件分析

5．3不稳定机制演变

5．4锋生动力分析

5．5本章小结

第六章江淮气旋逗点云区降水的气流结构

6．1 HYSPLIT模式简介

6．2江淮气旋逗点云降水区气团结构

6．2．1降雨阶段后向轨迹路径分析

6．2．2气流路径变化原因分析

6．2．3降雪阶段后向轨迹路径分析

6．3气流结构与不稳定、锋生的关系

6．4本章小结

7．1主要结论

7．2讨论

致谢

参考文献

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