基于不同地形分辨率和云微物理方案的华东一次飑线过程的数值研究

摘要

采用局地分析预报系统(Local Analysis and Prediction System，LAPS)和WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度数值模式，同化了风云卫星和多普勒雷达数据，对2014年7月12日发生在江淮地区的一次强飑线过程进行了数值模拟。利用模式输出的高分辨率资料，对飑线内部的动热力结构和云微物理特征进行了细致分析，并简单探讨了飑线的传播机制和组织化过程，最后给出了飑线发展的概念模型。主要结论如下:(1)本次飑线过程发生在典型的东北冷涡环流背景下，夜间生成的低空急流和近地面冷锋触发了飑线对流。同时，对流层低层强的垂直风切变和高对流有效位能为飑线的长时间维持提供了有利条件;(2)对流是沿地面辐合线发展起来的。在飑线发展的成熟阶段，地面雷暴高压、飑前低压、尾流低压、冷池等中尺度特征明显;(3)飑前低层有暖湿空气流入，垂直上升后在中高层发生倾斜，并向后流出;飑后中层有干冷空气侵入，并在飑线中下沉。当后向入流越来越强时，切断了低层空气流入，最终导致了对流的消散。(4)飑线发展过程中产生了大量冰相粒子尤其是雪粒子。(5)飑线传播的主要机制是低层冷池的辐散出流与环境场的暖湿空气相遇，抬升后触发了对流;(6)在飑线增强的过程中，存在着明显的对流组织化现象。
　　在上述模拟和分析的基础上，设计了地形分辨率和云微物理参数化方案的敏感性实验。主要结论如下:(1)地形分辨率对降水的影响比较大，高分辨率地形模拟的降水更符合实况。地形分辨率越低，降水中心有向东移的趋势。(2)从整体上谱方案的模拟结果要好于分档方案。分档方案模拟出的飑线对流组织化程度较低，而谱方案对强降水的落区和强度的模拟更符合实况;从飑线结构来看，分档方案模拟出了更强的后向入流、前向入流和冷池;从云微物理特征看，分档方案模拟出的雪粒子含量远大于谱方案，而谱方案模拟出的冰粒子含量明显高于分档方案。

目录

声明

摘要

第一章 绪言

1．1 研究背景与意义

1．2 研究进展

1．2．1 飑线的研究进展

1．2．2 地形对强对流天气影响的研究进展

1．2．2 分档法和谱方法云微物理方案的研究进展

1．3 研究内容与技术路线图

1．3．1 研究内容

1．3．2 技术路线图

第二章 飑线发生的天气形势分析

2．1 飑线实况分析

2．2 天气形势分析

2．2．1 高低空环流形势

2．2．2 地面场

2．2．3 不稳定能量和垂直风切变

2．3 本章小结

第三章 数值模拟及结果分析

3．1 数值方案设计

3．1．1 LAPS资料同化系统

3．1．2 数值方案设计

3．2 模拟结果验证

3．2．1 雷达回波

3．2．2 地面降水

3．3 模拟结果分析

3．3．1 飑线水平结构分析

3．3．2 飑线垂直结构分析

3．3．3 飑线云微物理特征分析

3．3．4 飑线传播机制分析

3．3．5 对流组织化现象

3．3．6 概念模型

3．4 本章小结

第四章 地形分辨率的敏感性研究

4．1 模拟区域的地形

4．2 敏感性实验设计

4．3 地形分辨率对雷达回波的影响

4．4 地形分辨率对降水的影响

4．5 本章小结

第五章 分档法和谱方法云微物理参数化方案的敏感性实验

5．1 敏感性试验设计

5．2 模拟结果比较

5．2．1 雷达回波比较

5．2．2 降永比较

5．2．3 飑线垂直结构比较

5．2．4 水凝物混合比比较

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 研究结论

6．2 论文创新点

6．3 存在问题与研究展望

参考文献

致谢

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