闪电和固、液态降水关系差异的数值模拟     

郭凤霞  吴鑫  梁梦雪  江涛  陆干沂 《大气科学》2015,39(6):1204-1214

为了进一步认识闪电和固、液态降水的关系,本文利用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,通过设置敏感性试验组,模拟了一次雷暴过程,分析雷暴中闪电和降水的特征,以及闪电和固、液态降水对垂直风速的依赖关系,探讨闪电与固、液态降水的时空分布关系和单次闪电表征的降水量(RPF:rainyields per flash)。结果表明:对流云降水中,液态降水占主要部分,但固态降水比液态降水对于垂直风速的依赖性更强。随着对流的增强,固态降水在总降水中占的比重越来越大。首次放电时间不断提前,闪电峰值落后垂直风速峰值,总闪数一开始随对流的增强而增加,对流一旦增强到一定程度,总闪数则逐渐减小。固态降水和液态降水的开始时间和峰值时间均随着对流的增强而不断提前,而液态降水出现时间和峰值时间均提前于固态降水。雷暴云首次放电的时间滞后于液态降水,而闪电峰值提前固态降水峰值或与固态降水峰值同时产生。雷暴云中的放电活动集中在强降水区域前缘的较弱降水区,强降水区对应的闪电较少,对流的增强会使降水区域面积、降水量和降水强度增加。由于液态降水总量远大于固态降水总量,固、液态RPF的数值相差达到一个量级,但单位时间内固态降水和液态降水增加的速率相近。在单位时间内闪电次数越多,RPF则越小,而固态RPF和闪电次数的线性相关性明显好于液态RPF,所以利用固态降水可以更好地预报闪电。这些结果有助于进一步认识闪电和降水的关系,并可为闪电预报提供新的思路。  相似文献   

A diagnostic analysis on the effect of the residual layer in convective boundary layer development near Mongolia using 20th century reanalysis data   总被引：1，自引：0，他引：1  

Bo Han  Cailing Zhao  Shihua Lü  Xin Wang 《大气科学进展》2015,32(6):807-820

Although the residual layer has already been noted in the classical diurnal cycle of the atmospheric boundary layer,its effect on the development of the convective boundary layer has not been well studied. In this study, based on 3-hourly20 th century reanalysis data, the residual layer is considered as a common layer capping the convective boundary layer. It is identified daily by investigating the development of the convective boundary layer. The region of interest is bounded by(30°–60° N, 80°–120° E), where a residual layer deeper than 2000 m has been reported using radiosondes. The lapse rate and wind shear within the residual layer are compared with the surface sensible heat flux by investigating their climatological means, interannual variations and daily variations. The lapse rate of the residual layer and the convective boundary layer depth correspond well in their seasonal variations and climatological mean patterns. On the interannual scale, the correlation coefficient between their regional averaged(40°–50°N, 90°–110° E) variations is higher than that between the surface sensible heat flux and convective boundary layer depth. On the daily scale, the correlation between the lapse rate and the convective boundary layer depth in most months is still statistically significant during 1970–2012. Therefore, we suggest that the existence of a deep neutral residual layer is crucial to the formation of a deep convective boundary layer near the Mongolian regions.  相似文献   

2008年1月贵州冻雨的数值模拟和层结结构分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

张昕  高守亭  王瑾 《高原气象》2015,34(2):368-377

针对2008年初发生在贵州地区的严重冻雨过程,分别从环流背景、低空急流和水汽输送条件等方面分析了准静止锋维持的原因,并选取本次灾害最严重的第3次过程为典型个例,利用WRF模式针对准静止锋影响下的贵州冻雨进行数值模拟来研究冻雨的发生机制。模拟结果较好地反映出高低空环流形势场特征,强雨雪降水带的走向、落区,以及地面温度的分布,均与观测基本吻合。通过分析高分辨率模式的模拟结果,揭示了准静止锋上贵州地区冻雨的层结结构特征及云物质在冻雨区的分布特征。研究结果表明,贵州中部的冻雨区除一般的三层结构(包含冰晶层、暖层和冷层)外,还具有典型的两层结构特征,即:高空的固体降水粒子稀少,900~600 h Pa深厚的逆温层和0℃以上的暖层使中低空存在大量液态粒子,下落的液滴经过近地面的浅薄冷层,形成大量过冷却雨滴,而后降落至地面迅速冻结。  相似文献   

积云模式下三维闪电分形结构的数值模拟   总被引：5，自引：0，他引：5  

郭凤霞  王昊亮  孙京  吴鑫  梁梦雪 《高原气象》2015,34(2):534-545

为了提高积云模式对雷暴云内电过程的模拟能力,将Mansell提出的放电参数化方案在起始击穿阈值和闪电通道感应电荷的分配过程上进行改进,耦合了已有的三维强风暴动力—电耦合模式中。对STEPS(Severe Thunderstorm Electrification and Precipitation Study)试验中一次雷暴个例以及对中纬度地区理想雷暴个例的模拟表明,引入了新放电参数化方案的模式模拟出闪电在发展特性和几何结构上和观测结果有较好的一致性。模拟结果还表明:闪电的类型与极性取决于背景电荷结构以及闪电的起始位置,只有底部存在正电荷堆时才会产生负地闪,且负地闪的起始点均具有较高的负电势。闪电通道上感应电荷的沉降会改变通道附近水成物粒子上携带的电荷,这对雷暴云内复杂电荷结构的形成有重要作用。经统计,模拟的地闪和云闪通道的分形维数平均值分别为1.47和1.69。对起始击穿阈值的敏感性试验表明,随着起始击穿阈值的增大,首次闪电时间会向后推迟,当采用逃逸击穿时首次闪电产生的时间最早;闪电数量随起始击穿阈值的增大而减少;当使用固定击穿阈值(100,150和200 k V)时得到的云地闪比均小于使用逃逸击穿时得到的云地闪比,使用逃逸击穿时得到的云地闪比与观测结果最为接近。  相似文献   

Atypical occlusion process caused by the merger of a sea-breeze front and gust front     

Abuduwaili Abulikemu  Xin Xu  Yuan Wang  Jinfeng Ding  Yan Wang 《大气科学进展》2015,32(10):1431-1443

An atypical occlusion process that occurred in North China on 14 July 2011 is studied based on both observations and a real-data Weather Research and Forecasting (WRF) model simulation. The results show that this atypical occlusion process was significantly different from the traditional, synoptic-scale occlusion process that occurs within extratropical cyclones. It was caused by the merger of two cold-type mesoscale fronts. One of the fronts developed from the gust front of convective storms, while the other was a sea-breeze front. As the two fronts moved towards each other, the warm air between them was squeezed and separated from the surface. An atypical occluded front was formed when the two fronts merged, with the warm air forced aloft. This kind of occlusion is termed a "merger" process, different from the well-known "catch-up" and "wrap-up" processes. Moreover, local convection was found to be enhanced during the merger process, with severe convective weather produced in the merger area.  相似文献   

河北大茂山碘化银地面发生器增雪作业影响分析     

秦彦硕  段英  李二杰  刘世玺  刘姝妹  贾媛媛 《气象》2015,41(2):219-225

利用常规气象资料、MICAPS资料和NECP/NCAR再分析资料,结合高斯模拟,分析了2012年11月10日唐县大茂山地基碘化银发生器增雪作业的作业条件。结果发现,此次天气背景为自西南向东北移动的冷涡云系,根据帕斯奎尔(Pasquill)稳定度分类法得出作业时间段大气处于中性层结状态;高斯模式模拟得出,有效的AgI浓度向上扩散范围高达3.0 km;作业点作业时段上空至3.2 km均处于上升气流区,计算出作业点发生器出口温度1.0℃。因冬季人工观测云底高度多为2.5~3.0 km,综合分析认为,该作业点的选址是合适的,此次作业条件较好,可以将催化剂输送到云中,起到催化作用。  相似文献   

ERA-Interim地表温度资料在青藏高原多年冻土区的适用性   总被引：3，自引：0，他引：3  

秦艳慧  吴通华  李韧  谢昌卫  乔永平  陈浩  邹德富  张乐乐 《高原气象》2015,(3):666-675

地表温度综合反映了大气和地表植被、土壤等局地因素相互作用的能量交换状况,是许多冻土分布模型和寒区陆面过程模式的上边界条件,对多年冻土分布和活动层厚度估算具有重要意义。为了检验ERA-Interim再分析地表温度资料在青藏高原(下称高原)多年冻土区的适用性,综合比较了2011年1月1日至2012年12月31日期间高原不同类型多年冻土区3个综合观测场的观测地表温度和ERA-Interim再分析资料之间的偏差、均方差、相关系数、解释方差、均方根误差和平均绝对误差。结果表明,ERA-Interim再分析资料能较好地再现高原多年冻土区3个综合观测场地表温度的基本特征,并能较好地描述高原地表温度的季节变化。但ERA-Interim再分析年平均地表温度比观测值偏低,西大滩、五道梁和唐古拉站依次偏低1.7,1.0和0.9℃;地表温度的再分析值和观测值之间的相关系数和解释方差都较高,均方差也相近。ERA-Interim再分析地表温度资料对观测站点相对稀少且空间分布不均匀的高原多年冻土区具有较好的适用性,可以作为地表温度的有效代用资料。  相似文献   

南阳市1960—2013年高温日数变化特征及原因分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈建新  闫瑛  周鑫  陈燕  易伟霞  陈宇  温洛 《河南气象》2015,(2):87-91

根据国家气象信息中心气象资料室1960—2013年南阳市地面气象月报表的观测资料,采用线性回归、简单相关系数法、M-K突变检验和Morlet小波分析等方法,研究了南阳市高温日数的变化特征,结果表明:1960—2013年南阳市共出现788次高温日;出现高温日数最多的是2013年,为37天;1987年无高温日。南阳市高温日数6月份最多,占高温天气发生总次数的36.7%;9月最少,占总次数的2.2%。从1960—2013年高温日的逐年分布情况可以看出,54 a间高温日数整体呈下降趋势,倾向率为-1.59天/10a。南阳市年高温日数在20世纪70年代的降低是一突变,具体是从1971年开始。由南阳高温日数小波系数实部图可见,高温日数存在多重时间周期尺度上的嵌套复杂结构现象,包含了多个不同尺度的周期变化,南阳年高温日数变化存在3个明显的周期振荡,分别是10~12 a、26~28 a和50~51 a的尺度。从小波方差图中可以看出,12 a、28 a、50 a存在峰值,其中尺度50 a峰值最高,能量最大;其次是尺度12 a的。高温日数较多年比高温日数较少年6—8月500 h Pa平均环流场副高西伸脊点更偏西;高温日数较多年500 h Pa平均环流场更为平直,以纬向环流为主,不利于冷空气南下,因此多晴热天气。高温日数较少年环流场上华北地区波动幅度更大,冷空气和降水天气过程较多。1960—2013年5—9月降水量呈增加趋势,这也相应地减少了高温天气。1960—2013年5—9月南阳市日照时数一直处于下降趋势,日照时数的下降也使高温日数减少。  相似文献   

DISCREPANCY OF THE GLOBAL AIR MASS AND WATER BUDGETS AMONG 20 CMIP5 CLIMATE MODELS     

秦育婧  卢楚翰  管兆勇  智海 《热带气象学报(英文版)》2015,21(3):265-275

The consistency of global atmospheric mass and water budget performance in 20 state-of-the-art ocean–atmosphere Coupled Model Intercomparison Project Phase 5 (CMIP5) coupled models has been assessed in a historical experiment. All the models realistically reproduce a climatological annual mean of global air mass (AM) close to the ERA-Interim AM during 1989–2005. Surprisingly, the global AM in half of the models shows nearly no seasonal variation, which does not agree with the seasonal processes of global precipitable water or water vapor, given the mass conservation constraint. To better understand the inconsistencies, we evaluated the seasonal cycles of global AM tendency and water vapor source (evaporation minus precipitation). The results suggest that the inconsistencies result from the poor balance between global AM tendency and water vapor source based on the global AM budget equation. Moreover, the cross-equatorial dry air mass ?ux, or hemispheric dry mass divergence, is not well represented in any of the 20 CMIP5 models, which show a poorly matched seasonal cycle and notably larger amplitude, compared with the hemispheric tendencies of dry AM in both the Northern Hemisphere and Southern Hemisphere. Pronounced erroneous estimations of tropical precipitation also occur in these models. We speculate that the large inaccuracy of precipitation and possibly evaporation in the tropics is one of the key factors for the inconsistent cross-equatorial mass ?ux. A reasonable cross-equatorial mass ?ux in well-balanced hemispheric air mass and moisture budgets remains a challenge for both reanalysis assimilation systems and climate modeling.  相似文献   

MJO活动对广西6月阶段性降水的影响研究     

覃卫坚  李耀先  廖雪萍 《气象研究与应用》2015,36(1)

使用1961~2013年广西80个气象观测站的日降水资料和NOAA OLR、NCEP/NCAR风场、高度场再分析资料。结果表明:当MJO第10位相时广西降水偏多,第1位相时偏少,第2位相时偏多,第3位相时大部偏少的周期性分布特征。原因可能为副热带高压随着MJO向东移动而减弱东移,而且影响着中高纬度地区的波列分布和转播,当MJO对流位于第10、2位相时,形成的槽脊位置有利冷空气南下影响广西,使降水发生;在MJO对流所处位相向东移动过程中,当位于印度洋西部时孟加拉湾水汽输送到达广西最强,随着逐渐向东减弱,当位于第2位相以后,广西上空水汽输送来源转为南海地区。从不同位相来看,当MJO对流位相距离广西稍远时,MJO不同位相时哈德莱上升支的主要区别在上升气流高度略有不同和高空的强上升气流区分布范围不同。  相似文献