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1.
刘香娥  郭学良 《大气科学》2012,36(6):1150-1164
2009年6月3日在我国河南发生了历史罕见的强飑线天气过程,造成了严重的人员伤亡和灾害.为了解此次飑线天气的特征和产生的机理,本文采用卫星、雷达及地面加密观测资料,结合中尺度WRF (Weather Research and Forecasting)数值模式,研究了此次飑线产生的天气背景、宏微观结构特征及造成灾害性大风的机理.结果表明,此次飑线过程的主要影响系统是东北冷涡,其后部横槽引导的南下冷空气与西南暖湿气流在河南新乡南部一带交汇促发强对流过程,最后演变为飑线.但由于低层西南风偏弱,水汽条件不足,飑线发生的环境较为干冷.飑线产生区大气处于条件性不稳定状态,对流有效位能(CAPE,Convective Available Potential Energy)在1300 J/kg左右,并具有适平的垂直风切变.地面气象场显示飑线具有相对冷湿的雷暴高压和强冷池,飑线过程产生的灾害性天气以大风而非强降水为主.数值模式结果显示飑线下沉气流的最大值仅为-13 m/s,而地面风速最大值达到35 m/s,是最大下沉气流的2.7倍.进一步的数值敏感试验表明,降水粒子的蒸发和融化冷却过程对降低地面温度和产生地面强风速具有重要影响,其中雨水蒸发过程产生的最大等效冷却率为-3 K/min,远大于霰融化冷却率-0.7 K/min,因此雨水蒸发过程是影响冷池强度的关键因素,而地面强冷池在此次飑线灾害性大风的产生中具有重要作用.  相似文献
2.
何晖  郭学良  刘建忠 《大气科学》2009,33(6):1174-1186
在对2007年10月26日北京大雾天气形势及能见度分析的基础上,利用12通道微波辐射计、风廓线仪及NOAA极轨卫星监测资料与中尺度数值模拟结果,比较研究了雾的分布区域、温度、湿度、风速及液态水含量的边界层分布特征.利用中尺度模式模拟结果探讨了此次大雾的维持和形成机理,具体展现了此次大雾是在稳定大气层结、充沛水汽条件下,地面长波辐射冷却及雾顶的长波辐射冷却降温形成发展的过程,而太阳的短波辐射对雾的减弱消散有重要影响.  相似文献
3.
碘化银播撒对云和降水影响的中尺度数值模拟研究   总被引:7,自引:7,他引:2  
通过在WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度天气数值模式中引入碘化银与云相互作用过程,建立了中尺度播撒碘化银数值模式。研究了碘化银播撒对于中尺度对流天气过程中云和降水的影响,研究了不同播撒部位、播撒时间和播撒剂量情况下碘化银的扩散、传输及其对云中水成物和降水量的影响。研究结果表明,碘化银在云中的扩散传输过程与播撒的位置有很大关系,在最大上升气流区播撒的碘化银能随着气流更快地扩散到云体上部过冷水含量丰富的区域,播撒在云上层入流区和云下层入流区的碘化银扩散到云中过冷水区需要时间更长,同时有大部分停留在云体边缘。碘化银能与云中过冷水相互作用,消耗过冷水使云中冰晶数浓度明显增加,从而使霰粒子转化减少,过冷水更多地转化为雪粒子,过冷水凝结释放出潜热使上升气流增强,促进了对流发展。由于雨水含量的增加,地面降水也出现增加。碘化银播撒率对地面降水量影响很大,当播撒率为0.6 g/s时,播撒对降水的影响时间超过4小时,增雨的效果更好。播撒率为0.1 g/s时增雨效果不明显,当播撒率为1.2 g/s时,对总降水可能出现抑止作用。对比碘化银播撒率为0.6 g/s时12小时地面增雨量,在云上层入流区播撒碘化银试验中,地面增雨量比对最大过冷水含量区的催化试验提高了48.7%,最大上升气流区播撒试验增雨效果最好,地面增雨量比在最大过冷水区域播撒提高了72.1%。  相似文献
4.
降水性层状云系结构和降水过程的观测个例与模拟研究   总被引:7,自引:7,他引:5  
2004年7月4-6日,在我国东北地区有一次大范围的降雨过程。作者分析了此次层状云降雨的观测资料,包括机载PMS资料、雷达资料以及地面雨强计资料等,并用包含详细微物理过程的一维层状云模式进行了数值模拟,用顾震潮的三层概念模型(把层状云垂直结构分为三层:第一层为冰晶层,第二层为过冷水层,第三层为暖水层)分析了云的结构及降水形成过程。结果表明,这个模型基本反映了降水性层状云的结构和降水产生的物理过程。在第一层中,冰晶的凝华增长很重要,也存在冰晶的碰并过程。在第二层中,冰晶和雪的增长主要是通过凝华过程,Bergeron过程作用很大,但不同时刻Bergeron过程的作用程度不同。第三层中主要有云滴、雨滴和从第二层降落下来以后融化的雪和霰。云的第一层对第二层有播种作用,冰晶层对降水的贡献为7%,过冷水层对降水的贡献为54%,暖水层对降水的贡献为39%,降水的产生中冷云过程作用稍大,但暖云过程也起重要作用。  相似文献
5.
冰雹云中累积区与冰雹的形成的数值模拟研究   总被引:7,自引:7,他引:23  
应用三维冰雹云模式对陕西旬邑地区的一次降雹过程进行模拟,结果表明:冰雹云中存在过冷雨水的累积区,其出现在最大上升气流之上,其中累积的过冷雨水含量随着云的发展而变化.冰雹生长在此累积区内.催化试验结果表明,在过冷雨水的累积区内播撒AgI粒子能取得较好的防雹效果.  相似文献
6.
积云并合在强对流系统形成中的作用   总被引:6,自引:6,他引:5  
付丹红  郭学良 《大气科学》2007,31(4):635-644
利用中尺度非静力平衡模式(MM5V3),模拟研究了积云并合过程在北京2001年8月23日一次产生强降水和冰雹对流天气形成中的作用。研究结果表明,积云并合在此次强中尺度对流系统(MCS)形成中有非常重要作用。整个形成过程经历了从单体并合、积云团并合和强中心并合的多尺度并合过程。首先,相邻孤立对流单体之间通过在中层形成云桥并合成为积云团,接着相邻积云团之间也通过中层云桥并合形成具有多个强中心的中尺度对流系统,最后,中尺度对流系统内强中心实现并合。而强中心并合过程伴随着强降水、大风等剧烈天气的产生。积云下沉气流对于积云并合有着重要作用,由强辐散出流形成的上升气流及与环境风相互作用有利于并合的形成和发展。并合过程导致云内上升-下沉气流增强,对流运动发展加强,有利于水汽转化,形成大量过冷云水和冰相粒子。大量冰晶和霰的形成有利于强降水的产生。  相似文献
7.
层状云降水微物理过程的雨滴分档数值模拟#   总被引:6,自引:6,他引:12  
通过建立层状云雨滴的分档模式,对中国北方常见的三类典型层状云降水形成的微物理过程以及冰粒子在降水形成中的作用进行了数值模拟。结果表明,对于由冰粒子驱动的降水过程,由于高空冰粒子的增长降落表现出一种准周期变化过程,导致与之相关的云水含量,雨水含量也出现准周期性的演变,这种演变在雨滴分档模式中能够较好地反映到降水过程中。  相似文献
8.
针对现行冰雹云参数化模式中假定冰雹谱服从特定的负指数分布,冰雹增长率依赖其加权平均末速度以及粒子间的数浓度转换不守衡等局限性,作者建立和发展了一个包括云滴、云冰、雨滴、雪团、霰和雹的云中主要水成物场及凝结、撞冻等37种主要微物理过程,可用于预测和研究三维强冰雹云降雹过程的冰雹分档模式,模式能够提供在雹云参数化模式中无法提供的关于冰雹增长与分布的信息.研究共分三部分:模式的建立及冰雹的循环增长机制;冰雹的分档分布特征;冰雹产生与增长的微物理过程.第一部分,通过建立模式及模拟一个多单体风暴个例,对多单体中冰雹的增长机制进行了数值模拟研究.  相似文献
9.
贾星灿  郭学良 《大气科学》2012,36(5):995-1008
基于WRF/Chem模式和雾的观测资料,开展了包含和不包含人为污染排放源两种大气背景条件下的数值模拟对比试验,在此基础上探讨了人为污染物对2009年12月1日发生在我国华北和华东地区的一次浓雾天气过程的影响机理。结果表明,在考虑污染排放源时,模式模拟的雾的空间分布和强度变化与卫星、能见度仪和微波辐射计的观测更为接近。污染条件下的边界层结构更有利于雾的形成,人为大气污染物使雾的范围最大增加50%,雾的强度最大增加5倍,平均延长雾持续时间1.5小时。由于人为污染物增加了雾凝结核(FCN)数浓度,进而使雾滴数浓度显著增大,有利于雾的增强。同时,污染物通过影响雾滴的凝结过程和潜热释放过程,对长波辐射降温和湍流过程有重要影响,使边界层的热力和动力结构更有利于雾的增强和发展。污染气体SO2、NOx和NH3的排放产生的二次气溶胶对雾的形成和发展具有重要影响。不考虑这些污染气体排放时,平均雾水含量可降低32%。  相似文献
10.
强雷暴云中电荷多层分布与形成过程的三维数值模拟研究   总被引:5,自引:5,他引:7  
周志敏  郭学良 《大气科学》2009,33(3):600-620
通过建立云物理耦合电过程的冰粒子分档模式, 对北京一次强雷暴天气的云中空间电荷结构分布、 形成机制及放电过程进行了模拟分析研究。结果表明: (1) 云水含量主要通过感应起电来影响云水、 霰粒子之间的电荷转移, 然后再影响空间电荷分布。而包含了雨水后的液水含量主要通过非感应起电在不同含水量条件下的起电机制影响霰粒子同雪粒子 (或冰晶) 碰撞后转移电荷的极性与大小, 从而影响空间电荷结构。 (2) 微物理过程的不均匀性将导致水成物含水量源汇项的不均匀性。而这种不均匀性首先会使得水成物在不同垂直剖面上的分布也不均匀, 从而使得感应、 非感应起电变得更复杂。源汇项的不均匀性还会导致水成物之间因质量转移而产生的电荷转移也不均匀。 (3) 强的上升气流将冰相物携带到较高处, 从而使得水成物间发生电荷转移的高度也比较高。雪粒子在强上升气流上部及两侧区域出现多个含量中心, 霰粒子含量分布相对均匀, 而质量中心向背风侧倾斜。因此, 非感应起电过程主要发生在背风侧的辐散区域, 从而导致空间电荷也主要分布在该区域。强上升气流使得冰相水成物在不同区域出现含量中心, 使得同一冰相物在不同区域携带不同电荷 (尤其是在强风暴的成熟期), 从而使得空间电荷易于出现多层结构。 (4) 由于放电会改变空间电荷结构, 放电通道中的感应电荷会重新分配到各个水成物表面, 所以在微物理过程和动力过程等作用下, 在水成物质量转移过程中发生的电荷转移将会更加复杂, 从而使得空间电荷浓度分布更加复杂。但是该作用的重要性还需要进一步的研究。以上因子均是造成空间电荷多层分布的重要原因。  相似文献
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