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利用三维数值云模式和雷达资料四维变分同化技术,通过对6部新一代多普勒天气雷达观测资料进行快速更新循环同化和云尺度数值模拟,初步分析了2009年7月23日发生在华北地区的一次飑线过程的低层动力和热动力影响机制。结果表明,这次飑线过程处在低层中等强度切变的环境条件下,低层环境垂直风切变和冷池相互作用是本次飑线过程维持发展和传播的关键机制。在飑线发展的初期,低层垂直风切变较强,但冷池偏弱,冷池传播速度(C)和垂直于飑线的低层切变分量(ΔU)的比值C/ΔU<1,飑线回波前倾。而此时环境热力条件(对流有效位能较高和自由对流高度较低)对飑线的发展加强起到了积极作用,克服了这种低层切变和冷池不平衡所形成的不利条件。在飑线的加强和成熟阶段,由于对流降水使冷空气不断下沉,从而导致冷池快速加强,使低层切变和冷池强度逐渐达到近似平衡状态(C/ΔU≈1),低层大气处于最强的垂直抬升状态,飑线发展最为强盛,飑线回波直立。随着时间的推移,降水累积效应导致冷池强度明显大于低层切变强度(C/ΔU>1),不利的形势导致飑线逐渐趋于消散,飑线回波明显变宽、后倾,回波顶高显著下降。对模拟结果的定性分析和定量计算均表明,影响这次飑线过程发展维持的低层垂直风切变和冷池相互作用机制与Rotunno和Weisman等用来解释飑线发展演变的RKW理论一致。另外,模拟结果显示,低层0—3km风切变对飑线的发展维持最为重要,但是0—6km的中层风切变也有正面作用,特别是在飑线发展旺盛阶段,应该考虑其影响。 相似文献
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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
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利用多普勒雷达变分分析系统,结合局地非常规观测资料,对北京两次雷暴过程,即2008年8月14日湿雷暴(伴有强降水,简称"814")和8月24日干雷暴(弱降水,简称"824")形成的环境物理条件进行了较深入的对比分析,结果表明:(1)影响"814"的天气系统,主要是高层500 hPa稳定的东北冷涡槽和与之配合的850 hPa切变线,850 hPa以下整层空气湿润,北京位于比湿值大于12 g·kg-1和地面相对湿度大于90%湿舌区,中低层具有由湿度差动平流引起的对流不稳定;"824"高层盛行平直的偏西风,低层有反气旋,地面有冷锋快速过境,850 hPa以下整层空气十燥,北京处于比湿小于6 g·kg-1和相对湿度小于30%区,中低层有明显的温度差动平流.(2)"814"北京上空存在较强的整层垂直风切变,500～1500 m风向随高度有明显顺转,增强低层暖湿人流,有利于雷暴迅速组织发展,整层合成风小,雷暴移速慢;"824"则相反,垂直风切变弱,没有明显的低层暖湿人流,不利于雷暴组织加强,整层合成风大,促使对流系统快速东移.(3)"814"是一次多单体雷暴相互影响,并相继碰撞合并的湿雷暴群事件,上游雷暴降水产生强的冷池出流与前方低层偏东风暖湿气流形成辐合线,迫使暖湿气流抬升,加上强热力不稳定和垂直风切变,有利于新对流单体产生,而多个雷暴冷池出流形成的阵风锋之间的相互碰撞,进一步加剧了这种不稳定,导致冷池之间雷暴新生或加强;"824"是一次伴随冷锋的线状对流系统快速东移过程,上游雷暴冷池出流阵风锋前沿没有明显的偏东风暖湿气流配合,缺少中尺度抬升机制和暖湿人流,新生雷暴难以生成和发展. 相似文献
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利用三维数值云模式和雷达资料四维变分(4DVar)同化技术,通过对京津冀地区4部新一代多普勒天气雷达观测资料进行快速更新同化和云尺度模拟,初步分析了弱天气系统强迫下两次发生在北京地区对流风暴的低层动力和热力影响机制.这两次风暴过程处于弱天气系统强迫和弱层结背景下,局地冷池和环境风场的相互配合是造成山上对流风暴是否能够顺利传播下山的关键机制.起初,两个个例平原局地热、动力不均衡形成平原冷池,而冷池的“障碍物”作用进而阻碍环境风场的传播配置.在此机制下,导致在冷池东南边缘形成较强的辐合上升、垂直风切变和螺旋度.在6月26日个例中,由于冷池强度较强且位置偏南,因此阻断了东南暖湿气流向山区的输送,形成由平原至山区的辐散区使得山区的对流风暴不断减弱.但是,随着已经消散的对流风暴下沉气流,覆盖至冷池边缘东南气流上空形成了较强的风切变和垂直螺旋度,进而促使在冷池边缘形成新的对流风暴.而且,在新对流风暴生成后,由于平原地区整体切变强度较弱,因此形成了冷池扩张强度大于对流风暴传播速度的态势.这种配置会切断暖湿入流,从而导致对流风暴快速消亡.对于8月1日个例,冷池位置偏北,因而不受冷池阻挡作用的偏南风在山脚形成较强的辐合上升,同时与下山的偏西风形成明显辐合上升区,有利于山区对流风暴的不断增强;进而,受此影响,山上风暴降水产生若干冷池,新生冷池和原有冷池的相互挤压,在迫使中、北部风暴增强的同时,最终也导致这些风暴互相靠近,最终合并组织成带状对流系统.同时,北部冷池边缘形成的辐合带也为对流风暴向山下传播提供有利条件,而回波产生的冷池进一步增强,并明显扩展.低层风场指示冷池出流(阵风锋)更加强烈且存在明显的“前冲”特征,显现出部分飑线系统的热动力特征.但是由于此时平原地区处于弱切变环境中,风切变强度不能与冷池出流强度相平衡,同样冷池扩展将领先于对流风暴移动,切断东南暖湿入流,导致原有风暴快速减弱.在文章的最后,基于观测和模拟结果,对比分析这两个个例,初步得出了与对流风暴传播下山发展演变密切相关的低层热、动力配置概念模型. 相似文献
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针对2012年7月13—14日一次发生在高空槽前暖湿环境中产生短时强降水和7—9级雷雨大风的夜间弓形回波系统，进行了天气过程分析和数值模拟，发现弓形回波系统由两个多单体雷暴合并发展，强降水特征明显，在弓形回波的弓形顶点经过的浙江北部的嘉兴到上海青浦、宝山等一线出现了长距离的直线大风。分析表明，在整层湿度较大的环境中，来自对流系统南侧的中高层干暖气流卷入，加强了雷暴中降水的蒸发冷却作用，导致雷暴中的下沉运动明显增强，是产生长距离直线大风的关键环境因素；弓形回波系统后侧维持向前、向下倾斜的后侧入流急流，与雷暴内的下沉运动共同作用增强了风暴前侧的气压梯度，是产生此次弓形回波大风的主要原因；强低空环境风垂直切变阻止了冷池快速离开风暴主体，弓形回波前侧的阵风锋与低层环境风垂直切变形成的匹配涡对使得前侧新生对流垂直发展，是该弓形回波系统发展、维持的关键机制。 相似文献
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本文基于多普勒雷达变分同化分析系统（VDRAS）反演的对流层低层热力和动力场,并结合多种稠密观测资料,对北京地区2009年7月22日一次弱天气尺度强迫下雷暴在山区和平原增强的机理进行了较深入的分析。研究结果表明：雷暴过程受大尺度天气系统影响不明显,对流前期地面弱冷锋,是此次雷暴新生的触发机制,高层冷平流、低层偏南暖湿气流的稳定维持和对流不稳定能量的聚集是本次雷暴增强的必要条件。雷暴从河北北部移进北京西北山区后,在下山和到达平原地区时,经历了两次明显的发展增强阶段。雷暴第一阶段下山增强,地形强迫起着主要作用,具体表现在三个方面：（1）地形斜坡使得雷暴冷池出流下山加速与稳定维持的偏南气流形成了强的辐合区;（2）地形抬升使得偏南暖湿入流强烈地上升,从而加剧了对流的发展;（3）地形抬高了冷池出流高度,使得出流与近地面偏南气流构成随高度顺转的低层垂直风切变,低层暖空气之上有冷平流叠加,使得雷暴前方的动力和热力不稳定增强。雷暴第二阶段在平原地区再次增强的主要原因是：组织完好的雷暴到达平原地区后,其冷池与低层暖舌在城区（朝阳地区）的对峙,产生了强的扰动温度梯度;强的冷池出流与势力相当的偏南暖湿气流相互作用产生了强的辐合上升气流,并与下沉气流在较长时间内共存;冷池出流形成的负涡度与低层切变产生的正涡度达到近似平衡状态。运用RKW理论,三者导致雷暴前方低层的辐合抬升最强,最有利于雷暴的维持发展。 相似文献
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利用2009年6月3~4日一次产生大风、冰雹强对流天气的飑线个例进行数值试验,研究整层水汽含量及其垂直分布对中尺度对流系统的发生发展过程、组织类型和强度等的影响。本文的试验表明环境场中不同的水汽含量和垂直分布,会影响下沉气流和冷池的强度,从而影响对流的组织形态、维持时间和强度。整层水汽试验表明,增加(减少)水汽,对流增强(减弱),冷池和雷暴高压增强(减弱)导致大风增强(减弱)。增加水汽越多发展阶段冷池强度越强,最大风速越强,但成熟阶段后期冷池减弱的越快,层状云区的后部入流减弱,不利于雷暴大风的出现和维持。不同层次水汽试验表明,在保持整层水汽含量不变的情况下,线状对流和雷暴大风易发生在中层干、下层湿的环境中,这种层结条件对雷暴高压的增强有重要作用,但不利于整个对流系统的长时间维持。 相似文献
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利用三维数值云模式和雷达资料四维变分(4DVar)同化技术,通过对4部新一代多普勒天气雷达探测资料进行快速更新同化和云尺度模拟,初步分析了2009年8月1日发生在北京地区的一次短生命史、突发性增强风暴的低层动力和热力影响机制。此次风暴过程处于弱天气尺度背景和弱层结背景下,冷池和低层环境风场相互作用是造成山上对流风暴增强传播下山的关键机制,而风暴的短生命史和平原地区上空弱风垂直切变环境有关:在对流风暴产生的初期,由于平原地区局地热力、动力场分布的差异,在平原地区西部近地面形成冷池结构,而冷池的“障碍物”作用进而阻碍环境风场的传播。在此机制下,导致在冷池东南边缘附近形成辐合中心、较强的低层水平风垂直切变和全螺旋度大值中心,有助于风暴传播下山。在风暴临近山边阶段,平原地区原有冷池的“绕流”等机制仍然有助于形成有利于主体风暴传播下山增强的近地面辐合中心、强低层水平风垂直切变和全螺旋度大值中心等环境。此外,随着山上风暴降水产生若干冷池,由于风暴形成的阵风锋抬升作用以及新生冷池与老冷池的逐渐发展并相互靠近,使冷池之间暖空气不断抬升,在冷池之间低层形成较强的辐合中心、全螺旋度大值中心。并且,由于冷池边缘的热力场分布不均匀,同样在冷池边缘形成较大扰动气压和扰动温度,增大了垂直加速度,在冷池之间中高层形成上升气流区,这些机制使北部风暴重新增强和新生风暴产生的同时,最终也导致这些风暴互相靠近,合并组织成带状回波。风暴在平原传播阶段,带状回波产生的冷池进一步增强,并明显扩展。低层风场指示冷池出流(阵风锋)更加强烈且存在明显的“前冲”特征,显现出部分飑线系统特征。但是,由于此时平原地区处于弱风垂直切变环境,此时冷池强于低层风垂直切变,即冷池产生的负涡度大于低层风垂直切变产生的正涡度,因此,冷池前沿的上升气流向后倾斜并导致阵风锋逐渐离开主体风暴,不利于沿着出流边界形成新的对流单体,从而不利于维持对流风暴系统的发展传播。随后,阵风锋和前方东南气流交汇,形成新的孤立单体。并且,基于模拟结果计算了与对流系统发展密切相关的全螺旋度、风垂直切变。结果显示,风垂直切变(尤其是0—3 km)和全螺旋度与风暴发生和传播位置及强度相关性较高,反映出模拟量对带状回波风暴过程具有较好的指示意义。 相似文献
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2012年7月12—13日中国鄂东北连续2 d出现特大暴雨,过程最大总雨量达600 mm。重点利用卫星、雷达和地面自动气象站观测资料等,分析了7月12日大别山西南侧极端强降水型中尺度对流系统的发生发展过程、结构和传播特征等。研究表明:(1)鄂东北特大暴雨是由一个向后传播-准静态α中尺度强对流系统(后向建立中尺度对流系统)产生的。(2)该类型中尺度对流系统频发于鄂东北地区,与鄂东北东侧大别山脉对雷暴冷池的阻挡有密切关系。主要表现在,大别山山脉对雷暴冷池的阻挡导致冷空气在山前堆积并形成回流,回流使中尺度对流系统传播由向下风方转为向上风方。(3)向后传播方式演变的中尺度对流系统因少动或因列车效应明显,常在山前一定距离内产生极端强降水。(4)雷暴冷池向上风方运动导致对流单体向后向传播,是指状对流云团形成的重要机制之一。 相似文献
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本文应用多种常规观测资料和非常规观测资料,以两个强度差异较大的台风(201409号台风威马逊和200606号台风派比安)在内陆造成的台前飑线为研究对象,从飑线产生的实况、大尺度环流背景及飑线不同阶段进行分析,重点以飑线初生阶段的环境条件和成熟阶段的地面中尺度特征、垂直结构进行对比分析。分析结果表明:(1)"威马逊"飑线主要是台风倒槽和副热带高压(以下简称"副高")的相互作用引起的;而"派比安"飑线则是由台风倒槽、副高、西风槽相互作用引起的;两次过程副高位置的不同造成台风外围东南急流位置的差异,"派比安"飑线过程中东南急流更有利于飑线的持续。(2)飑线初生阶段,充沛的水汽来源、明显的条件不稳定、不稳定能量的积累、对流抑制能量的减小均为飑线的初生提供了有利的条件,地面辐合线使得离散的对流单体组织发展成飑线;而水汽条件、地面辐合线位置的差异导致了两次飑线初生位置的不同;对流有效位能(CAPE)、对流抑制位能(CIN)差异预示着"派比安"飑线过程对流发展潜势强于"威马逊"飑线过程。(3)飑线成熟阶段:由地面温压场特征分析出"派比安"飑线冷池中心比"威马逊"飑线更明显;垂直动力结构更有利于强对流的产生和发展。(4)西风槽底部和台风倒槽顶部在湘北的结合,使得已衰减的"派比安"飑线再次增强发展形成Ⅱ阶段飑线。(5)和以往研究的西风带飑线相比,这两次飑线过程并没有分析出那么强的"雷暴高压"、正变压,但有冷池、明显的温度梯度、气压梯度,低层的垂直风切变主要是由风的方向变化所导致。 相似文献