一次華北強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴演變機(jī)制及其重力波特征研究.pdf

1、利用非靜力平衡模式(MM5v3.5),對(duì)2001年8月22-23日發(fā)生在華北地區(qū)的一次強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴過程進(jìn)行了數(shù)值模擬.將模擬的云、風(fēng)、壓場(chǎng)和降水與實(shí)況資料進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn),在控制模擬效果較為理想的情況下,結(jié)合衛(wèi)星、Doppler雷達(dá)觀測(cè)和常規(guī)天氣資料,對(duì)整個(gè)對(duì)流風(fēng)暴的發(fā)展演變過程進(jìn)行分析,并著重對(duì)強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴發(fā)生演變的熱力、動(dòng)力機(jī)制以及重力波特征進(jìn)行了研究.主要結(jié)論如下:(1)利用恰當(dāng)?shù)奈锢矸桨负唾Y料處理方法,MM5模式對(duì)該次強(qiáng)風(fēng)暴的發(fā)生、演變

2、過程進(jìn)行了很好地模擬.該風(fēng)暴是在以西北氣流為主導(dǎo)的環(huán)流背景下產(chǎn)生的,低層增溫,中高層降溫和整層增濕是造成層結(jié)不穩(wěn)定的重要原因.低層橫槽切變是引發(fā)強(qiáng)對(duì)流發(fā)生的主要天氣系統(tǒng).上游地區(qū)對(duì)流引發(fā)的干冷下沉氣流,沿太行山背風(fēng)面下滑,形成的水躍型下坡風(fēng),是觸發(fā)23日凌晨強(qiáng)風(fēng)暴發(fā)生的直接動(dòng)力機(jī)制.(2)太行山對(duì)華北強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴的發(fā)生有重要作用.一方面,地形可引起邊界層風(fēng)場(chǎng)的變化,包括風(fēng)垂直切變、下坡氣流和中尺度輻合線,從而對(duì)風(fēng)暴的啟動(dòng)、組織和移動(dòng)發(fā)揮作

3、用;另一方面,山脈背風(fēng)波動(dòng)和地形產(chǎn)生的不平衡氣流,有利于中尺度重力波(MGWs)的產(chǎn)生和維持,并對(duì)下游地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)展產(chǎn)生影響.太行山地形觸發(fā)的華北MGWs與美國(guó)中西部高原引發(fā)的MGWs具有相似的地形作用特征.(3)太行山地形強(qiáng)迫和對(duì)流是該次MGWs產(chǎn)生的重要機(jī)制,對(duì)流和切變不穩(wěn)定為重力波的加強(qiáng)和維持提供能量來(lái)源.太行山地形作用產(chǎn)生的風(fēng)場(chǎng)非地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致低層大氣質(zhì)量、動(dòng)量重新調(diào)整,從而在對(duì)流層低層產(chǎn)生水平輻合、輻散流型和重力波動(dòng).強(qiáng)

4、對(duì)流上升運(yùn)動(dòng)受高層穩(wěn)定層結(jié)阻擋,可以激發(fā)中高層重力波;對(duì)流引發(fā)的中層潛熱釋放和濕下沉氣流也使重力波增強(qiáng).在地形強(qiáng)迫、對(duì)流和切變氣流提供波能供給的情況下,即使大氣層結(jié)不具有"波道"機(jī)制,低層MGWs仍可維持較長(zhǎng)時(shí)間.(4)在對(duì)流初始發(fā)生和雷暴并合階段,對(duì)流風(fēng)暴和MGWs組成一個(gè)具有正反饋機(jī)制的耦合系統(tǒng),兩者以固定位相關(guān)系傳播,wave-CISK機(jī)制使波動(dòng)和對(duì)流共同增強(qiáng).成熟階段的對(duì)流風(fēng)暴,由于中高層潛熱釋放和濕下沉氣流進(jìn)一步加強(qiáng),波動(dòng)傳播