一次華北強對流風暴演變機制及其重力波特征研究.pdf

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

2、過程進行了很好地模擬.該風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)強對流發(fā)生的主要天氣系統(tǒng).上游地區(qū)對流引發(fā)的干冷下沉氣流,沿太行山背風面下滑,形成的水躍型下坡風,是觸發(fā)23日凌晨強風暴發(fā)生的直接動力機制.(2)太行山對華北強對流風暴的發(fā)生有重要作用.一方面,地形可引起邊界層風場的變化,包括風垂直切變、下坡氣流和中尺度輻合線,從而對風暴的啟動、組織和移動發(fā)揮作

3、用;另一方面,山脈背風波動和地形產(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,并對下游地區(qū)強對流天氣的發(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)太行山地形強迫和對流是該次MGWs產(chǎn)生的重要機制,對流和切變不穩(wěn)定為重力波的加強和維持提供能量來源.太行山地形作用產(chǎn)生的風場非地轉(zhuǎn)運動,導(dǎo)致低層大氣質(zhì)量、動量重新調(diào)整,從而在對流層低層產(chǎn)生水平輻合、輻散流型和重力波動.強

4、對流上升運動受高層穩(wěn)定層結(jié)阻擋,可以激發(fā)中高層重力波;對流引發(fā)的中層潛熱釋放和濕下沉氣流也使重力波增強.在地形強迫、對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"機制,低層MGWs仍可維持較長時間.(4)在對流初始發(fā)生和雷暴并合階段,對流風暴和MGWs組成一個具有正反饋機制的耦合系統(tǒng),兩者以固定位相關(guān)系傳播,wave-CISK機制使波動和對流共同增強.成熟階段的對流風暴,由于中高層潛熱釋放和濕下沉氣流進一步加強,波動傳播