【摘要】：江淮地區(qū)強對流天氣頻發(fā),對流類型多、致災(zāi)性強,近年來其極端性呈現(xiàn)增強趨勢。強對流天氣地域性特征明顯,目前針對江淮地區(qū)強對流天氣的研究,尤其是關(guān)于不同環(huán)流背景下對流類型及對流發(fā)展差異的研究,還缺乏系統(tǒng)性的分析。本文針對江淮地區(qū)強對流天氣頻發(fā)、多樣、致災(zāi)嚴(yán)重等特點,采用多源觀測與分析資料,通過數(shù)值模擬手段,結(jié)合江淮地區(qū)強對流天氣發(fā)展的多樣性特征,在較全面地分析了江淮地區(qū)強對流天氣的氣候特征、歸納提煉強對流天氣天氣學(xué)分型,及不同天氣型下環(huán)境與風(fēng)暴特征等工作基礎(chǔ)上,通過典型個例,較為深入地研究了冷渦背景、副高邊緣梅雨期、及臺風(fēng)背景下冰雹、龍卷和短時強降水等高致災(zāi)性強對流天氣發(fā)生發(fā)展過程中的天氣學(xué)機理和對流風(fēng)暴特征,并采用數(shù)值模擬手段著重分析了對流風(fēng)暴結(jié)構(gòu)與強度對環(huán)境條件的敏感性,最后在理論研究的基礎(chǔ)上,開展基于對流環(huán)境參數(shù)的強對流天氣o[勢和分類預(yù)報方法研究,主要結(jié)論如下:1.通過對江淮地區(qū)各類強對流天氣的氣候分析,較系統(tǒng)全面地研究了江淮地區(qū)強對流天氣的多樣性特征,歸納提煉了江淮地區(qū)產(chǎn)生強對流天氣五種典型天氣型,即槽前型、冷渦(槽)后型、副高邊緣型、副高控制型和熱帶系統(tǒng)型,研究了不同天氣背景所伴生的各類強對流天氣發(fā)生地域與頻率差異。2.揭示了不同天氣型所伴生的各類強對流天氣發(fā)生地域與頻率差異,以及各類強對流天氣對流風(fēng)暴結(jié)構(gòu)的差異性特征,源于不同天氣型所對應(yīng)的天氣系統(tǒng)配置和大氣溫濕、動力等環(huán)境條件。3.通過典型個例深入分析了冷渦背景、副高邊緣梅雨期、及臺風(fēng)背景下冰雹、龍卷和短時強降水等江淮地區(qū)常見且高致災(zāi)性強對流天氣觸發(fā)、發(fā)展機理的共性和差異性。(1)揭示了冷渦背景下對流層中高層冷渦后部的偏北風(fēng)擾動所引導(dǎo)的冷平流對不穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)建的作用,地面輻合系統(tǒng)(輻合線或中尺度氣旋)對強對流天氣的觸發(fā)與相互反饋機制,以及該背景下不同季節(jié)對流系統(tǒng)發(fā)展過程熱動力環(huán)境的差異性。(2)針對江淮地區(qū)多發(fā)的梅雨期龍卷的研究發(fā)現(xiàn),其形成條件在中尺度渦旋環(huán)境、不穩(wěn)定層結(jié)條件、低層垂直風(fēng)切變條件、水汽條件、不穩(wěn)定能量,以及超級單體風(fēng)暴結(jié)構(gòu)特征等多方面都表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)囊恢滦?同時在部分壞境條件和結(jié)構(gòu)特征上也表現(xiàn)出區(qū)別于其它強對流天氣的共性特征。(3)研究了臺風(fēng)影響不同階段降水期間對流發(fā)展的差異,期間冷空氣是否參與至關(guān)重要,冷空氣侵入一方面可促進(jìn)對流不穩(wěn)定層結(jié)的發(fā)展,另一方面與臺風(fēng)低壓倒槽內(nèi)輻合抬升的暖濕氣流交匯,可造成中層鋒生,并通過低層風(fēng)場的擾動,促使局地輻合和氣旋性渦度增強,觸發(fā)中小尺度對流系統(tǒng),導(dǎo)致局地降水及對流迅速發(fā)展。4.通過敏感性試驗初步揭示對流風(fēng)暴發(fā)展及其結(jié)構(gòu)對環(huán)境風(fēng)及水汽的改變表現(xiàn)出較高的敏感性。對流層低層水汽的變化對初始階段的對流強度及對流發(fā)展速度有明顯影響。中低層環(huán)境風(fēng)的增強將促進(jìn)對流發(fā)展,中層風(fēng)場增大有利于對流風(fēng)暴中層旋轉(zhuǎn)加強,風(fēng)暴尺度減小、對流發(fā)展更強烈。低層風(fēng)場的發(fā)展有利于風(fēng)暴低層次級環(huán)流及入流一側(cè)中低層氣旋性渦度的發(fā)展。5.在揭示不同類型強對流天氣產(chǎn)生的物理機制和生成環(huán)境差異性特征的基礎(chǔ)上,引入、改進(jìn)模糊數(shù)學(xué)、灰色系統(tǒng)理論和經(jīng)濟學(xué)等有關(guān)理論方法,并采用多目標(biāo)決策的相對偏差模糊矩陣評價技術(shù)、概率匹配技術(shù),逐日滑動技術(shù)等,有效解決了對流參數(shù)篩選過程中的權(quán)重分配問題,消除了對流參數(shù)區(qū)域和季節(jié)間的氣候差異性,并結(jié)合中尺度數(shù)值模式建立了強對流天氣o[勢和分類預(yù)報系統(tǒng)。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P44
【圖文】：

的幾種典型天氣模型的主要特征和空間配置。逡逑２．邋３．邋１槽前型逡逑圖２．１給出槽前型背景下天氣系統(tǒng)空間配置。此時，副熱帶高壓（以下簡稱副高）逡逑位置偏南，１２０°Ｅ的副高脊線位于２０°Ｎ以南，江淮地區(qū)處于５００ｈＰａ東移西風(fēng)槽前，７００ｈＰａ逡逑對應(yīng)有高空槽，８５０ｈＰａ上江淮地區(qū)有切變線相配合，切變線上或伴有低渦活動，且低渦逡逑常位于５００ｈＰａ高空槽前，槽前正渦度平流有利于低渦發(fā)展。高空槽前或切變線南側(cè)對逡逑流層低層存在一支較強的西南風(fēng)急流或偏南風(fēng)大值區(qū)（風(fēng)速尚未達(dá)到急流標(biāo)準(zhǔn)，８５０ｈＰａ逡逑風(fēng)速彡１０ｍ／ｓ，７００ｈＰａ風(fēng)速彡１２ｍ／ｓ），為江淮地區(qū)輸送充沛的水汽。地面上，江淮地區(qū)逡逑處于自西南地區(qū)東伸的低壓倒槽中，倒槽中或有氣旋發(fā)展，為對流天氣的產(chǎn)生提供有利逡逑的輻合抬升條件。在這種環(huán)流背景下，江淮地區(qū)５００ｈＰａ及以下處于槽前或切變線南側(cè)逡逑的偏南氣流中

有時也會出現(xiàn)局地短時強降水天氣、偶見龍卷。逡逑．邐圖２．２是這種天氣背景下的概念模型。東北（華北）地區(qū)有低渦（槽），低渦（槽）邐．逡逑后部有冷中心（槽）相配合，低渦深厚，氣旋性環(huán)流有時甚至自對流層低層達(dá)對流層上逡逑層的２００ｈＰａ。５００ｈＰａ上，江淮地區(qū)處于冷渦（槽）后部的西北氣流中，７００ｈＰａ同樣位逡逑于冷渦（槽后）的西北氣流中。８５０ｈＰａ上江淮地區(qū)或位于槽底部的偏西氣流中，但溫度逡逑場與高度場配置與中高層相反，８５０ｈＰａ及以下的低渦與東伸的暖舌（暖區(qū)）相配合，由逡逑此形成上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)。地面上天氣系統(tǒng)較弱，江淮地區(qū)處于較為寬廣的低壓區(qū)逡逑內(nèi)，地面風(fēng)場中或有輻合線形成，或有中尺度低壓活動。５００ｈＰａ渦（槽）后有冷平流南逡逑下，在江淮上空形成西北急流或西北風(fēng)明顯增強形成一支顯著西北氣流，促進(jìn)層結(jié)不穩(wěn)逡逑定發(fā)展及深層垂直風(fēng)切變的增強

圖２．３江淮地區(qū)強對流天氣概念模型（副高邊緣型）逡逑副高邊緣型是江淮地區(qū)強對流天氣發(fā)生頻率最多的天氣型，常出現(xiàn)在６月中下旬至逡逑７月上旬的梅汛期。其主要環(huán)流特征如圖２．３。隨著副高逐漸增強，暖濕氣流發(fā)展并向北逡逑推進(jìn)。５００ｈＰａ上，１２０0Ｅ副高脊線位于２１？２７°Ｎ范圍內(nèi)，副高５８８ｄａｇｐｍ西界伸展至逡逑大陸，此時江淮地區(qū)處于５８４－５８８ｄａｇｐｍ附近。中緯度地區(qū)有西風(fēng)槽東移，７００ｈＰａ及．逡逑８５０ｈＰａ伴隨有槽或切變線，切變線上或有低渦活動，江淮地區(qū)處于槽前或切變線南側(cè)的逡逑西南或偏南氣流中，水汽充沛。地面上，江淮地區(qū)處于低壓區(qū)中，低壓區(qū)內(nèi)或有靜止鋒逡逑存在，靜止鋒上有時伴隨有氣旋生成，為強對流天氣的出現(xiàn)提供有利的抬升條件。逡逑這種天氣型中，江淮地區(qū)處于副高邊緣，暖濕氣流強盛，水汽充沛，濕層深厚，大逡逑氣溫濕狀態(tài)較之前有明顯改變，對流能量更為豐富，因此降水期間對流性較強，常伴有逡逑短時強降水、雷暴大風(fēng)天氣

本文編號：2773945