本文關鍵詞：中國東部一次颮線過程的微物理結構分析和數(shù)值模擬

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【摘要】：颮線系統(tǒng)是影響我國降水的主要天氣系統(tǒng)之一,是一種高度組織化的中尺度對流系統(tǒng),其引發(fā)的災害常造成巨大的損失。統(tǒng)計結果表明,由于獨特的氣候條件和復雜的下墊面特征,江淮地區(qū)的颮線降水發(fā)生頻率非常高,影響最為嚴重。以往國內外研究多關注颮線的動力和熱力結構,對颮線微物理結構的研究相對較少。由于微物理結構的研究對于提升颮線預報精度有很大的指導意義,因此本研究基于國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃)項目"突發(fā)性強對流天氣演變機理和監(jiān)測預報技術研究"(OPACC)中野外觀測試驗獲取的雙偏振雷達資料,分析了中國東部一次颮線過程的微物理結構演變特征,揭示中國東部颮線降水獨特的微物理特征,主要結論如下:首先,結合南京大學雙偏振雷達(反射率因子Z,差分反射率因子ZDR,比差分相位KDP和相關系數(shù)ρhv)和地面雨滴譜儀,分析本次颮線過程不同區(qū)域和不同階段的微物理結構和演變特征,促進對中國東部地區(qū)颮線微物理特征的認識。根據(jù)雷達反射率因子和降水率的分類方法,將颮線劃分為對流區(qū)(C)、過渡區(qū)(T)和層云區(qū)(SS),其中對流區(qū)又分為颮線前端(LE)、對流中心(CC)和颮線后端(TE)。颮線的整個生命期被劃分為初生期,發(fā)展期,成熟期和衰亡期四個階段。水平結構顯示,颮線從初生期發(fā)展至成熟期是一個雨滴譜(DSD)特征從大陸性對流到海洋性對流演變的過程。與以往學者觀點不同的是,本次颮線DSD的特征不僅取決于地理位置的緯度和海陸性,而是隨著颮線生命期的演變過程中不斷發(fā)生變化的,在成熟期表現(xiàn)為海洋性對流特征。其次,定量分析了颮線的垂直結構和微物理過程。垂直結構顯示,本次颮線ZDR柱與Z柱的位置不吻合,(中等的Z和較大的ZDR)表明颮線前端(LE)由低濃度的大雨滴組成,主要是由于粒子下落過程中因尺寸大小造成的排序結果。KDP柱與Z柱的吻合表明了颮線對流區(qū)中心(CC)是由高濃度的中等粒徑雨滴構成。另外。融化層以下的液態(tài)水含量是融化層以上冰態(tài)水含量的三倍,同時本次颮線過程有較低的云底高度(～0.68km)和較高的融化層高度(～5km),進一步說明環(huán)境有著深厚的暖云層,而且暖雨過程在發(fā)揮著較為重要的作用。最后,利用ARPS模式3DVAR同化并模擬本次颮線,對比分析Milbrandt,J.A和M.K.Yau提出的單參數(shù),雙參數(shù)和三參數(shù)的微物理方案對本次颮線個例的模擬效果,發(fā)現(xiàn)不同的微物理方案對颮線的模擬影響比較大,表明颮線對流的預報依賴于微物理方案的選取。其中,三參數(shù)方案能夠成功地將颮線對流從初生期,發(fā)展期,成熟期到消散期的結構和演變特征較準確的模擬出來,表明三參數(shù)微物理方案更準確的反映了實際的微物理過程。雖然三參數(shù)方案與實際情況較為接近,但是仍然與觀測情況有差別,比如層云區(qū)范圍模擬偏小,不真實等,說明對于中國東部颮線降水的模擬,其微物理方案需進一步改進。
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P458.1

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