本文關(guān)鍵詞：黃淮中西部深對流云的演變規(guī)律和組織結(jié)構(gòu)

  更多相關(guān)文章： 深對流云 MCS 對流合并 后向發(fā)展 結(jié)構(gòu)特征 形成機(jī)制 概念模型

【摘要】：本文利用衛(wèi)星多通道產(chǎn)品和深對流識別技術(shù),對黃淮中西部(110—1180E,30—370N)深對流云的發(fā)展演變規(guī)律、天氣意義及中尺度對流系統(tǒng)(Mesoscale Convective System,簡稱MCS)的時空分布、生命史和尺度特征進(jìn)行研究；在統(tǒng)計分析基礎(chǔ)上,綜合利用多種常規(guī)、非常規(guī)資料、雷達(dá)四維變分同化反演(4DVAR)和WRF模式輸出產(chǎn)品,采用中尺度分析、合成分析、診斷分析及數(shù)值模擬技術(shù),開展了MCS的分類研究,包括：不同類型MCS的發(fā)展、移動規(guī)律和強(qiáng)對流天氣特征及典型MCS的結(jié)構(gòu)特征、形成機(jī)制,MaCS的多尺度概念模型,取得了一些有意義的研究成果。黃淮中西部深對流云的空間分布明顯受氣候帶和地勢影響,不同地區(qū)深對流活動具有不同的天氣意義,其月際變化有波動性和北進(jìn)、南退特征。豫北單峰型深對流日變化具有熱對流特征,并表現(xiàn)出向東南方向傳播的規(guī)律,沿淮及以南地區(qū)雙峰型深對流日變化明顯受天氣系統(tǒng)驅(qū)動。黃淮中西部的MCS具有明顯地域性特征,可分為圓形MaCS、 MβCS和帶狀MaCS、MβCS。各類MCSs生消、發(fā)展方式、移動規(guī)律各具特征。高空分流區(qū)是MCS發(fā)展的主要風(fēng)場環(huán)境。除帶狀MβCS外,其它3類均可出現(xiàn)80mmm/h以上較強(qiáng)降水,降水強(qiáng)度與MCS尺度關(guān)系不大。帶狀MCS更易出現(xiàn)雷暴大風(fēng)、冰雹強(qiáng)對流天氣。MCS發(fā)展初期在雷達(dá)上表現(xiàn)為γ或β尺度的強(qiáng)對流單體、多單體風(fēng)暴,旺盛發(fā)展至成熟期對流合并頻繁,形態(tài)復(fù)雜,成熟期易出現(xiàn)線狀對流系統(tǒng)。對流合并與低層動力場的合并發(fā)展關(guān)系密切。對流初生和系統(tǒng)旺盛發(fā)展期產(chǎn)生的對流天氣最明顯。低空西南急流為MαCS的形成發(fā)展提供必要的水汽、能量,干冷空氣入侵、強(qiáng)的中低層暖濕氣流強(qiáng)迫及地面中尺度氣旋和輻合線提供對流觸發(fā)條件；急流輻合區(qū)的寬度和走向以及低空切變線(槽)、渦旋及濕區(qū)(相對濕度超過80%)的分布或形態(tài)特征決定MCS的形態(tài)。MβCS的形成發(fā)展一般無低空急流參與,輻合線或干冷空氣入侵是其形成發(fā)展的觸發(fā)條件。典型個例中,MCSs均形成于CAPE超過1000J/kg的高對流不穩(wěn)定能量條件下,濕區(qū)結(jié)構(gòu)和垂直風(fēng)切變的差別導(dǎo)致對流天氣強(qiáng)度和類型的差別。低槽(渦)切變型圓形MaCS形成環(huán)境的K指數(shù)、整層可降水量PW、垂直風(fēng)切變及SWEAT指數(shù)較高,而副高邊緣型的CAPE、θse85、SI指數(shù)較高。帶狀MaCS明顯的后向發(fā)展源于冷空氣的推進(jìn)方式。不同類型的MCS、處于不同發(fā)展階段的MCS及系統(tǒng)不同部位的動力、熱力結(jié)構(gòu)及對流觸發(fā)機(jī)制不同。PECS中部較高的CAPE、0-2km低空風(fēng)切變和強(qiáng)天氣威脅指數(shù),有利于強(qiáng)降水發(fā)生,尾部較高的0-6km垂直風(fēng)切變、θ se85及較低的抬升指數(shù)(LI)有利于雷暴大風(fēng)的產(chǎn)生。具有相似形態(tài)特征的MβCS的環(huán)境的差異會導(dǎo)致對流結(jié)構(gòu)和強(qiáng)對流天氣不同,PW較大,0℃層較高時易出現(xiàn)強(qiáng)降水,輻合層低而薄,或干濕層交替分布時易出現(xiàn)風(fēng)雹類強(qiáng)對流。初始對流一般在高能舌內(nèi)或其西北側(cè)能量鋒區(qū)前沿發(fā)展,低層干冷空氣入侵導(dǎo)致系統(tǒng)加強(qiáng)。發(fā)展旺盛的MaCS系統(tǒng)一般具有中低層輻合、正渦度區(qū)深厚,高層輻散強(qiáng),垂直上升運動從邊界層一直伸展到對流層頂?shù)奶卣�。地面中尺度氣旋擾動和輻合線不僅具有對流觸發(fā)作用,而且具有組織對流的作用,中尺度氣旋擾動中心與系統(tǒng)低亮溫中心對應(yīng)。低渦切變型MCC的數(shù)值模擬研究表明：在系統(tǒng)發(fā)展期,后發(fā)展的單體接近先發(fā)展的單體時,對流合并首先在中層發(fā)生,同時,兩個單體內(nèi)的垂直上升運動合并加強(qiáng),后發(fā)展的單體爆發(fā)性發(fā)展,而先發(fā)展的單體衰亡。敏感性試驗揭示了地形對MCS的發(fā)展及降水強(qiáng)度、落區(qū)具有明顯影響。
【關(guān)鍵詞】：深對流云 MCS 對流合并 后向發(fā)展 結(jié)構(gòu)特征 形成機(jī)制 概念模型
【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】：2015
【分類號】：P445
【目錄】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 第一章 緒論11-26
• 1.1 現(xiàn)狀及研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展12-24
• 1.2.1 深對流云和MCS的識別12-13
• 1.2.2 深對流日變化的地域特征13-15
• 1.2.3 MCS的活動規(guī)律15-17
• 1.2.4 MCS的多尺度結(jié)構(gòu)特征17-19
• 1.2.5 MCS的形成和發(fā)展19-22
• 1.2.6 MCS的暴雨和強(qiáng)對流天氣特征22-24
• 1.3 主要研究內(nèi)容24-26
• 1.3.1 問題的提出24
• 1.3.2 研究內(nèi)容及論文框架24-26
• 第二章 資料和方法26-33
• 2.1 主要資料26-28
• 2.1.1 靜止衛(wèi)星觀測資料26
• 2.1.2 強(qiáng)對流天氣監(jiān)測資料26-27
• 2.1.3 MICAPS格式的常規(guī)和自動站觀測資料27
• 2.1.4 NCEP再分析資料27-28
• 2.1.5 多普勒雷達(dá)資料28
• 2.2 主要技術(shù)方法28-33
• 2.2.1 深對流云的識別28-29
• 2.2.2 合成分析29
• 2.2.3 訂正探空29
• 2.2.4 對流參數(shù)的計算29-31
• 2.2.5 中尺度數(shù)值模擬31-33
• 第三章 黃淮中西部地貌過渡區(qū)深對流云的演變規(guī)律33-46
• 3.1 深對流活動頻率和強(qiáng)對流天氣的空間分布33-34
• 3.2 深對流活動的月際和日際變化34-39
• 3.2.1 不同月份環(huán)流形勢特征及深對流活動的空間分布35-38
• 3.2.2 深對流的日際變化38-39
• 3.3 深對流活動的日變化特征39-45
• 3.3.1 深對流活動的整體日變化及天氣意義39-41
• 3.3.2 深對流活動的發(fā)展和傳播41-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第四章 黃淮中西部MCS的識別、演變規(guī)律及強(qiáng)對流天氣特征46-56
• 4.1 黃淮中西部MCS的分類判識標(biāo)準(zhǔn)46-48
• 4.2 月際分布48-49
• 4.3 生消特征49-50
• 4.4 發(fā)展演變規(guī)律50-52
• 4.5 高層風(fēng)場對MCS的影響52-53
• 4.6 強(qiáng)對流天氣特征53-55
• 4.7 小結(jié)和討論55-56
• 第五章 基于動力分析的圓形MαCS的發(fā)展、結(jié)構(gòu)及形成機(jī)制56-95
• 5.1 圓形MαCS的影響系統(tǒng)56-58
• 5.2 低渦切變型典型個例58-68
• 5.2.1 個例概況及天氣形勢58-59
• 5.2.2 衛(wèi)星、雷達(dá)聯(lián)合監(jiān)測分析59-65
• 5.2.3 中小尺度動力輻合特征65-68
• 5.3 副高邊緣輻合型個例68-76
• 5.3.1 個例概況和天氣形勢68-69
• 5.3.2 衛(wèi)星、雷達(dá)聯(lián)合監(jiān)測分析69-75
• 5.3.3 中小尺度動力旋轉(zhuǎn)特征75-76
• 5.4 圓形MαCS的熱力條件及對流觸發(fā)76-85
• 5.4.1 對流不穩(wěn)定條件76-78
• 5.4.2 能量場結(jié)構(gòu)和對流觸發(fā)78-83
• 5.4.3 不同發(fā)展階段的動力結(jié)構(gòu)83-85
• 5.4.4 地面中尺度輻合及地形影響85
• 5.5 對流合并及地形影響的模擬研究85-91
• 5.5.1 模擬結(jié)果分析86
• 5.5.2 對流合并的發(fā)展演變86-88
• 5.5.3 地形敏感性試驗88-91
• 5.6 圓形MαCS的概念模型91-93
• 5.7 小結(jié)93-95
• 第六章 帶狀MαCS不同部位的對流發(fā)展機(jī)制95-118
• 6.1 帶狀MαCS的形勢背景95-96
• 6.2 典型PECS的合并、后向發(fā)展及強(qiáng)對流天氣特征96-99
• 6.3 線狀對流系統(tǒng)的形成發(fā)展99-102
• 6.4 PECS不同部位的對流形成機(jī)制102-116
• 6.4.1 天氣形勢和影響系統(tǒng)102-103
• 6.4.2 對流不穩(wěn)定條件103-105
• 6.4.3 系統(tǒng)不同部位的能量條件和對流發(fā)展機(jī)制105-110
• 6.4.4 系統(tǒng)不同部位溫度平流的差異110-112
• 6.4.5 系統(tǒng)不同部位動力結(jié)構(gòu)112-114
• 6.4.6 地面中尺度系統(tǒng)的對流觸發(fā)作用114-116
• 6.5 帶狀MαCS概念模型116-117
• 6.6 本章小結(jié)117-118
• 第七章 圓形MβCS的結(jié)構(gòu)特征和形成機(jī)制118-133
• 7.1 圓形MβCS的環(huán)流背景和影響系統(tǒng)118-119
• 7.2 不同強(qiáng)對流天氣特征的圓形MβCS的對比分析119-131
• 7.2.1 典型個例概況119-120
• 7.2.2 圓形MβCS的發(fā)展演變和結(jié)構(gòu)120-121
• 7.2.3 圓形MβCS的雷達(dá)監(jiān)測121-124
• 7.2.4 環(huán)流背景和影響系統(tǒng)124-125
• 7.2.5 對流不穩(wěn)定條件125-128
• 7.2.6 動力場結(jié)構(gòu)和對流觸發(fā)128-131
• 7.3 小結(jié)和討論131-133
• 第八章 典型帶狀MβCS的結(jié)構(gòu)和成因分析133-143
• 8.1 帶狀MβCS的環(huán)流背景133-134
• 8.2 典型個例分析134-141
• 8.2.1 個例概況134
• 8.2.2 環(huán)流背景和影響系統(tǒng)134-135
• 8.2.3 MβCS的發(fā)展演變和結(jié)構(gòu)135-136
• 8.2.4 雷達(dá)監(jiān)測特征136-138
• 8.2.5 對流不穩(wěn)定條件138-139
• 8.2.6 動力結(jié)構(gòu)和對流觸發(fā)139-141
• 8.2.7 地面輻合線的觸發(fā)作用141
• 8.3 小結(jié)和討論141-143
• 第九章 總結(jié)和展望143-146
• 9.1 主要結(jié)論143-144
• 9.2 本文的創(chuàng)新之處144-145
• 9.3 問題與展望145-146
• 參考文獻(xiàn)146-153
• 博士研究生在讀期間完成論文、主持或參與項目及學(xué)術(shù)交流情況153-155
• 致謝155

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本文編號：659363