一次华南飑线的动热力和云微物理特征及演变的模拟研究

摘要

本文利用中尺度数值模式WRF3.1.1模拟了2014年3月31日一次华南飑线过程，利用模式输出的高分辨率资料，对此次飑线过程的动力、热力和云微物理特征及其演变特征进行了分析研究。结果表明:(1)此次飑线过程发生在阻塞形势下，高低空急流相配合，高层强冷空气与中低层暖湿空气相叠置，低层辐合区内气旋性切变产生了动力抬升，中低层存在强的垂直风切变较和充沛的水汽输送，对流形成区域不稳定层结显著。(2)初始时期，沿移动方向的对流的单体合并的过程中始终存在一个垂直环流。对流发展时期是这次飑线过程中对流最旺盛的时期，中尺度气压场上的“低高低”结构在这个时期就出现了。0-3km垂直风切变也在对流发展时期最大，当垂直风切变的方向与飑线方向垂直时，飑线的对流发展更旺盛。(3)近地面冷池出流与暖湿空气的辐合不断触发对流单体在冷池前缘新生，使得飑线向前传播。层云区的强后向入流中心在衰亡时期切断了中低层向高层的前向入流，与冷池切断低层的暖湿空气输送相配合，使得系统逐步衰亡。(4)水汽凝结为云水、云水碰并增长为雨水和霰融化为雨水是转化率最大的三个微物理过程。雨水蒸发冷却对地面冷池有重要的贡献，后向入流带来的干冷空气中霰粒子的融化冷却是主要过程。高层水汽凝华为雪的转化率和加热率虽略小于其他云微物理过程，但是对于层云的增长却有重要的作用。(5)相变潜热作用在对流区显著，对流层高层的弱冷却主要是由冰晶升华和过冷云水的蒸发以及水凝华为冰晶造成，近地面的冷却率是由近地面云水蒸发和雨水蒸发过程产生的，而中低层的净加热则是由多种云微物理过程共同作用下的结果，其中水汽凝结为云水是最大的加热项。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 飑线的国内外研究进展

1．2．1 飑线的形成环境和组织方式

1．2．2 飑线的中尺度结构特征

1．2．3 飑线发生发展及维持的机制

1．2．4 云微物理过程对飑线发展的影响

1．3 论文主要关注的科学问题

1．4 论文的主要研究内容与章节安排

第二章 形成背景及数值模拟

2．1 飑线的实况演变

2．2 飑线的形成背景

2．2．1 高低空形势

2．2．2 不稳定层结

2．2．3 水汽条件

2．2．4 垂直风切变

2．3 数值模拟方案设计

2．4 模拟效果检验

2．5 本章小结

第三章 飑线的动力和热力特征及演变

3．1 雷达回波

3．1．1 初始时期的单体合并过程

3．2 垂直风切变

3．3 地面冷池及中尺度高压

3．3．1 水平结构

3．3．2 垂直结构

3．3．3 冷池激发对流传播

3．4 后向入流与垂直运动

3．5 本章小结

第四章 飑线的云微物理特征及演变

4．1 水凝物粒子

4．2 云微物理过程的转化率

4．3 云微物理过程的相变潜热率

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 存在问题与未来展望

参考文献

致谢

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