基于LAPS系统与云模式结合的冰雹天气分析及预警研究

摘要

中国气象局武汉暴雨研究所引进的中尺度分析系统LAPS能融合华中区域多种非常规观测资料，提供包含丰富中尺度信息的高分辨率中尺度分析场。本文通过分析湖北西部山区冰雹天气过程的LAPS输出结果，并将不同时次的LAPS分析场用于三维对流云模式初始场分别进行冰雹云数值模拟，与探空、雷达、地面观测资料进行对比，以探讨LAPS在冰雹天气分析和云模式模拟中的适用性、优越性以及湖北西部山区降雹天气特点，建立基于LAPS和云模式结合的冰雹预警指标，并对预报结果进行了检验，以期为冰雹预警和人工防雹作业指挥寻求新的途径和方法。结果表明：高时空分辨率的LAPS输出场分析冰雹天气的适用性较强，尤其在对流参数分析方面优势明显，可以用于冰雹预警报。LAPS显示降雹前水汽不断辐合，垂直运动加剧，地面升温明显，热力不稳定加剧；对流有效位能大，且降雹前对流能量迅速聚集，对流抑制能量迅速减小，垂直风切变大，降雹较大，但垂直风切变较弱时也可能产生降雹，这取决于对流能量的聚集程度。LAPS输出场用于云模式初始场进行冰雹云数值模拟具有时空上的优势，能更好的模拟出午后的降雹，可以弥补探空资料作为云模式初始场的不足，应用临近时次的LAPS分析场作为云模式初始场的数值模拟能体现出冰雹云发展过程中多次增强等细节，有利于人工防雹作业预警和催化方案的确定。预报结果检验探测概率为92％，临界成功率69％，可以为该地区冰雹预报和人工防雹作业指挥提供参考依据。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章前言

1.1目的意义

1.2国内外现状

1.2.2国外研究概况

1.2.2国内研究进展

1.3主要研究内容

第二章LAPS系统和三维对流云模式介绍

2.1 LAPS系统

2.1.1概述

2.1.2资料同化

2.1.3资料分析模块

2.1.4 LAPS产品

2.2三维对流云模式

2.2.1动力学框架

2.2.2微物理过程

2.2.3初边值

2.2.4模式的数值求解

2.2.5模式试验方案

2.3 LAPS和对流云模式结合应用方法

第三章基于LAPS系统的冰雹天气分析

3.1过程概述

3.2 LAPS高度场、风场

3.3垂直速度场

3.4湿度场

3.5地面温度

3.5热力稳定度分析

3.6对流有效位能和对流抑制能量

3.6.1对流有效位能

3.6.2对流抑制能量

3.7垂直风切变

3.8 0℃层高度

3.9云水条件分析

3.10小结与讨论

第四章结合LAPS系统的冰雹云数值模拟

4.1冰雹过程

4.2数值模拟结果

4.2.1探空资料和LAPS初始场模拟比较

4.2.2数值模拟与多普勒雷达回波对比

4.2.3垂直速度

4.2.4水成物时空分布

4.3小结

第五章基于LAPS和云模式结合的冰雹预警

5.1预警指标

5.2预报效果检验

5.3小结

第六章结论与展望

6.1主要结论

6.2展望

参考文献

致 谢