云南两次不同类型局地强对流的数值模拟研究

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本文利用常规高空观测、红外云图、CINRAD-CC多普勒天气雷达观测和NCEP1°×1°再分析资料,对云南两次漏报的2008年“2.28”冰雹、雷雪和“7.02”滇中特大暴雨不同类型强对流过程进行成因诊断、对比分析和数值模拟研究,取得的主要结论如下:   ①“7.02”大暴雨是由干侵入诱发两高间辐合低区迅猛发展、生成强中β团状MCC造成。过程中,位涡和垂直螺旋度有向下层延伸特征,垂直螺旋度的贡献主要在对流层中层,最强上升运动中心位于对流层中层。地面强降水中低层的PV临界值是0.8PVU,孟加拉湾水汽和低层强水汽辐合是过程中丰富的水汽保证。   ②“2.28”冰雹、雷雪由冷、暖气流交汇,导致强垂直风切变造成的大气层绝对斜压不稳定强烈释放,不断产生伴有中气旋活动的中γ点、带状对流云团导致。过程中,位涡分布表征了冷暖气流交汇特征,西太平洋和孟加拉湾是过程的水汽源地,冰雹发生地的-20℃温度层在450hPa层上少动,0℃层到-20℃层的温度梯度是冰雹大于雷雪的,强对流发生在湿舌附近。强雷暴、冰雹发生时对流层中低层小垂直区间内为低正上负的经典垂直螺旋度配置,下正值远远小于上负值,250hPa以下层有强垂直上升运动与之对应,表明有强动力抬升机制支撑。   ③对比分析“2.28”和“7.02”过程发现:云图上前者为小带状且其中多分散的中Y点或带状白亮密实中气旋云团,后者是强中β团状MCC对流云团,前者移动速度偏快和最强强中心强度偏强,且有“弓”型、“V”形缺口和钩状回波结构;前者为强垂直风切变环境下的大气层绝对斜压不稳定强烈释放引发,而后者是干侵入作用诱发强位势不稳定缓慢释放造成:冰雹的辐合上升运动远大于大暴雨的;水汽条件是后者好于前者。   ④本文中的WRF模拟结果与实况比,总体分布特征和移动方向基本一致。降水模拟结果反映了强降水主体出现时段和落区特点,但落区和强度与实况仍有偏差,雷达反射率因子模拟出强降水对应的中β强回波团和降雹期间的中气旋活动和“V”形缺口。模拟输出的最大对流有效位能的变化趋势表征出的能量活动特征能较好地预示强对流的发生、发展和移向。水平风垂直分布和抬升凝结高度模拟结果能反映出未来影响系统的活动特征,其中抬升凝结高度所在位置的高低和变化幅度对未来判断强对流天气的类型有较强的指示作用。   ⑤本文中设计的WRF模拟方案对云南局地强对流有较好的模拟能力,模拟方案在积分30小时内的模拟效果较好。其输出的降水、雷达反射率因子、水平风场、最大对流有效位能和抬升凝结高度等模拟结果在未来制作云南强对流预报时有较强的参考应用价值。
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