河北强对流成因分析与数值模拟分析

《河北强对流成因分析与数值模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、河北强对流成因分析及数值模拟研究第一章绪论强对流天气是指出现短时强降水、雷雨大风、龙卷风、冰雹和飑线等现象的灾害性天气。强对流天气一般发生突然、移动迅速、天气剧烈，破坏性极强，其影响波及农业、工业、电力、通讯、城市建设、航空等各行各业，世界上把它列为仅次于热带气旋、地震、洪涝之后第四位具有杀伤性的灾害性天气。随着人民生活水平的提高，经济建设的发展，因强对流天气的发生而造成的损失日益严重。但是，由于它具有较强的突发性，目前尚无有效办法人为消弱及防治，因此要采取预防为主。国内外关于强对流最多的研究是根据对流参数、卫星云图、雷达资

2、料等对中小系统进行跟踪、监测、预报，只能在短时间或临近时发出临近预报，也有小部分对某个区域，某种对流性天气的大尺度环流气候特征进行分析，然而，强对流天气发生发展条件极其复杂，除了地域和地形差异外，不同天气形势下各种对流参数的预报能力也不尽相同，目前对河北强对流天气发生时大尺度环流气候特征的系统研究还较少，有很多细致的工作需要去做。在什么情况的大尺度环境背景下，受哪种天气系统(东蒙冷涡型、东北冷涡型等)影响时，河北强对流容易发生；强对流发生前后大尺度与中小尺度之间是如何相互作用的，触发机制是什么?这些都需要我们从强对流天气的形

3、成机理上做更深入的研究。本文拟在统计的基础上，结合丰富的数值预报资料和日常观测资料以及对流参数、卫星和雷达产品，对河北强对流的形成机理作更深入的研究。1．1国内外研究现状近年来，国外有关强对流天气预报的研究已有很多成果。他们利用加密的中尺度观测、及卫星、雷达资料，采用变分同化技术融入非静力中尺度模式，其技术已显示出对某些强对流天气的预报具有一定的能力。随着数值预报产品的增多，各种常规或非常规资料的丰富，国内外的强对流潜势预报逐渐由以天气学概念模型为主转为天气形势和对流参数结合。国内外气象学者现在分析强对流应用的最多的是：对流

4、有效位能(CAPE)、修正的对流有效位能、风暴相对螺旋度、热成风螺旋度、垂直风切变、湿位涡或位涡、强天气威胁指数等参数或物理量。1．1．1国外研究进展1．1．1．1对强对流的理论研究Sherwoodn1等认为强对流天气的发生离不开深厚对流的发展，而深对流的发展必须具备三个条件，既不稳定存在、充分的水汽供应、一定的抬升条件，三者缺一不可，其中，各种动力和热力不稳定的存在是对流发展的前提。GaoShouting坦1等认为大气特别是对于带有热力和质量强迫的强风暴系统，其不稳定问题非常复杂H1。20世纪70年代，MillerH。研究

5、认为：强雷暴只能出现在强热力学不稳定和强动力学因子都出现的环境中。Maddox幅1等研究发现在强(弱)热力学条件和弱(强)动力学条件下也可以出现强天气。Wilson哺’刀等认为，发展成对流风暴的初始对流大多产生在边界层辐合线或辐合带上，并成为对流天气短时天气预报的主要依据。Klemp馆1根据多年研究结果认为，剧烈对流风暴内之中尺度气旋河北强对流成因分析及数值模拟研究是由环境垂直风切变形成的水平方向涡管经对流发展的扭转作用而造成。他模拟超级风暴运动场结构，在准恒定状态下，低层有一辐合区(阵风锋面)，为暖湿低层内流与系统降水外流

6、交互作用所造成。Routunno等饽3的模拟结果表明，环境低层风切变因降水、对流系统后缘往前缘的冷干气流持续激发新的对流单体，使得中尺度对流系统发展更持久。1．1．1．2关于强对流的方法研究美国原国家强风暴预报中心(NsSFC)下属的强风暴实验室(NSSL)自上世纪90年代初开始在实际业务中以数值预报资料为基础制作强对流天气的短期指导及展望预报11训。90年代末，澳大利亚把决策树雷暴预报方法与数值天气预报模式结合起来⋯1，使雷暴预报效率明显提高。Weisman和Klempn2’13’引入了粗里查逊数(BRN)的概念，它能很好

7、的反映出垂直风切变与位势不稳定两者之间存在的平衡关系。他们还研究得出BRN=40是区分超级单体风暴和多单体风暴的界限。(其中S为风切变)BRN：丝丝：—CAP—E二《u2+V2l二Js2I2、72‘。Hart和KorotkyH引将对流有效位能和螺旋度组成能量螺旋度指数，定义为脚=(脚倒％0000SREH为低空O-2Km的螺旋度，此指数反映了在强对流天气出现时对流有效位能与螺旋度之间的平衡关系，初步研究表明，当EHI>2时，发生强对流的可能性极大。Amburnu副等指出使用垂直积分液态含水量(VIL)密度，即VIL除以回波顶高

8、所得的商，可以很好的指示大冰雹。他们研究表明90％冰雹风暴的VIL密度耋3．59／m3，而几乎所有VIL密度耋4．Og／m3的风暴都会产生大冰雹。1．1．2国内研究进展1．1．2．1对流性天气背景及分型研究1983年游景炎¨印指出蒙古东部冷涡是华北雹暴发生的主要天气形势背景，雹暴预报不仅应