河南商丘一次飑线过程的数值模拟和诊断分析

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本文对2009年6月3日发生在商丘的一次强飑线过程进行了研究,首先利用NCEP/NCAR全球客观分析资料、商丘站的多普勒雷达和卫星云顶温度TBB资料首先分析了此次天气出现的天气学背景和商丘飑线的特征。结果表明此次强对流天气发生时高低空配置十分有利,深厚的低涡系统一直在我国东北部维持,冷涡后部横槽引导高层冷空气南下,低层存在近似东西向的切边线,为此次天气过程提供了优越的动力条件,有利于对流层低层暖湿空气的抬升和中层干冷空气的注入,干湿空气间强的风垂直切变是此次对流爆发的又一个重要触发机制,强冷空气到达地面强迫暖湿空气抬升,致使对流层中低层出现强风垂直切变,强风垂直切变对强对流的发生和发展起到了非常重要的作用。上层干冷、下层暖湿的位势不稳定层结是此次强对流爆发的另一个必不可少的触发条件,上层干冷、下层暖湿的位势不稳定层结可以使对流层中低层出现明显的逆温层,有利于不稳定能童积累,此次天气过程产生的对流不稳定能量大,形成的上升气流深厚。   多普勒天气雷达是中小尺度灾害性天气的主要监测工具之一,利用其数据有效地识别强对流天气系统,并随时发布警报有着重要意义,利用多普勒雷达开展强对流天气的自动识别跟踪与预报的研究,提高预报天气的能力是很有必要的。利用商丘新一代天气雷达资料(CINRAD/SB)6月3日时发生在商丘地区的强对流进行了分析。引起此次强对流风暴的中尺度天气系统是飑线,3日18时左右回波单体产生,之后沿东南方向移动,强回波区呈“厂”字形,最大回波强度出现在21时,中心值超过65dBz相应径向速度图呈现出成熟的中气旋特征。利用卫星云顶温度TBB资料可以看出本次飑线展伴有多个中尺度对流云团东移南压的演变过程,本次强对流天气多发生在云团移动前方TBB等值线密集带和TBB冷中心之间的区域。   为了进一步的研究飑线生成及发展的原因,本文运用中尺度数值模式WRF对此次的飑线过程进行了数值模拟。经降水和风场对比,认为模拟效果较好。利用模拟输出的时空较密的资料作诊断分析,研究了商丘地区的强对流系统发生发展的规律。分析模拟结果发现对流层上层干冷空气的侵入和边界层暖湿气流强烈辐合是飑线天气的触发机制,并且模拟的商丘地区强对流参数随时间的变化能对强对流天气有很好的指示意义,螺旋度作为强对流天气分析预报中的一个重要物理量,在飑线预报中同样具有很好的指意义。飑线发生区域上空螺旋度垂直分布为高层负值,低层正值。高层螺旋度负值和底层螺旋度负值的演变与飑线的出现有一定的对应关系。
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