青藏高原典型云降水过程的垂直结构和宏微观特征研究

论文摘要

高原涡与切变线不仅是高原地区主要降水系统,同时也会引发下游地区的灾害性天气。本文利用第三次青藏高原大气科学试验的新一代天气雷达、毫米波云雷达、雨滴谱仪资料等,对2015年8月57日影响那曲地区的一次高原涡天气以及8月2628日的高原切变线个例的云-降水宏微观结构和演变特征进行了研究。得到了如下结论:（1）研究使用的那曲高原涡个例是由于下游高压的阻挡作用,那曲地区存在低压中心并产生了较明显的气旋性环流,此后东移对下游地区产生影响。那曲切变线个例则是中高纬度低涡分裂的槽线延伸到高原地区演变而形成的。这两个个例均为由天气系统引起、伴有局地热力作用的混合性降水过程,充足的水汽输送、低空辐合高空辐散的垂直流场结构,为云和降水的产生提供了有利的天气条件。夜间温度露点差低,水汽饱和度高,两个个例云降水过程大多在夜间出现,此外高原涡系统在8月6日白天由于有力的水汽和动力条件配合,产生了维持8个小时的稳定降水。（2）从宏观结构看,高原涡个例在卫星图中可以看到明显的涡旋状云系形成并影响那曲地区。天气雷达中,高原涡过程由弱的对流云演变为积层混合云。对流云阶段,回波多呈小面积的零星稀疏分布,持续时间较短,仅有几个小时;混合云阶段,回波以整齐的片状为主,其中包含分散的小尺度对流单体,回波面积增大,持续了十几个小时。切变线个例中,卫星云图上偶尔在切变线附近有小面积对流云团出现。天气雷达中云系始终以积层混合云为主,与高原涡不同的是,切变线过程中,积层混合云上常有多个零散线状分布的对流单体,在径向速度图上有相应的逆风区存在,位置与切变线对应。与平原地区相比,两个个例中高原地区在正午时刻（12时-14时）局地对流发展并不强,而到了15时-20时,开始出现分散的对流单体并逐渐发展,入夜以后,对流系统开始减弱。（3）从微观结构看,在毫米波云雷达中,两类个例天气过程发展初期,强度回波都表现出对流云的特点,呈“火苗状”的云顶集中在10-12km区间内,意味着有强烈的上升运动。退偏振比大值区出现在距地面1km左右,显示了融化层的位置,弥补了天气雷达在对流天气下不出现零度层亮带而无法判断融化层的不足。融化层以上大气表现为强的上升运动,云中正速度区多呈条状或细带状,最大正速度值约为81-sm×。剧烈的空气运动造成粒子的翻滚,使得粒子的取向优势受到削弱,退偏振因子偏小。谱宽中有1.21-sm×左右的大值区,表示湍流运动强烈。该阶段降水持续时间短,雨滴谱分布较宽（0.5-4.2 mm）,小雨滴（<2 mm）浓度大。天气系统发展后期,对流性明显减弱,近地面1km左右仍有与融化层对应的退偏振比大值区出现,同时强度回波上出现了零度层亮带。融化层以下,由于雨滴破碎以及粒子下落末速度的增大,反射率因子有所降低。该阶段那曲地区降水较为稳定,持续时间长,雨滴谱分布较窄,集中在0.5-3.0 mm之间,小雨滴占总雨滴数比例仍然较大。对比两个天气个例的云雷达和雨滴谱特征,与高原涡过程相比,切变线个例反射率因子强度明显更高,说明云内单位面积粒子数大。切变线引发的对流性降水瞬时雨强最大值（28.61hmm-×）远大于高原涡个例（9.891hmm-×）,结合探空资料,与切变线过程中高的不稳定能量有关,稳定性降水的强度相似,维持在41hmm-×之内。此外,高原涡个例在云顶有显著的羽状结构,表示云顶“夹卷效应”较强,云体卷入了外部空气或流失了内部的上升气流。切变线个例中存在若干小尺度系统的混合云系过境,与天气雷达上处于切变线位置的若干连续对流单体的影响相对应,带来几次骤升骤降的降水。（4）青藏高原那曲地区不同类型天气过程和阶段云所对应的雷达回波结构和降水特征存在明显的差别,因此该研究有助于深入了解高原云和降水的形成机制,一方面对短临天气预报起到指导意义,另一方面有利于检验和改进数值模式中高原地区云和降水的模拟过程,对数值模式的发展提供参考依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 研究进展
•     1.2.1 高原典型天气过程机理研究
•     1.2.2 高原云降水特征研究
•   1.3 论文创新点
•   1.4 研究内容
• 第二章 资料和方法
•   2.1 设备与资料介绍
•   2.2 个例选择标准
•   2.3 天气学诊断物理量计算方法
• 第三章 不同典型云降水的环流背景和诊断分析
•   3.1 实况与环流背景分析
•     3.1.1 气象要素概况
•     3.1.2 500h Pa环流背景
•   3.2 天气诊断量
•     3.2.1 层结稳定度
•     3.2.2 垂直动力条件
•     3.2.3 水汽条件
•   3.3 本章小结
• 第四章 高原云降水的宏观特征分析
•   4.1 高原涡天气
•     4.1.1 卫星云图特征
•     4.1.2 天气雷达特征
•   4.2 切变线天气
•     4.2.1 卫星云图特征
•     4.2.2 天气雷达特征
•   4.3 本章小结
• 第五章 高原云降水的垂直结构和微物理特征研究
•   5.1 高原涡天气
•     5.1.1 对流云降水阶段
•     5.1.2 强对流混合云降水阶段
•     5.1.3 弱对流混合云降水阶段
•   5.2 切变线天气
•     5.2.1 强对流混合云降水阶段
•     5.2.2 对流云阶段
•     5.2.3 弱对流混合云降水阶段
•   5.3 本章小结
• 第六章 结论和展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 作者在读期间科研成果简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李筱杨

导师: 朱克云,张杰

关键词: 青藏高原那曲,宏微观特征,毫米波云雷达,云降水

来源: 成都信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 成都信息工程大学

分类号: P426.6

DOI: 10.27716/d.cnki.gcdxx.2019.000029

总页数: 75

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