东北冷涡下中尺度对流系统的统计特征和飑线演变与水平涡度的关系

论文摘要

本文利用2013-2017年6-8月FY2E和FY2G卫星中的相当黑体温度（Black Body Temperature,简称TBB）资料、NCEP/NCAR分析资料,以及逐时降水量资料,对我国夏季东北冷涡下东北地区中尺度对流系统（Mesoscale Convective System,简称MCS）的时空分布和环境场特征进行了统计分析,然后利用WRF中尺度数值模式对2016年7月25日一次典型东北冷涡下的飑线过程进行数值模拟,利用模拟所得的高分辨率资料和多普勒雷达观测资料等对飑线的形成维持机制与水平涡度的关系做进一步分析。结果表明:（1）MCS的活动具有明显的月际变化和日变化特征,6月MCS最活跃,形成后主要向东、东北和东南方向移动。（2）MCS成熟时刻的面积、偏心率和生命史均小于江淮地区以及中国中东部,整个生命史表现出发展快消亡慢的特征。（3）基于MCS成熟时冷云盖面积和持续时间的定义（J标准）和基于MCS雷达回波强度、范围和持续时间的定义（Z标准）下的MCS环境场特征基本一致,主要表现为MCS多生成于500hPa槽前和槽后,对流层高层MCS位于双急流之间靠近北侧急流的辐散区,低层位于低空急流左侧,低涡南侧、东南侧,有较强的水汽和动量输送。MCS南侧中层存在垂直反环流向MCS输送干暖空气与位涡,槽后型还同时存在北侧冷干空气的输送,更有利于MCS的形成。（4）两种识别标准下的MCS造成的降水明显不同,在统计强降水方面Z的标准要优于J标准。分析飑线的形成和维持过程中与水平涡度的关系得出:高低层水平涡度逆时针旋转对本次飑线的形成和维持有很好的指示意义:飑线发生前,高层渤海湾西侧出现水平涡度的逆时针旋转中心,并有较强的辐散配合,低层水平涡度为逆时针弯曲,为飑线产生提供了有利的上升运动条件。随后高层多个对流单体的水平涡度气旋式涡旋合并形成较大范围气旋式涡旋结构,触发低层的上升运动,低层对流区前部形成一致的气旋式弯曲使得对流单体组织成带状结构,形成飑线。飑线成熟时期高层水平涡度表现为统一大范围气旋式涡旋结构,低层则呈现典型的S型弯曲结构,水平涡度x方向的分量沿对流带从南至北依次表现为正-负-正,y方向的分量则始终为正,对流带的中心值最大,自对流带中心向两侧减小,充分表现出水平涡度矢量旋转的方向对飑线组织的重要性。本次飑线演变过程中,飑线头部雷达回波反射率在500hPa左右表现出明显的旋转,由垂直涡度方程各项的分析得出,旋转主要与500hPa以上强的正垂直涡度的水平平流项有关,其次是中层倾侧项和水平散度项,在这几项的作用下中层水平风场产生气旋式旋转,形成MCV。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 MCS不同识别标准及其分类
•     1.2.2 东北冷涡下中尺度对流系统的研究
•     1.2.3 飑线的形成及维持机制
•     1.2.4 水平涡度对飑线发展的影响
•   1.3 研究内容、资料和方法
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 资料说明
•     1.3.3 研究方法
•     1.3.4 创新点
• 第二章 东北冷涡下MCS的统计特征
•   2.1 MCS的基本特征
•   2.2 MCS的时空分布特征
•     2.2.1 MCS的时间分布特征
•     2.2.2 MCS的空间分布特征
•   2.3 东北地区与其他地区的对比
•   2.4 MCS的环境场特征
•     2.4.1 槽前型MCS形成的环境场
•     2.4.2 槽后型MCS的特征
•   2.5 小结
• 第三章 不同识别标准下MCS的特征对比
•   3.1 引言
•   3.2 Z-MCS的环境场特征及降水特征
•   3.3 两种识别标准下MCS的特征对比
•   3.4 小结
• 第四章 一次典型MCS过程的数值模拟
•   4.1 引言
•   4.2 数值模拟设计
•   4.3 模拟结果检验
•     4.3.1 大尺度背景场的对比
•     4.3.2 降水对比
•     4.3.3 雷达回波对比
•   4.4 小结
• 第五章 典型MCS过程--飑线的形成原因
•   5.1 中α背景场中的水平涡度
•   5.2 水平涡度与中β对流带的形成
•   5.3 水平涡度与飑线上的风切变
•   5.4 飑线头部旋转的成因
•   5.5 小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 主要研究结论
•   6.2 问题与展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 窦慧敏

导师: 沈新勇,丁治英

关键词: 东北冷涡,中尺度对流系统,动态合成,飑线,水平涡度

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 南京信息工程大学

分类号: P442;P458

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000132

总页数: 69

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