东北冷涡背景下飑线发展机制的理论分析和数值研究

论文摘要

从理想模式CM1云模式的动力框架出发,通过水汽方程的推导得到影响强对流天气发生发展的主要因素,并选取东北冷涡背景下典型飑线过程使用CM1模式进行模拟。采用模拟数据对水汽方程进行尺度分析得到影响飑线发生发展的主要因素。通过冷涡不同区域台站和不同初始场的对比试验,验证理论分析结果的同时得到东北冷涡为飑线形成提供的条件。使用不同的云微物理参数方案进行对比试验,从水物质粒子的时空分布和转换考察飑线的结构和演变过程,得到飑线发生发展的主要过程。研究发现飑线系统中平流、对流以及沉降作用对水物质粒子的分布影响最大,水汽相变影响次之,湍流作用相对较小。东北冷涡西南侧受冷涡引导南下的冷空气影响,配合低层暖平流出现不稳定层结,结合有横向梯度的湿度场,可以形成飑线。在上升气流强的区域受水汽浓度和温度的影响在中高层容易形成强的雷达回波,两侧和积分一段时间后的低层受沉降作用影响也会出现强的雷达回波。水平网格距增大主要使系统演变减缓,强度也有一定的减弱;初始场的不稳定能量减小会使飑线明显减弱,直至无法生成;垂直风切变主要影响了飑线的结构,没有垂直风切变时形成的飑线更为松散。不同云微物理参数方案中各水物质粒子间的转化有所差异,由此影响飑线中水物质粒子的含量和分布,进一步影响降水。在飑线结构形成前云水含量快速增加,飑线成型后大量云水转化为雨、雹和霰,飑线达到成熟阶段后各水物质粒子所占比例趋于稳定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•     1.1.1 东北冷涡研究进展
•     1.1.2 飑线研究进展
•     1.1.3 不同类型天气系统背景下飑线的研究进展
•     1.1.4 云微物理参数方案研究进展
•     1.1.5 CM1 模式应用
•   1.2 主要研究内容及研究思路
•     1.2.1 主要研究内容
•     1.2.2 研究思路
•   1.3 文章的结构和安排
• 第二章 基本方程和理论分析
• 第三章 天气背景及飑线演变过程分析
•   3.1 资料说明
•   3.2 天气实况
• 第四章 数值模拟与尺度分析
•   4.1 CM1 模式说明
•   4.2 模式的修改与飑线模拟
•   4.3 水汽方程尺度分析
•   4.4 对比试验设计
•     4.4.1 东北冷涡不同区域台站模拟的方案设计
•     4.4.2 不同探空资料模拟的方案设计
•     4.4.3 验证水汽水平分布和网格距作用的方案设计
•     4.4.4 考察云微物理参数方案对水物质粒子分布影响的方案设计
•   4.5 本章小结
• 第五章 东北冷涡飑线的发生发展
•   5.1 东北冷涡飑线模拟结果
•   5.2 东北冷涡不同区域台站模拟结果
•   5.3 水汽水平分布和网格距的影响
•   5.4 不同探空资料模拟结果
•   5.5 本章小结
• 第六章 飑线水汽分布及不同云微物理参数方案的对比
•   6.1 飑线水汽分布
•   6.2 不同云微物理参数方案模拟对比
•   6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
•   7.1 主要结论
•   7.2 文章主要的创新点
•   7.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张弛

导师: 王咏青

关键词: 云模式,东北冷涡,飑线,发展机制

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 南京信息工程大学

基金: 国家自然科学基金项目(41530427,41790471,41875070,41775040),北极阁开放研究基金—南京大气科学联合研究中心NJCAR2018MS02,国家重点基础研究发展计划2015CB453201,江苏省“333高层次人才培养工程”项目

分类号: P458

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000359

总页数: 62

文件大小: 15430K

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