基于不同云微物理方案的中国东部一次强龙卷过程的数值模拟研究

论文摘要

本文利用WRFv3.9数值模式,采用三种不同的微物理方案（WSM6、Morrison和Milbrandt-Yau方案）,对2016年6月23日中国东部地区生成的一次EF4级龙卷进行了高分辨的数值模拟对比实验,试验结果表明,三种方案中Morrison方案相对较好的模拟出了此次龙卷过程,而WSM6、MY方案可以在特定区域模拟出强度较弱的类龙卷涡旋,从动热力结构来看,Morrison方案较好的模拟出了包括地面冷池,中层加热以及高层冷却的三层结构。对三种云微物理方案的质量和热量收支分析表明:水汽凝结为水凝物的主要源项和加热项。从云微物理结构来看,三种方案都是大范围水汽凝结过程为单体的上升运动提供了主要的能量,在Morrison方案中,较强的雨水蒸发形成了近地面的冷池,水汽凝结与云水蒸发的强烈混合作用,使龙卷内部发生强烈的能量转换,在其他源汇项的共同作用下,对流单体强烈发展;而其他两种方案,由于弱的地面蒸发不利于对流的激发,故发展达不到龙卷的强度。云微物理过程对龙卷的形成有重要影响。其龙卷生成可能的形成机制是首先扰动触发出对流活动,水汽凝结加热引起水平涡管的抬升,随后在对流系统前部云水蒸发和雪融化引起的下沉运动切断涡管,引起后部涡管的剧烈垂直抬升,最终形成龙卷。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 引言
•   1.2 龙卷的国内外研究进展
•     1.2.1 龙卷的国内外研究进展
•     1.2.2 云微物理过程的国内外研究进展
•     1.2.3 龙卷的数值模拟实验
•   1.3 论文主要关注的科学问题
•   1.4 论文的主要研究内容与章节安排
• 第二章 龙卷的形成背景及数值模拟
•   2.1 龙卷的形成天气背景
•   2.2 数值模拟方案设计及微物理方案介绍
•   2.3 模拟效果检验
•   2.4 本章小结
• 第三章 龙卷的动力和热力特征及演变
•   3.1 垂直运动
•   3.2 雷达回波
•   3.3 非绝热加热
•   3.4 涡度
•   3.5 本章小结
• 第四章 龙卷的云微物理特征及演变
•   4.1 水凝物粒子
•   4.2 云微物理转化率
•   4.3 云微物理过程的相变潜热率
•   4.4 本章小结
• 第五章 龙卷形成的可能机制
•   5.1 涡度方程诊断分析
•   5.2 微物理过程影响龙卷形成的可能机制
•   5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
•   6.1 研究结论
•   6.2 论文创新点
•   6.3 存在问题与未来展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李京原

导师: 周顺武,沈新勇

关键词: 龙卷,数值模拟,云微物理过程,涡管

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: P458.123

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000301

总页数: 59

文件大小: 4652K

下载量: 32