广西地区冰雹天气成因研究

论文摘要

本文利用NCEP再分析资料、MM5数值模拟资料和多普勒雷达产品等多种资料，对2006年4月9日发生在广西北部的一次强冰雹过程进行动力诊断的综合分析，以探求广西冰雹天气的成因。通过对湿度场、能量场和高低空急流的分析发现，强对流过程发生前期存在的暖干盖，为对流有效位能CAPE的积蓄提供了有利条件。中低层风切变的增加，促进了高低层能量的交换，揭开暖干盖，触发了强对流的暴发。为了确定最佳模拟方案，我们改变了模式的不同参数，分别进行数值试验。发现改变模式的边界层方案，可以影响雨带的走向，强降水中心东西向分布。改变积云方案能够影响模拟雨带的位置和强降水中心南北向位置。湿过程的改变对雨带的位置和强降水中心没有明显的影响，但对于降水强度的大小有影响。模式加入探空地面实况资料后，更加接近于实况。在成功模拟出中尺度强对流天气系统的基础上，利用MM5输出产品对中尺度强对流系统的结构进行分析，看到了强对流发生前，存在中层干层，在上升运动逐渐加强使得中层干层被破坏后，有利于强对流的暴发。对流发生前后，大气层结都处于静力稳定状态，条件性对称不稳定可能是强对流暴发的重要机制。在强对流发生前，风切变的突然增大，Ri减小。高层位涡的向下输送，引起了低层散度变化，形成了高层辐散，低层辐合，使得强对流天气维持。在冰雹发生期间，存在暖心结构，暖心的强度，与对流强度有关，对流发展旺盛，暖心强，对流发展减弱，暖心减弱。冰雹发生时，强对流发生在400-600hPa，强对流中心高于0℃层100hPa左右，对流发展最旺盛，低于40hPa，对流减弱。通过对多普勒雷达产品的进一步分析，发现了这次强冰雹过程是由一条东北西南向的飑线引起的。回波最强出现5km高度以上，低层回波相对较弱，形成弱回波区，对流单体呈倾斜旋转上升。垂直液态水含量和风廓线都对于冰雹的预报有很好的指示意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 强对流研究的意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 本文所做的工作
• 第二章 20060409"冰雹过程大尺度背景
• 2.1 广西冰雹天气气候背景和天气气候特征
• 2.2 2006年4月9日冰雹过程天气概况
• 2.3 常规观测资料分析
• 2.4 水汽条件分析
• 2.5 高对流有效位能、低对流抑制能量提供能量环境
• 2.6 高低空急流耦合触发对流发展
• 2.7 小结
• 第三章 强对流的数值模拟
• 3.1 模式简介
• 3.2 MM5主要特点
• 3.3 模式包含的物理过程及参数化
• 3.3.1 显式水汽方案
• 3.3.2 积云参数化方案
• 3.3.3 行星边界层（PBL）物理过程参数化
• 3.3.4 大气辐射参数化
• 3.4 模拟试验设计
• 3.5 模拟效果比较
• 3.5.1 改变模式边界层方案模拟比较
• 3.5.2 改变积云方案模拟对比
• 3.5.3 改变湿过程方案对比
• 3.5.4 加入高空地面实况资料的对比试验
• 3.5.5 对天气系统的模拟能力
• 3.6 小结
• 第四章 冰雹过程结构分析
• 4.1 模拟出的强对流过程与实况对比
• 4.2 干盖结构使不稳定增强
• 4.3 静力稳定度分析
• 4.4 条件性对称不稳定分析
• 4.5 垂直风切变增大触发强对流暴发
• 4.6 RI变化
• 4.7 高位涡输送引起高层散度低层辐合使强对流维持发展
• 4.8 暖心结构
• 4.9 最大上升速度与0℃层高度的关系
• 4.10 小结
• 第五章 "0409"冰雹过程的多普勒雷达特征分析
• 5.1 对流单体的移动与发展
• 5.2 雷达反射率与径向速度分析
• 5.3 剖面分析
• 5.4 垂直液态水含量
• 5.5 风廓线（VWP）分析
• 5.6 风暴相对螺旋度
• 5.6 小结
• 第六章 总结
• 致谢