华北回流天气的多尺度结构特征

论文摘要

本文利用历史天气图、常规和非常规加密观测资料、多普勒雷达资料、NCEP再分析资料、MM5模式模拟资料等,通过天气学分析、动力诊断分析、数值模拟等手段,对华北回流天气的形势特征、华北回流的性质、多普勒雷达特征、回流强降水过程中的中尺度系统结构等进行了比较全面的研究。主要结论有:使用NCEP再分析资料、GPS资料、天津铁塔资料对华北回流的性质进行了分析,在我们所分析的个例中发现自东北平原南下的冷空气,虽经过渤海,也是比较干燥的。使用数值模式针对水汽进行了敏感性试验,证明华北回流性质是干冷的,回流降水过程的水汽伴随中层的西南气流来自南方;同时使用数值模式对回流的作用进行了敏感性试验,结果证明偏东风的大小在降水中的作用不如中高层的西南风的作用大,因此在降水中主要起冷垫作用。太行山地形的存在使回流降水加大。通过对四次华北回流天气过程中多普勒雷达资料的分析,得到了华北回流天气的多普勒速度、反射率因子的特征。在强降水时段出现前常伴有区域性的冷平流层。在强降水回流过程中发现有逆风区存在,逆风区与强降水区配合。多普勒速度图上,低层冷平流、逆风区应该是降水加强一个判别指标。使用加密探测资料分析了2003年10月10～12日回流强降水过程中的中尺度雨团活动,应用中尺度滤波方法,诊断分析了华北回流暴雨过程中,回流冷空气与西南暖湿气流相遇产生的辐合带上的中尺度系统的结构特征。概括出华北回流天气尺度影响系统主要为:500hPa图上,位于40°N以北的高空低槽快速向东移动,经过我国东北时,引起中低层大量的冷空气南下,此冷空气经渤海侵入华北平原,表现在地面图上为一冷锋,锋后为东北或偏东风,此冷空气虽经渤海但性质是比较干冷的;位于河套的中层低槽东移,槽前西南暖湿气流在东北南下的冷楔上爬升产生降水天气。同时在回流强降水过程中还存在高低空急流。强降水区出现在高空急流出口处喇叭口状辐散流场中,低空急流左前方。在暖湿空气势力较强的前提下,在回流冷空气与暖湿气流相遇的辐合带中激发出中尺度系统。中尺度雨团与中尺度系统相伴,低空急流为中尺度系统提供水汽,同时中尺度系统带来强降水,降水释放凝结潜热有利于低空急流强和维持,天气尺度系统与中尺度系统相互作用的结果使得强降水维持时间较长。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的和意义
• 1.2 国内外现状
• 1.2.1国外现状
• 1.2.2 国内现状
• 1.3 多尺度系统结构特征的研究现状
• 1.4 中尺度数值模式和数值模拟研究的进展
• 1.5 本论文的研究目的、研究方向及研究内容
• 参考文献
• 第二章 华北回流天气的综合形势特征分析
• 2.1 引言
• 2.2 华北回流天气的环流特征
• 2.2.1 回流降水
• 2.2.2 回流大风过程
• 2.3 应用NCEP再分析资料对华北回流天气进行诊断分析
• 2.3.1 NCEP再分析资料与T213分析资料的对比检验
• 2.3.2 动力条件的合成分析
• 2.3.3 水汽条件的分析
• 2.3.4 热力条件分析-假相当位温场
• 2.3.5 风场的时空分布
• 2.4 偏东大风过程的诊断分析
• 2.5 有、无降水回流天气的对比分析
• 2.6 本章小结
• 参考文献
• 第三章 华北回流的性质及其在降水中的作用
• 3.1 引言
• 3.1.1 GPS水汽总量的应用研究进展
• 3.1.2 我国边界层铁塔资料应用研究进展
• 3.1.3 我国水汽输送分析及其数值试验进展
• 3.2 应用GPS水汽资料分析华北回流的性质
• 3.3 应用天津边界层铁塔资料分析华北回流的性质
• 3.3.1 2004年12月21-23日的回流暴雪过程
• 3.3.2 2005年9月19-21日的回流暴雨过程
• 3.3.3 2006年11月22-24日的回流雨夹雪过程
• 3.4 水汽源地的敏感性试验
• 3.4.1 回流暴雨过程中水汽源地的敏感性试验
• 3.4.2 回流暴雪过程中水汽源地的敏感性试验
• 3.5 华北回流的作用的敏感性试验
• 3.6 地形在华北回流中的作用
• 3.6.1 敏感性试验
• 3.6.2 地形对回流降水影响的机制分析
• 3.7 本章小结
• 参考文献
• 第四章 华北回流天气的雷达回波特征
• 4.1 引言
• 4.2 DOPPLER雷达回波特征
• 4.2.1 高空天气形势演变
• 4.2.2 地面形势演变
• 4.2.3 基本反射率因子
• 4.2.4 雷达径向速度分布特征
• 4.2.5 雷达径向速度场中的逆风区特征
• 4.2.6 风廓线特征
• 4.3 多普勒雷达径向散度在华北回流过程中的应用
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 回流强降水过程的中尺度系统分析及结构特征
• 5.1 引言
• 5.2 2003年10月回流暴雨过程的中尺度分析
• 5.2.1 地面降水的中尺度分布特征
• 5.2.2 中尺度特征分析
• 5.2.3 中尺度切变线的垂直结构
• 5.2.4 中尺度低压的垂直结构
• 5.3 本章小结
• 参考文献
• 第六章 华北回流强降水天气的多尺度系统结构特征
• 6.1 引言
• 6.2 回流强降水过程的锋面结构
• 6.3 回流强降水过程的云水分布
• 6.4 回流强降水过程中高、低空急流的分析
• 6.5 回流强降水过程中理查逊数RI的指示作用
• 6.6 回流强降水过程中多尺度结构概念模型
• 参考文献
• 第七章 结论与讨论
• 7.1 主要结论
• 7.2 主要创新点
• 7.3 存在问题和今后努力方向
• 致谢
• 附图