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河北省一次中尺度对流复合体（MCC）分析

2020-12-10阅读(335)

河北省一次中尺度对流复合体（MCC）分析

论文摘要

MCS、MCC是夏季造成暴雨和冰雹、大风、雷暴等强对流天气的主要系统,所以研究MCC的云图特征、环境条件、结构、物理机制等具有重要意义。用NCEP1°×1°再分析资料、风云2号红外云图和TBB资料、多普勒雷达资料、探空资料、区域自动站降水、风场资料等,对2007年7月30日夜间发生在河北省中部的一次MCC进行了分析,并用MM5V3.6中尺度模式进行了模拟。结果表明:（1）中尺度对流复合体（MCC）是由三个中β尺度的对流云团发展合并而形成的;在α中尺度对流云团均匀的云砧上仍然有β中尺度对流活动特征,并且≥10mm的降水强度也具有中β尺度特征。强降水主要出现在MCC的发展和成熟阶段:（2）MCC处于准东西向的冷锋前部的低压带中,而500hPa有一东移的短波槽;低空偏南风急流向华北地区输送暖湿气流,使暖湿平流成为MCC生成发展的主要强迫因子。MCC在低空急流中心前方的风速梯度区中形成并发展;MCC形成阶段,中层出现暖中心并且气旋性涡度增大,辐合辐散运动随高度交替出现,量级相当,上升运动的层次较厚。（3）经中尺度滤波后,MCC形成阶段的流场上表现为500hPa为气旋性环流,而高层和低层均为辐散气流,对应温度扰动场中层为正温度距平,高层和低层为负温度距平。这往往是由于MCC形成阶段深对流的发展,凝结潜热增热在中层形成暖心,湿冷空气下沉或降水质点蒸发冷却造成从边界层伸展到地面的冷池;（4）当具有较高湿位涡值的冷空气沿陡立的等熵面下滑时,将要经过稳定性逐渐减弱的环境大气,根据湿位涡守恒,将导致绝对涡度的不断增大,促使MCC发展。这次发生在河北中部的MCC的冷空气源于对流层中层;（5）弱冷空气触发使对流层低层对流不稳定能量释放,对流发展,MCC开始形成;当MCC发展到成熟阶段,对流层中上层为中性或稳定层结;由于对流层中上层对称不稳定的存在,发展的斜升气流,加强了对流上升运动。MCC成熟时在对流层低层形成一对正、负MPV2对,绝对值相当,并且负MPV2位于上部,负MPV2中心在700hPa附近;（6）MM5模拟结果显示,中低层中尺度急流中心在垂直方向上呈阶梯状,加强了上升运动;强降水与600hPa、700 hPa中尺度急流的相对位置随着MCC的不同发展阶段而不同。而强降水与950 hPa中尺度急流的相对位置比较稳定,不论MCC处于哪个阶段,强降水始终位于950 hPa中尺度急流前端;（7）MCC强降水落区取决与中尺度急流的风向,如果是西南风,那么强降水落区在中尺度急流的右前方,如果是东南风,则位于左前方;（8）成熟阶段,MCC在比较均匀的层状回波上仍有线状积云。根据EVAD技术,计算的平均水平散度和平均垂直速度反映的辐合上升运动或辐散下沉运动的上界高度一般比MM5模拟结果的高度要高,基本上能够反映MCC发展的各个阶段的动力学特征。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 1 前言
  • 1.1 研究目的和意义
  • 1.2 MCC研究进展
  • 1.3 本文研究内容
  • 2 MCC云图特征
  • 2.1 降雨实况
  • BB特征'>2.2 MCC图TBB特征
  • 2.2.1 MCC云图中-β特征
  • BB、最大降水强度演变特征'>2.2.2 MCC冷云盖面积、最大TBB、最大降水强度演变特征
  • 2.3 云区湿度廓线特征
  • 2.4 小结
  • 3 MCC天气尺度环境场
  • 3.1 500hPa形势场
  • 3.2 地面形势场
  • 3.3 急流
  • 3.3.1 低空急流
  • 3.3.2 高空风场
  • 3.4 物理量诊断
  • 3.4.1 热力结构
  • 3.4.2 动力结构
  • 3.4.3 850hPa暖湿平流
  • 3.4.4 水汽条件
  • 3.4.4.1 700hPa水汽通量
  • 3.4.4.2 850hPa比湿
  • 3.4.4.3 925hPa水汽通量散度
  • 3.4.5 非地转湿Q矢量分析
  • 3.6 小结
  • 4 MCC中尺度滤波结果分析
  • 4.1 中尺度滤波结果分析
  • 4.1.1 扰动流场
  • 4.1.2 扰动温度场
  • 5 MCC形成和发展机制
  • 5.1 湿位涡诊断分析
  • 5.1.1 湿位涡理论
  • 5.1.2 倾斜涡度发展
  • 5.1.3 MPV1和MPV2的分析
  • 5.2 稳定度分析
  • 5.2.1 对流不稳定
  • 5.2.2 对称不稳定
  • 5.3 小结
  • 6 中尺度复合体的数值模拟
  • 6.1 MM5中尺度非静力数值模式简介及模拟设计
  • 6.1.1 MM5模式简介
  • 6.1.1.1 MM5模式特点
  • 6.1.1.2 MM5基本方程
  • 6.1.1.3 MM5物理方案6.1.2数值模拟设计
  • 6.2 模拟雨量与实况雨量对比
  • 6.3 物理量诊断分析
  • 6.4 中尺度低空急流
  • 6.4.1 600hPa、700hPa、950hPa中尺度急流与MCC强降水的关系
  • 6.4.2 降水最强时刻中尺度急流附近的动力特征
  • 6.5 小结
  • 7 MCC雷达回波特征
  • 7.1 基本反射率特征
  • 7.2 平均径向速度特征
  • 7.3 导出产品特征
  • 7.4 平均散度和平均垂直速度
  • 7.4.1 单多普勒雷达计算平均散度和平均垂直速度的基本原理
  • 7.4.2 变分法计算大气平均垂直速度
  • 7.4.3 MCC发展各个阶段的动力学特征以及与MM5模拟结果比较
  • 7.5 小结
  • 8 结论与讨论
  • 参考文献
  • 致谢

    • 相关论文文献

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