河南典型天气系统云和降水的多尺度结构研究

河南典型天气系统云和降水的多尺度结构研究

论文摘要

利用常规资料分析了河南春秋季降水过程的影响系统及云雨场特征,得到了河南春秋季降水的典型天气型。选取卫星资料、雷达资料、降水资料以及NCAR/NCEP再分析资料,对低槽-切变型这一典型层状降水云系的多尺度结构及其降水机制进行了深入研究,最后结合个例分析结果对此类层状云降水的增雨潜势进行了讨论。主要结论如下:河南春秋季降水的主要高空型为低槽型和低槽-切变型,主要地面型为中、东路冷锋型和倒槽型,这样的高、低空配置具有较好的水汽条件及动力辐合条件,是河南春秋季典型的降水天气型。卫星资料分析显示低槽云系和切变线云系具有不同的结构和降水特征,低槽云系中分布有低亮温带、结构不均匀;切变线云系结构较均匀、云顶亮温较高。东移的低槽云系与北抬的切变线云系叠加后叠加区内及其附近有中尺度云团活动,这些在高空槽前及700hPa和850hPa切变线之间形成的一系列中β尺度云团与700hPa切变线南侧较强降水有较好的对应关系,样本区内的亮温平均与降水量和表现出相似的变化趋势;而700hPa切变北侧亮温值与雨强的对应关系不确定。降水云的宏观结构分析显示降水过程中河南主要受较均匀的降水回波影响,中小尺度云团活动区内有强度为35~40dBZ的絮状回波发展、东传,雷达RHI上有柱状降水回波发展,而其它地区云带的降水回波较弱。TRMM(PR)显示700hPa切变线南侧的降水云带中嵌有较强的雨量大值中心,层状降水云带在整体相对均匀的背景下有一定空间范围的起伏并连在一起。同样,卫星反演的云顶高度也显示云系在发展演变过程中云顶高度有一定的起伏,不是很均匀。700hPa切变线南侧具有较好的动力辐合条件和水汽条件,有利于自然降水的形成,而其北侧虽具备对流不稳定条件,但低空水汽条件差,动力辐合和抬升条件也相对弱,因此自然降水率低。降水云的微物理结构分析显示云系发展的不同阶段和云系的不同部位,其微物理结构有差别。云中雪、霰、过冷云水对降水的形成和增强具有重要作用。对河南而言,东移的低槽云系和北抬的切变云系具有增雨潜势,并可提前18到24小时进行确定。700hPa切变线南侧的潜势条件要好于北侧。对降水云微观增雨潜力的讨论可知,700hPa切变线南侧在降水发展期和持续期符合“催化-供给”云概念,具有较好的增雨潜力,其北侧仅在降水持续期由于各种水凝物含水量增加才具备了增雨潜力,这与宏观潜势的分析是一致的。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 国内外主要研究进展
  • 1.1.1 云系外场探测及云雨结构研究
  • 1.1.2 卫星遥感资料的发展应用
  • 1.1.3 数值模拟的发展应用
  • 1.2 本论文的研究目的和主要内容
  • 第二章 资料和方法
  • 2.1 资料
  • 2.1.1 FY-2C卫星遥感反演资料
  • 2.1.2 TRMM卫星探测资料
  • 2.2 主要研究方法
  • 2.2.1 天气学分析
  • 2.2.2 诊断分析
  • 2.2.3 中尺度数值模拟
  • 第三章 河南省春秋季降水天气型及其水汽和动力条件
  • 3.1 主要影响系统
  • 3.1.1 高空影响系统
  • 3.1.2 地面影响系统
  • 3.2 高空、地面影响系统的配置
  • 3.3 各种天气型的降水特征
  • 3.3.1 低槽型
  • 3.3.2 低槽-切变型
  • 3.3.3 切变型
  • 3.3.4 西南气流型
  • 3.4 河南春秋季降水的水汽条件
  • 3.4.1 降水过程中水汽的垂直分布
  • 3.4.2 降水过程中的水汽来源
  • 3.4.3 各种天气型水汽条件的简单讨论
  • 3.5 各种天气型的动力条件
  • 3.6 小结
  • 第四章 低槽-切变型云系的多尺度结构特征及其降水研究
  • 4.1 天气形势和降水概况
  • 4.1.1 天气形势
  • 4.1.2 雨情概况
  • 4.2 云系的发展演变
  • 4.3 云系和降水的中尺度结构
  • 4.3.1 中尺度云团的的活动
  • 4.3.2 云系和降水场的水平结构
  • 4.3.3 云系和降水场的垂直结构
  • 4.3.4 降水过程中雨核的移动和演变
  • BB与小时雨强的关系'>4.3.5 TBB与小时雨强的关系
  • 4.4 云系形成及降水产生的宏观机制
  • 4.4.1 动力场条件
  • 4.4.2 水汽条件
  • 4.4.3 热力和不稳定条件
  • 4.5 降水云的微物理结构
  • 4.5.1 降水云微物理结构的数值模拟
  • 4.5.2 TRMM(TMI)探测的云层微物理结构
  • 4.6 小结
  • 第五章 低槽-切变云系增雨潜势的讨论
  • 5.1 云系增雨的宏观潜势条件
  • 5.2 云系增雨的微观潜力条件
  • 第六章 主要结论与讨论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 论文附图
  • 相关论文文献

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