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华北地区一次积层混合云降水的观测和模拟研究

陈子健  
【摘要】:积层混合云是我国华北地区一种主要的降水云系,也是一种非常有效地降水系统。观测显示,积层混合云的动力热力结构、降水过程都具有自己独特的特点。因此对华北地区积层混合云的雷达回波特征、降水机理、宏微观特征以及数值模拟结果的研究分析,有利于提高对该地区积层混合云型降水的预报水平,也可为人工影响天气工作提供理论支持。 本文利用MICAPS卫星云图、地面观测和高空观测等资料以及山西省大同市多普勒雷达站收集到的探测资料,对2009年4月30日到5月1日(北京时,后同)发生在华北地区的一次因辐合线型天气系统引起的积层混合云降水过程实测资料进行了观测分析,重点讨论了积层混合云系发展的动力、热力特征以及微物理结构特征。同时应用中尺度WRF-ARW模式对华北地区2009年4月30日08时到5月2日02时积层混合云降水过程进行了模拟,并从动力、热力机制和云微物理过程分析了积层混合云的动力、热力和微物理结构,以及播撒-供应机制对积层混合云发展的作用。 观测分析发现,当时的鞍型场配置配合上冷下暖的垂直不稳定结构,是造成此次积层混合云降水的主要原因。云系具有明显的积层混合云雷达和降水特征。当时整个华北地区散度场由地面到高空呈现辐合-辐散-辐合-辐散的配置。此次过程降水的水汽主要来自于低层,但累积降水量并不是很大,可能原因是由于浮尘和扬沙天气抑制了对流的发展,降低了云的降水效率。 模拟结果分析表明:此次积层混合云的水汽辐合主要是由西南暖湿气流提供,且西南暖湿气流区域的大气层结始终处于对流不稳定状态,而均匀上升气流场中的波动导致了对流云镶嵌其中。降水云系中冷云降水机制与暖云降水机制共存,主要降水由对流云提供,而播撒-供应机制可能是导致此次积层混合云降水的主要原因。


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