环境不稳定度参数在强对流天气数值模拟和诊断分析中的运用

【摘要】：龙卷、飑线、雷暴等重大天气灾害的机理和预测研究是气象领域的重大研究课题之一。随着探测手段的进步及数值模拟研究的发展,国际上对其观测、分析和预报进展迅速,用于预报、研究强对流天气的环境不稳定度参数也有较快发展。了解强不稳定度参数及其使用特性无疑对强对流天气的分析与预报有很大帮助。本文首先介绍了三类强不稳定度参数,即与对流有效位能CAPE有关的参数、与风垂直切变有关的参数、结合CAPE与风切变的参数等。 本文采用常规观测资料和1°×1°的NCEP再分析资料,运用MM5V3.7高分辨率中尺度数值模式,对2005年5月发生在福建地区的一次飑线天气与2004年7月发生在江苏南通的一次强烈的龙卷、冰雹天气进行了诊断分析和数值模拟。在模拟结果较理想的基础上,利用模式输出资料计算上述不稳定度参数,以研究其在这两次强天气数值模拟过程中的适用性。结果表明:福建地区飑线过程发生在较低的对流有效位能和强的风切变组合的环境中;南通地区龙卷天气则发生在相反的大气环境中。环境参数对这两次强对流天气的发生有较好的指示意义。数值模拟的单站上空对流参数在强天气发生前后有明显的起伏变化,这些参数均具有一定的预报时效。特别指出的是,与风垂直切变有关的参数,如螺旋度指数SRH、能量一螺旋度指数EHI、强天气威胁指数SWEAT等,不仅其空间分布与强天气对应得很好,且其预报时效优于其它参数,同时也说明风垂直切变对强对流天气的发生发展起了重要的作用。