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《中国气象科学研究院》 2017年
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中国泛华北地区冷季高架对流特征气候统计分析与个例初步研究

刘洲洋  
【摘要】:本文使用了常规地面、高空、区域自动站观测资料、灾害性强对流天气监测记录资料以及NCEP(1°×1°)分析数据,对2000-2015年泛华北地区(32.5°N-53.5°N,105°E-135°E)冷季(除6、7、8月以外)高架对流时空分布特征,锋面环境特征以及导致高架对流的不稳定机制进行统计分析。研究发现,泛华北地区冷季高架对流多发生于河南中北部,山东西部及河北中南部。从季节分布来看,2月和11月是冷季高架对流发生最多的月份,呈“双峰型”分布特征。冷锋是引发泛华北地区冷季高架对流的主要锋面系统,约占高架对流事件总数的60%。高架对流发生时常伴随有较强的冷垫及锋面逆温,有超过半数的高架对流发生在温差超过6℃的逆温层之上。逆温层顶高多位于850h Pa之上甚至能达到700h Pa。高架对流发生时多伴随有20-30m/s的0-6km强垂直风切变,这一强斜压特征有利于条件对称不稳定的发生。经过分类与统计发现,条件对称不稳定和近中性层结条件下锋生强迫引发的强上升运动是造成泛华北地区冷季高架对流的主要不稳定机制。本文还选取了两个泛华北地区冷季高架对流个例,对其环境特征、雷达回波及可能的不稳定机制进行了分析。第一个个例是条件不稳定引发的垂直对流,于2011年2月27日发生在华北南部。其最不稳定气块有效位能为182J/kg,由此估算最大上升速度9.5m/s。在850hPa-700h Pa切变线的辐合抬升作用影响下,对流得以触发并产生了雷电和短时强降水。第二个个例包含了多种不稳定机制,于2013年4月19日发生在山西、河南、河北等地。其中,山西的暴雪天气是由条件不稳定导致的,850-700h Pa切变线以及天气尺度的强迫为对流的发展与维持提供了有利条件。河南的雨雪天气则是一次兼有条件不稳定和条件对称不稳定的高架对流过程。从雷达回波上可以看到团状、块状回波向线状回波的转变。此外,由锋生过程引发的次级环流也有可能是导致这次对流的机制。
【关键词】:冷季高架对流 气候统计分析 不稳定机制 个例分析 中国
【学位授予单位】:中国气象科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P458
【目录】:
  • 摘要3-4
  • Abstract4-8
  • 第一章 引言8-16
  • 1.1 研究的目的及意义8-10
  • 1.2 国内外研究进展10-14
  • 1.2.1 高架对流的时空分布特征10-11
  • 1.2.2 高架对流的环境特征及不稳定机制11-13
  • 1.2.3 高架对流的发展与维持13-14
  • 1.3 本文研究内容14-16
  • 第二章 我国泛华北地区高架对流特征统计分析16-30
  • 2.1 前言16
  • 2.2 研究资料和方法16-17
  • 2.3 高架对流的时空分布17-20
  • 2.3.1 高架对流地理分布17-18
  • 2.3.2 高架对流季节分布18-20
  • 2.4 与高架对流相联系的锋面统计特征20-22
  • 2.5 高架对流不稳定机制统计与分类22-26
  • 2.6 结论与讨论26-30
  • 第三章 泛华北地区高架对流个例分析30-44
  • 3.1 前言30
  • 3.2 条件不稳定导致的高架对流30-34
  • 3.3 复合类型的高架对流34-41
  • 3.3.1 2013 年4月 19 日山西高架对流34-38
  • 3.3.2 2013 年4月 19 日河南高架对流38-41
  • 3.4 结论与讨论41-44
  • 第四章 结论与讨论44-46
  • 4.1 结论44-45
  • 4.2 讨论45-46
  • 参考文献46-52
  • 致谢52-54
  • 个人简介54

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