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强降水过程中多普勒雷达特征分析及风场反演

燕成玉  
【摘要】:秦皇岛市短历时强降水频发,因其东临渤海、北依燕山,地形复杂,所以其强降水具有独特性。本文采用Micaps实时资料、NCAR/NCEP再分析资料、多普勒雷达资料、自动站风场及降水资料,利用WRF模式、雷达回波分析方法、EVAD方法、四维变分方法对秦皇岛市2009年7月6日出现的一次短历时强降水过程进行了细致分析,主要结论如下: (1)采用WRF模式对本次强降水进行了数值模拟,结果表明:模拟的降水分布与实况较接近,但是模拟的秦皇岛降水偏弱;WRF模式能模拟出低槽在东移过程中在海风加强时段得到加深,其模拟的地面辐合线和水汽辐合中心对强降水具有明显的指示意义,但其对有关物理量的模拟偏弱。WRF模式模拟的降水和有关物理量偏弱,可能是由于初始场资料密度较小,模式在作格点插值时,较小的天气系统有可能被平滑掉。因此,采用常规资料时,WRF模式对中小尺度系统的模拟还有局限性。 (2)对本次强降水过程的多普勒雷达反射率因子特征、垂直风廓线特征及径向速度场特征分析得到:垂直风廓线产品能反映雷达上空大气水汽含量的变化;当中层有干冷空气入侵时,降水强度增大;多普勒雷达径向速度场对强降水的指示作用要早于反射率因子。 (3)运用EVAD方法计算平均大气散度,变分法计算平均大气垂直速度,对此次降水过程动力条件进行分析,通过与降水强弱变化的对比分析,结果表明:该方法能够反映出此次降水过程的动力学特征,当中低层辐合较强,出现强上升运动时,将会引发短历时强降水天气的产生。 (4)通过四维变分方法(每次输入相邻的两个体扫资料)进行风场的反演,对本次短历时强降水进行中小尺度天气系统分析,得到较为真实的中小尺度天气系统状况,强降水发生在“人”字型切变线的暖切变线的前侧,当暖切变线附近出现中-γ闭合气旋性环流时,降水进一步增强。


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