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华北暴雪和暴雨的大气能量结构研究

翟丽萍  
【摘要】:本文在常规天气分析的基础上,利用NCEP再分析资料和常规探测资料并结合一些新型探测资料,从大气能量的角度对发生在华北地区的两次天气过程(2009年11月9-12日的暴雪天气过程(简称“0911”暴雪过程)和2009年8月25-26日的暴雨天气过程(简称“0908”暴雨过程))的大气能量结构进行细致的分析、研究和对比,并探讨各自的大气能量结构特征及其形成机制,得到如下结论: (1)“0911”暴雪存在明显的能量锋结构,暴雪中心位于能量锋前高能区,它的存在与发展伴随着整个暴雪过程的发生与发展;另一个显著的结构特征是具有增温增湿特点的层状云,层状云的形成条件和过程机制为:暴雪发生前期高温高湿的大气环境为层状云的形成提供了一个有利的温湿能量蓄积场;水汽凝结的正反馈机制加速了层状云的形成;水汽凝结产生的大量凝结潜热促进垂直上升运动的发展,大气中低层在水汽条件具备时,水汽大量凝结增长形成云滴,层状云形成。 (2)研究探讨了“0908”暴雨过程中大气能量的分布、贮存和释放的演化机制:暴雨初始的大气能量场呈上层高能、下层低能的分布状态;副高的位置有效地阻挡暖湿气流在此区域聚集,此分布利于贮存产生暴雨的不稳定能量;此过程一个明显的能量结构特征是能量管,能量管的形成及维持均与暴雨中不稳定能量的释放相联系,能量管形成于暴雨发生时并与垂直上升运动相联系,其南北两侧各形成一个南北垂直环流圈,构成了暴雨过程中能量的释放系统。 (3)V-3θ能量结构分析方法能够很好地反映局地单站大气能量结构的演变。不稳定能量和水汽垂直分布状态的变化很好地揭示出天气的演变过程;超低温层的出现为天气预测和预警提供先兆信息;风垂直切变的转折是关键。本文的主要创新点有: (1)从大气能量结构角度出发,多角度综合研究和探讨了华北地区两个典型降水天气类型-暴雪和暴雨个例的大气能量结构特征及其物理机制。 (2)针对“0911”暴雪天气过程中具有增温增湿特点的层状云进行形成机理分析研究,发现了层状云在整个降水过程中的关键作用。同时,分析得到了一个水汽迅速凝结形成云滴的正反馈机制。 (3)针对“0908”暴雨天气过程,分析了大气能量的分布、贮存与释放的演变过程,得到了整个过程的演变形态及其物理机制。


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