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渤海海效应暴雪云团的观测分析与数值研究

郑怡  
【摘要】:本文主要针对渤海海效应暴雪过程中云团形态特征及其形成机理展开研究。首先综合运用静止卫星(GMS-5, GOES-9, MTSAT)红外数据与CloudSat极轨卫星云剖面雷达数据,以及FNL大气再分析数据与常规观测数据,对2001-2010年发生的12次渤海海效应暴雪过程中云的演变特征、渤海热力作用与暴雪云团垂直结构及相态组成进行了观测分析。结果发现,(1)不同生成源地的暴雪云通常在渤海上快速发展,云中多存在水平范围可达100-300km左右的密实条状或块状云团,其下为主要降雪区域;(2)暴雪云生成源地可分为渤海湾及莱州湾附近、渤海中部、辽东湾附近三种,暴雪云在海上移动主要受850hPa风场影响;渤海暖海面与其上冷空气间的热量、水汽交换形成的不稳定层结条件,导致暴雪云进一步发展;(3)暴雪云发展旺盛时期高度可达4km左右,其冰水含量最大值达600mg·m~(-3)左右且主要集中在约2km高度,平均值可达303mg·m~(-3)左右,冰粒子有效半径最大值约120μm,平均值为91μm左右。 为细致研究与分析影响海效应暴雪的各要素,文章接着以2008年12月4-6日海效应暴雪过程为例,采用WRF模式,利用循环3DVAR数据同化方法进行了细致的模拟与机制研究,并通过一系列敏感性试验加以分析验证。结果表明,(1)海效应暴雪过程的主要水汽源地为渤海及黄海北部,前期冷锋对流活动在渤海海面积累的湿空气也为云团的生成提供了水汽条件;(2)海效应暴雪云团内的主要成分包括冰晶、雪晶和云水等,云团发展旺盛阶段高度可达5km左右,冰晶大值区主要位于云团上部2km以上高度,云团下部组成成分多为雪晶及云水粒子;太行山背风低压所形成的西北陆地云团移动至海上时,会与海效应暴雪云团间通过“播撒-反馈”作用促进海效应暴雪云团的发展;(3)除了太行山背风低压外,渤海“海效应”作用也为海上辐合带的维持和云团的发展提供了有利条件,且这种作用在云团发展旺盛时期更加明显,云团内水汽凝结所释放的潜热使云内上升运动增强,进而促进云团进一步发展;(4)适宜的地形作用对海效应暴雪过程具有重要影响,太行山通过对渤海辐合带的维持作用影响云团的演变过程、降雪量及降雪落区,山东半岛地形对陆地降雪落区分布及降雪量具有一定影响,使降雪量较无地形情况增加10%-15%左右。


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