基于雷達(dá)資料同化的一次颮線過程分析及對霰粒子敏感性試驗(yàn).pdf

1、颮線是由許多活躍的雷暴單體側(cè)向排列成線狀的中尺度對流系統(tǒng)，過境時(shí)常伴有雷暴、暴雨、大風(fēng)、冰雹和龍卷風(fēng)等災(zāi)害性天氣，會給人民生命財(cái)產(chǎn)帶來巨大的損失。因此,有關(guān)颮線的研究和預(yù)報(bào)一直備受關(guān)注。受觀測資料不足所限，研究颮線主要借助于數(shù)值模擬手段，而同化雷達(dá)觀測以及優(yōu)化微物理參數(shù)化方案（如云中水凝物粒子參數(shù)設(shè)置）可以改進(jìn)模式模擬結(jié)果?；诖?，本文首先利用中尺度模式WRF(Weather and Research Forecasting)及其三維變

2、分同化(3DVar)系統(tǒng)，同化武漢附近雷達(dá)資料來改進(jìn)模式初始場。然后，利用模擬預(yù)報(bào)結(jié)果分析2011年7月26日發(fā)生在湖北武漢的一次颮線過程內(nèi)部動力、熱力以及云微物理特征，尤其是探尋對颮線模擬重要的水凝物粒子。最后，進(jìn)行敏感性試驗(yàn)，深入理解關(guān)鍵水凝物粒子如何影響颮線的模擬。
　　探空顯示：此次颮線發(fā)生于超強(qiáng)對流不穩(wěn)定以及弱風(fēng)垂直切變條件下。雷達(dá)回波表明：系統(tǒng)內(nèi)存在東北-西南向和西北-東南向的兩條回波帶，前一條為颮線主體在發(fā)展和成熟過

3、程中移動緩慢，后一條的西北段快速減弱，而東南段逐漸與前一條合并。模擬預(yù)報(bào)結(jié)果表明：初期，雖然動力抬升條件不利于單體的新生和發(fā)展，但強(qiáng)對流不穩(wěn)定能量卻為其提供了強(qiáng)熱力抬升條件；在發(fā)展期，低層風(fēng)垂直切變和冷池雖然向有利于颮線發(fā)展的方向演變，但強(qiáng)度仍然較弱，對流不穩(wěn)定能量仍起主要作用，在不斷增強(qiáng)的動力抬升和強(qiáng)熱力抬升條件共同作用下颮線逐漸成熟。后期，環(huán)境中不穩(wěn)定能量大減，冷池強(qiáng)度也明顯強(qiáng)于低層風(fēng)垂直切變強(qiáng)度，動力和熱力條件均不利于颮線進(jìn)一步維

4、持，颮線衰亡。此外，還發(fā)現(xiàn)強(qiáng)對流區(qū)和層云區(qū)雨水主要來源于霰粒子降落融化，霰粒子對降水形成的貢獻(xiàn)最大。
　　四組采用不同霰粒子參數(shù)的敏感性試驗(yàn)均能模擬出颮線的大致特征，但是云尺度的形態(tài)和強(qiáng)度有顯著差異。颮線系統(tǒng)中層云區(qū)和強(qiáng)對流區(qū)的潛熱收支與環(huán)流強(qiáng)度間的正反饋對霰粒子參數(shù)設(shè)置非常敏感：當(dāng)霰粒子平均直徑減?。ㄔ龃螅r(shí)，相關(guān)相變過程的潛熱變化總量增大（減?。?，對應(yīng)云中非絕熱冷卻率和增溫率都增大（減?。到y(tǒng)中擾動溫度梯度和氣壓梯度隨之增大