回流作用对江淮地区两次浮尘天气过程影响的差异研究

本文以2021年3月16、28日两次沙尘天气为例,利用地面常规气象观测资料、气象再分析资料,结合气溶胶激光雷达、风廓线雷达、HYSPLIT模型等分析了影响江淮地区的两次沙尘天气发生时天气系统、颗粒物浓度、气溶胶光学特性和边界层气象条件变化等特征,特别探讨了回流作用的影响。结果表明:两次均为浮尘天气,与暖区新生类蒙古气旋的活动有关。对江淮地区的影响分为冷锋后部污染物影响和高压后部污染物回流影响。前者容易引发单峰型2~4 h污染物爆发性增长,后者对应多峰型7~9 h污染物持续增长,最终产生1 000 μg·m^-3以上的严重污染。污染物均来源于蒙古和贝加尔湖,经过华北后传输高度降低至1 km以下,回流阶段的传输高度较低,仅为0.3 km左右。传输层风速加强至8~14 m·s^-1有利于污染物在地面的长时间影响。     

对流边界层湍流通量及逆梯度输送参数化分析

"K"理论是众多气象预报模式中运用最广泛的湍流参数化方案之一,但无法解释"逆梯度"的输送,必须进行修正。最具代表性的修正方案有三种:方案Ⅰ(Deardroff方案)、方案Ⅱ(Holtslag和Moeng方案)和方案Ⅲ(刘烽方案)。本文利用香河的边界层观测资料对上述三种方案进行验证和比较,发现方案Ⅰ的结果在整个对流边界层(Convective Boundary Layer,CBL)呈系统性偏低,与观测不符;方案Ⅱ在CBL中上部能够再现逆梯度输送现象,基本能给出合理的湍流通量垂直分布,但在CBL的下部和上部与观测不符;方案Ⅲ的逆梯度项与高度有关,并在CBL中部达到最大,而其他两个方案中逆梯度项随高度不变。该方案不但在CBL中上部与方案Ⅱ的结果一致,并能合理表达整个CBL内的湍流通量分布,更接近观测结果。     

淮北地区一次弱天气尺度强迫背景下MCS过程分析与模拟

利用多源观测资料和WRF中尺度数值模式对2016年8月7日淮北地区一次中尺度对流系统（Mesoscale Convective Systerm，MCS）过程进行诊断分析和模拟。结果表明，本次MCS过程发生在弱天气尺度强迫背景场下，系统性上升运动较弱，对流层低层存在较弱的源自西北太平洋的偏东风转东南风的水汽输送作用；MCS移动和形态变化与地面辐合线演变特征较为一致，地面流场的演变与降水强度之间有着密切的联系；WRF模式较好地模拟出本次降水的分布特征以及MCS演变过程中对流活动和地面辐合线相互作用的特征。模拟结果表明，本次过程中MCS在逐渐南移过程中完成了对流单体的更替，地面辐合线在此过程中发挥重要作用，并且处于不同发展阶段的对流单体环境场的对流不稳定度的垂直分布存在明显差异。