对流性强风暴系统的螺旋度动力学研究

利用风暴尺度的数值模式ＡＲＰＳ成功地模拟了１９７７年５月２０日在美国Ｏｋｌａｈｏｍａ州Ｄｅｌ Ｃｉｔｙ的一次强对流风暴过程。其模拟结果与实际的观测非常接近,模式积分 ４０分钟,初始对流单体发生了分裂,产生了新的对流单体。原有对流单体在原地维持成熟的结构,表现出较强的稳定性,而分裂出的新单体在移动过程中,逐渐向成熟位相发展,并且又分裂出新的单体。利用模拟结果,着重讨论了风暴发展过程中螺旋度和超螺旋度的空间结构和时间演变特征,以及在强风暴系统的对流发展过程中的动力学作用。初始环境场的螺旋性结构有利于风暴的发展。在风暴发展阶段,低螺旋度有利于大尺度向对流尺度的能量串级,而在风暴成熟阶段,高螺旋度则有利于对流单体的能量维持,从而形成长生命周期的对流系统。在风暴的发展过程中,风暴流场结构具有向Ｂｅｌｔｒａｍｉ流结构的调整趋势,螺旋度向高值发展。超螺旋度在流体粘性作用的影响下,可反映出螺旋度密度空间积分的时间变化趋势,负的超螺旋度可使螺旋度增加。在对流风暴发展阶段,超螺旋度为负值,对流单体的结构螺旋性增强、螺旋度的增大,在风暴到达成熟阶段后,超螺旋度转为正值。因此,超螺旋度可用来标志对流风暴系统的成熟程度。