低层垂直风切变和冷池相互作用影响华北地区一次飑线过程发展维持的数值模拟

本文基于高分辨率数值模式模拟结果分析了不同强度的环境垂直风切变影响下热带气旋外核区近地面冷池特征。结果表明：外核区对流性和非对流性冷池在不同切变环境中表现出相似的特征。两类冷池均伴随局地位温、相当位温和水汽混合比的降低和近地面高压扰动,冷池厚度通常低于400 m,平均强度4～6 m s⁻¹,均远小于中尺度对流系统冷池,其中非对流性冷池的厚度和强度显著大于对流性冷池,表明外核区不同类型的冷池强度主要取决于冷池厚度。冷池内普遍存在下沉运动,对流性冷池中向下垂直质量输送约为非对流冷池的两倍。
下沉运动导致冷池局地高压的主要原因为云下降水粒子的蒸发冷却和雨滴拖曳作用,对流云中的凝结潜热释放则不利于地面高压发展,其中对流性冷池中次云层蒸发冷却和降水拖曳作用较强,导致该类冷池地面增压也较大。不同强度的环境垂直风切变对不同类型冷池特征也有一定影响。弱切变环境中外核区冷池多表现为尺度较小且分布离散的对流性冷池,随切变增强,冷池总数目和对流性冷池数目减少,而尺度较大且多位于层云降水区域的非对流性冷池增多,同时厚度加深、强度增强。环境风切变增大还导致对流性和非对流性冷池造成的局地辐散出流均有所减弱但气旋式流速增强。