下击暴流的数值模拟研究

下击暴流是危害飞行安全的一种重要天气现象，特别是尺度为１—４ｋｍ的微下击暴流。为了了解下击暴流的发展过程，以及大气环境条件和云－降水微物理结构对下击暴流发生演变的影响，利用我们设计发展的非静力全弹性中尺度－γ模式，以一次发生了下击暴流的大气的温、湿、风实测资料为算例进行了数值模拟研究。计算结果给出了下击暴流发生发展的过程，以及在发展过程中各种物理量的变化，得出一些大气环境条件及水凝物粒子微结构对下击暴流发展的影响机理，有助于台站预报员掌握这种天气现象的出现和演变。     

微下击暴流的数值模拟

建立了一个具有极高分辨率的二维面对称微下击暴流数值模式，对干、湿两类微下击暴流线在云下的生成和演变过程进行了模拟试验，取得较理想结果。模拟湿微下击暴流线的各种主要结构和演变特征与实测结果吻合较好。干型微下击暴流由冰晶降水元在干绝热气层中下落时的蒸发致冷驱动，只产生了很小的地面降水和降温。 几百米厚的弱稳定层对干微下击暴流有明显阻挡和削弱作用。     

北京一次下击暴流的三维数值模拟分析

应用中尺度气象数值模式WRF模拟再现了2001年8月23日北京时间14时至24日00时发生在北京密云县附近的一次典型强对流风暴天气,重点发掘并分析了密云水库附近一次茁中尺度下击暴流的形成与演变过程。研究表明：（1）WRF模拟结果显示该茁中尺度下击暴流的生命期为1 h左右,水平尺度约为20 km,其水平和垂直流场与下击暴流流场的理论结构基本一致,但辐散气流流速在近地面层未能达到下击暴流定义的18 m/s;（2）模拟的下击暴流环境场中扰动位温、各水成物的比含水量与层结不稳定性以及上升气流的联系紧密,并可推断强下沉气流主要由雨水粒子拖曳作用产生,较大的位温扰动则加强了气流上升运动,迫使暖湿气块更大程度抬升,进一步维持和发展下击暴流系统。     

微下击暴流的特征及其数值模似

文中概述了微下击暴流的特征,研究了1997年7月22日发生在北京地区的一个湿型微下击暴流的多普勒速度场结构;使用非静力全弹性中-γ尺度模式,模拟了这个湿型微下击暴流线的主要结构和演变过程,与雷达实测结果吻合较好。结果表明:在背景场为高温、高湿、垂直风速切变小的环境条件下,下沉气流的发展并非完全由蒸发、融化降温所产生的负浮力所支配,恰恰相反,降水拖曳力起主导作用;在不同的环境条件下,下沉气流发展的云物理过程可以有较大的差异。     

一次下击暴流过程形成机制的模拟分析

利用常规观测资料,多普勒天气雷达产品,基于多源数据的RMAPS模拟结果等,对2017年7月9日发生在河北顺平县的一次由下击暴流引发的极端大风过程进行了分析和模拟。结果表明:(1)对流云中及云下方的西北气流受降水影响,动量下传且伴有地面的辐散风,近地层的下沉中心位于地面大风区上空。(2)云中水成物微物理特征模拟结果显示雨水和霰/冰雹的比含水量大,雹胚生长主要与雪和云水有关,而霰/冰雹融化后增加了雨水粒子。(3)比较不同水成物的等效冷却温度,发现雨水蒸发冷却对大风形成的贡献最大,冰雹的融化机制和拖曳作用贡献量相当;在700 hPa以下,随着高度降低雨水拖曳的贡献逐渐大于冰雹融化与冰雹拖曳贡献之和。(4)下沉气流叠加在地面辐散风场和冷池密度流上,导致地面辐散中心的东南侧出现了43.1 m·s^-1的极端强风。极端强风的下游,由于云水凝结、雹胚生长等凝结潜热释放过程抵消了部分水成物的冷却效应,以及冷出流减弱等因素,使得地面风速有所减弱。     

武汉一次下击暴流天气的成因分析

对多普勒天气雷达、卫星以及高空地面等各种探测资料进行了综合分析。结果表明:2007年7月27日发生于武汉地区的局地强对流天气过程主要是在500 hPa副热带高压边缘反气旋性弯曲的西南气流中,受午后下垫面强烈加热、对流不稳定增强、局地中尺度辐合系统加强等共同作用下,产生的中尺度对流系统直接造成的。雷暴云中宏尺度(Macro-scale)、微尺度(Micro-scale)的下击暴流在近地面形成的破坏性直线风是导致武汉地区大风灾害的直接物理原因。     

微下击暴流外流动力学

1.引言哪些因素决定着微下击暴流的峰值外流速度?在定常外流的情况下,外流的速度近似地与下曳气流的速度相同.后者是负浮力垂直方向积分的近似估计值(Droegemeier,1988).在定常的情况下,负浮力的作用简单地说是使下降气流加速,而对外流没有任何其他的影响.可是,对于非定常状态,负     

下击暴流实例分析

通过实地灾情调查,本文提供了一个证据较为充分、说服力较强的下击暴流实例,加深了人们对下击暴流的感性认识。实践证明,在观测密度(时间和空间上)远不能满足中小尺度分析要求、探测手段受到很大限制的情况下,用实地灾情调查和地面拍照的办法进行下击暴流这类中小尺度系统的分析是可行的。     

下击暴流自动识别算法研究

针对下击暴流反射率因子核心下降和低层强辐散的流场特征,开发了基于多普勒天气雷达资料的下击暴流自动识别算法。首先采用风暴识别和追踪算法对风暴进行分类识别,计算风暴反射率因子核心下降的高度,同时对多普勒雷达最低层径向速度资料进行处理,寻找符合低空辐散特征的一维辐散矢量;其次利用二维识别技术合并成二维辐散特征,并采用一组质量...     

2017年7月一次微下击暴流背景的多尺度特征

利用中尺度数值模式WRFV3.6模拟了2017年7月12日宁波机场附近的一次微下击暴流天气过程,结合浙江省自动站资料、机场自动观测数据、多普勒天气雷达资料等分析微下击暴流成因,结果表明：此次微下击暴流是由海风锋触发的强雷雨引起的,机场自动观测数据显示的风、温、压等气象要素的变化均呈现出明显的微下击暴流特征;数值模式较好地模拟出微下击暴流的水平风场结构;拖曳作用、下沉过程中冰雹融化、液态水和雨水持续蒸发降温作用是形成此次下击暴流的重要原因;低层位温扰动加强了垂直运动,中低层位涡异常增大区与雷暴强降水区域有较好对应关系。     

广西积云人工增雨防雹的个例数值研究

利用三维积云模式模拟2006年4月9日下午发生在广西东兰县境内的一次冰雹天气过程。结果表明,三维模式对该个例具有一定的模拟能力。个例催化数值试验表明,该积云具有一定的人工催化潜力,当在出现过冷水后,自然冰晶浓度较低前在过冷水区的底部实施适量的催化,则可达到最佳的效果,既能一定程度增雨又能一定程度消雹;当过量催化时则既能一定程度消雨又一定程度消雹。     

2019年广西临桂微下击暴流和广东湛江龙卷现场灾情调查对比分析

2019年3月21日21:13广西桂林市临桂区国家气象观测站测得60.3 m·s-1的瞬时极大风速,2019年4月13日14:11广东湛江市徐闻县下属和安镇镇政府自动气象站测得50.7 m·s-1的瞬时极大风速,两地均出现比较明显的风灾.通过分析监控视频、无人机航拍资料、现场勘察和走访目击者,获得如下结论:21:09-...     

98.7湖北特大暴雨的天气分析与降水模拟

1998年7月20～23日，湖北省南部发生了一次持续性特大暴雨过程，采用双向嵌套的非静力中尺度数值模式(MM5)对这次强暴雨过程进行初步模拟试验。结果表明，粗、细网格均能较好地模拟出雨带的走向和变动以及武汉地区的暴雨中心，尤其是嵌套域(细网格)模拟的降水强度比粗网格有明显改进，和实际观测结果更接近；另外，对引发这次特大暴雨的对流层低层的中尺度系统也能够很好地模拟出来。     

土壤湿度异常对区域短期气候影响的数值模拟试验

用区域气候模式 (RegCM_NCC) 对江淮流域地区春季初始土壤湿度异常导致的区域气候效应进行了数值模拟分析, 结果表明:土壤湿度异常变化对区域降水的影响非常显著, 土壤湿度的正异常使得异常区域内降水增大, 地面空气增湿、蒸发加大, 与此相应, 地表气温迅速降低, 土壤湿度的负异常有与之相反的结果, 这种区域气候响应是通过改变地表辐射平衡及地-气系统能通量而实现的; 区域土壤湿度异常对短期气候的影响在一个月之内较明显, 它的影响可持续至以后的几个月, 但强度逐渐减弱; 区域土壤湿度异常的气候响应不仅仅局限于异常区域内部, 而且可以通过次级环流影响到其他区域的降水、温度等变化。     

气溶胶对青藏高原气候变化影响的数值模拟分析

利用美国大气研究中心(NCAR)提供的2组数值试验结果对比,分析了只考虑温室气体增加(1%CO2试验)和综合考虑大气温室气体与气溶胶持续增加(50yrs试验)条件下,青藏高原地区地表温度、积雪深度及其他气候要素的变化,并在此基础上探讨了大气气溶胶含量变化对高原气候变化的可能影响.分析结果表明:只考虑大气CO2含量每年增加1%的变化时,青藏高原相对邻近地区地表温度显著增加,春、夏、秋及冬季地表温度线性增温率均表现出随着海拔高度升高而增强.例如,在海拔1.5～2 km,3～3.5 km和4.5～5 km范围内对应的冬季增温趋势分别为0.29 ℃/10 a,0.36 ℃/10 a和0.50 ℃/10 a.在温室气体引起的高原增暖过程中地表积雪深度普遍降低,且高海拔地区的积雪减少愈加明显.当综合考虑气溶胶和温室气体含量共同增加时,青藏高原地表增暖相对偏弱,春、夏和秋季增温也随海拔高度上升而加强,但冬季地面增温幅度随海拔上升反而下降,海拔1.5～2 km,3～3.5km和4.5～5 km范围内对应的冬季增温趋势分别为0.02 ℃/10 a,-0.03 ℃/10 a和-0.13 ℃/10 a.对比分析发现,大气气溶胶增加造成青藏高原冬季增温不明显甚至出现变冷趋势,地面积雪也随之增多,这可能歪曲了青藏高原地区气候变暖对海拔高度的依赖性.     

一次积层混合云降水实例的数值模拟分析

观测显示,积层混合云有自己独特的动力热力结构,降水过程也有自己的特点,但过去关于积层混合云的实例模拟工作较少.2007年9月28日在我国华北地区发生了一次积层混合云降水过程.利用WRF-ARW中尺度数值模式,对这一个例进行了实例模拟,并结合常规观测、卫星和雷达资料分析模拟结果,表明:此次积层混合云系是降水云系减弱,层状云发展形成的.在降水物理过程中,此次积层混合云不仅具有积云和层云形态混合的特征,还具有冷云过程和暖云过程共存的相态混合的特征;中层的大范围辐合和相应的较均匀上升气流场支撑着层状云,而在均匀上升气流场中的波动导致了对流云镶嵌其中;有迹象表明,条件对称不稳定是维持此次积层混合云发展的动力因子.     

河南省2005年7月22日大暴雨过程数值模拟与诊断分析

利用MM5V3.6版中尺度非静力模式,对2005年5号台风海棠减弱为低压倒槽后于7月22日在河南造成的大暴雨天气进行数值模拟和诊断分析,结果表明:强降水发生前大暴雨区上空深厚湿层和不稳定层结已经形成;在高低层同时出现的正负涡度柱、散度柱耦合结构及其互耦配置和剧烈的上升运动,导致不稳定能量快速释放,产生大暴雨。     

“7·22”长江中游暴雨中尺度系统的数值模拟与分析

利用中尺度暴雨模式较成功地模拟了2002年7月22～23日发生在长江中游的暴雨中尺度天气系统，结合地面加密和常规观测资料对暴雨中尺度天气系统进行了较为详细的分析。结果表明：(1)大别山西侧的暴雨由中α尺度切变线上中β尺度低涡造成，湘鄂交界地带的暴雨由切变线上气旋性扰动造成。(2)高空槽前的正涡度平流为暴雨中尺度系统形成提供了启动机制：在正涡度平流的作用下，对流层中低层降压产生变压风辐合造成上升运动，低层暖湿气流抬升促使对流不稳定能量爆发形成局地对流产生暴雨。