河南商丘一次颮線過程的數(shù)值模擬和診斷分析

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1、學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：1、堅(jiān)持以“求實(shí)、創(chuàng)新"的科學(xué)精神從事研究工作。2、本論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果。3、本論文中除引文外，所有實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)和有關(guān)材料均是真實(shí)的。4、本論文中除引文和致謝的內(nèi)容外，不包含其他人或其它機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。5、其他同志對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中作了聲明并表示了謝意。作者簽名：墓：隆窿日期：：堡21：!學(xué)位論文使用授權(quán)聲明本人完全了解南京信息工程大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，學(xué)校有權(quán)保留學(xué)位論文并向國(guó)家主管部門或

2、其指定機(jī)構(gòu)送交論文的電子版和紙質(zhì)版；有權(quán)將學(xué)位論文用于非贏利目的的少量復(fù)制并允許論文進(jìn)入學(xué)校圖書館被查閱；有權(quán)將學(xué)位論文的內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索；有權(quán)將學(xué)位論文的標(biāo)題和摘要匯編出版。保密的學(xué)位論文在解密后適用本規(guī)定。作者簽名：氆望日期：翌f：莖1．1引言第一章緒論昂一早?；瘡?qiáng)對(duì)流常常引發(fā)雷暴，大風(fēng)，冰雹和暴雨等災(zāi)害性天氣。中緯度常見的劇烈對(duì)流天氣系統(tǒng)有三類：局地對(duì)流系統(tǒng)(普通雷暴和強(qiáng)局地風(fēng)暴)、二維線狀(帶狀)流系統(tǒng)(MCS)和近于圓形團(tuán)狀結(jié)構(gòu)的中尺度對(duì)流復(fù)合體(MCC)。其中二維線狀帶狀對(duì)

3、流系統(tǒng)(MCS)，又叫颮線p。，颮線是一種以組織化的帶狀對(duì)流群為特征、突發(fā)性強(qiáng)、空間尺度相對(duì)較大、持續(xù)時(shí)間也相對(duì)較長(zhǎng)而演化迅速、災(zāi)害嚴(yán)重的中尺度強(qiáng)對(duì)流天氣系統(tǒng)。常會(huì)帶來冰雹、龍卷、大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)暴雨等嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成嚴(yán)重威脅．。對(duì)該類系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)和研究一直是許多氣象業(yè)務(wù)和科研人員關(guān)注的重點(diǎn)。強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)的形成、發(fā)展過程與中13和中Y度天氣系統(tǒng)密切聯(lián)系，涉及到多尺度系統(tǒng)間的非線性相互作用、受制于復(fù)雜的邊界層地形強(qiáng)迫、局地?zé)崃?、?dòng)力作用等物理過程，是一項(xiàng)難度很大的研究課

4、題。目前，對(duì)颮線的研究主要有兩種手段，一是觀測(cè)資料的分析和理論研究，另一個(gè)是數(shù)值模擬。理論研究中，由于求解析解比較困難，常常作一些理論上的簡(jiǎn)化，與實(shí)際過程尚有差距。隨著非靜力平衡中尺度數(shù)值模式的發(fā)展和新一代Doppler雷達(dá)、衛(wèi)星多通道遙感資料的使用，以及我國(guó)氣象部門在東部地區(qū)增加了加密自動(dòng)氣象站，可以方便地獲得有關(guān)MCS發(fā)展、演變的高時(shí)空分辨率的觀測(cè)分析資料。這對(duì)利用中尺度數(shù)值模式，綜合各種非常規(guī)觀測(cè)資料，更好地開展針對(duì)颮線的科學(xué)研究，增進(jìn)對(duì)颮線動(dòng)力、熱力學(xué)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步完善強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴過程

5、的物理模型，提供了新的機(jī)遇，并為真正意義上的有關(guān)MCS超短時(shí)預(yù)報(bào)方法的建立提供了可能。1．2颮線的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展1．2．1常規(guī)天氣學(xué)方法在颮線研究中進(jìn)展颮線的長(zhǎng)度大小不一，可能長(zhǎng)僅僅lOOkm也可能長(zhǎng)達(dá)1000km。與雷暴單體和超級(jí)單體不同，颮線具有清楚的線狀結(jié)構(gòu)。颮線的發(fā)生發(fā)展有很多的影響因素和影響系統(tǒng)，由于天氣所伴隨的冰雹、暴雨以及局地瞬時(shí)大風(fēng)的強(qiáng)危害性，一直成為研究的熱點(diǎn)問題。國(guó)外颮線一般用“squallline”一詞來表示，“squall”的意思是暴風(fēng)、暴風(fēng)雪，而“l(fā)ine”則是線的意思

6、，這是對(duì)于颮線一詞的基本翻譯。颮線是一種帶(線)狀的中尺度對(duì)流系統(tǒng)，非鋒面的或狹窄的活躍雷暴帶。它是一種深厚的對(duì)流系統(tǒng)，其水平尺度通常為幾百千米，典型生命期約6—12h，遠(yuǎn)大于雷暴單體的生命期。它包括雷暴，以及非對(duì)流(層狀)的降水區(qū)。鑲嵌在颮線中的強(qiáng)雷暴常常引起局地暴雨和災(zāi)害性強(qiáng)風(fēng)。因此，颮線從意譯上來講“squallline”。颮線研究發(fā)現(xiàn)【2卅：颮線一般在上層干冷，下層暖濕的熱力環(huán)鏡，高低層存在急流，風(fēng)向向上順轉(zhuǎn)的動(dòng)力環(huán)境下，起源于一個(gè)線狀的擾動(dòng)；颮線在發(fā)展和成熟階段的傳播往往是跳躍的，重力

7、波和陣風(fēng)鋒是目前用來解釋跳躍現(xiàn)象的兩種理論，Crametalt41．認(rèn)為，颮線的傳播是由于各種尺度的各種力的影響，但是重力波至少是其中的一個(gè)影響系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)關(guān)于中尺度對(duì)流系統(tǒng)的研究，在上個(gè)世紀(jì)80年代和90年代早期主要是利用天氣形勢(shì)，分析和總結(jié)對(duì)流發(fā)生的天氣尺度的條件。近年來，隨著雷達(dá)，衛(wèi)星和中尺度數(shù)值模式的發(fā)展，對(duì)于中尺度對(duì)流系統(tǒng)的研究也逐漸的細(xì)致。關(guān)于華北地區(qū)中尺度對(duì)流系統(tǒng)的研究，早期也是集中在天氣尺度條件的研究，到最近幾年才有利用雷達(dá)，衛(wèi)星資料和中尺度數(shù)值模式對(duì)其進(jìn)行更加深入地研究。李鴻洲對(duì)

8、華北颮線有一系列的研究。在1982年，丁一匯與李鴻洲【71根據(jù)18個(gè)颮線個(gè)例，利用環(huán)流背景就我國(guó)颮線發(fā)生發(fā)展的條件進(jìn)行了研究，1983年，李鴻洲‘81利用每小時(shí)一次的華北區(qū)域天氣圖，綜合分析了70年代發(fā)生在華北的颮線，按照流場(chǎng)特征劃分了華北颮線的環(huán)流型，分別給出了各型颮線的環(huán)境物理?xiàng)l件。1988年，李鴻洲‘91進(jìn)一步分析了華北颮線的中尺度氣候特征和不同天氣型的環(huán)境條件，給出了颮線各發(fā)展階段的地面中尺度概念模型。同年，蔡則怡，李鴻洲和李煥安【101還利用天氣雷達(dá)，衛(wèi)星云圖，高空探空測(cè)風(fēng)和地面加密觀