ISSN 1004-4965

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初值水汽场对华南春季一次强飑线触发和维持影响的数值试验

鲁蓉 孙建华 李德帅

鲁蓉, 孙建华, 李德帅. 初值水汽场对华南春季一次强飑线触发和维持影响的数值试验[J]. 热带气象学报, 2019, 35(1): 37-50. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.004
引用本文: 鲁蓉, 孙建华, 李德帅. 初值水汽场对华南春季一次强飑线触发和维持影响的数值试验[J]. 热带气象学报, 2019, 35(1): 37-50. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.004
Rong LU, Jian-hua SUN, De-shuai LI. NUMERICAL SIMULATION OF THE INFLUENCE OF INITIAL WATER VAPOR ON THE TRIGGER AND MAINTENANCE OF A SEVER SPRING SQUALL LINE IN SOUTH CHINA[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2019, 35(1): 37-50. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.004
Citation: Rong LU, Jian-hua SUN, De-shuai LI. NUMERICAL SIMULATION OF THE INFLUENCE OF INITIAL WATER VAPOR ON THE TRIGGER AND MAINTENANCE OF A SEVER SPRING SQUALL LINE IN SOUTH CHINA[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2019, 35(1): 37-50. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.004

初值水汽场对华南春季一次强飑线触发和维持影响的数值试验

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.004
基金项目: 

国家自然科学基金项目 41675045

灾害天气国家重点实验室基金 2016LASW-B05

详细信息
    通讯作者:

    孙建华,女,北京市人,研究员,主要从事中尺度气象学研究。E-mail:sjh@mail.iap.ac.cn

  • 中图分类号: P435.1

NUMERICAL SIMULATION OF THE INFLUENCE OF INITIAL WATER VAPOR ON THE TRIGGER AND MAINTENANCE OF A SEVER SPRING SQUALL LINE IN SOUTH CHINA

  • 摘要: 在对观测资料分析的基础上,采用WRF模式探讨初始场水汽分布对华南2014年3月30—31日产生雷暴大风、强降水的飑线过程触发和维持的影响。研究基于ERA-interim和NCEP-FNL再分析资料在华南地区水汽分布的差异性,设计了四组将两类资料水汽按比例融合作为初始场的数值试验,水汽场从NCEP-FNL越靠近ERA-interim水汽,模拟的飑线演变越趋近实况,试验结果表明更准确的水汽初始场有利于提高飑线等强对流系统的预报准确率。在对流初生阶段,区域内水汽含量增多,最大有效位能增大,对流越容易触发;对流发展中后期,充沛的水汽有利于飑线组织形态和强度的维持。

     

  • 图  1  2014年3月30日16时—31日04时华南飑线过程

    a.雷达组合反射率演变(阴影,单位:dBz,时间间隔为2 h); b.累计降水(灰色阴影,单位:mm)以及地面大风分布(大于10 m/s,全风向杆:4 m/s,风羽颜色表示不同时次)。

    图  2  2014年3月30日12时形势场

    a. 200 hPa位势高度(蓝色等值线,dagpm)、温度(红色等值线,K),风场(风标,全风向杆:4 m/s)和急流(阴影,m/s);b. 500 hPa位势高度、温度、风场和急流;c. 850 hPa位势高度、温度平流(阴影,K/s)和风场,灰色阴影为地形高度大于1 500 m。

    图  3  2014年3月30—31日雷达组合反射率(阴影,单位:dBz)、闪电(黑色圆点)、每小时降水量(黑色实线,单位:mm)及地面大风(蓝色风羽,全风向杆:4 m/s)的分布

    图  4  2014年3月30—31日地面气压场(黑色等值线,hPa)、温度场(阴影,℃)、风场(风标,全风向杆:4 m/s)以及散度(红色等值线为辐合区,间隔4×10-5 s-1

    a. 30日09时;b. 30日18时;c. 30日21时;d. 31日00时。

    图  5  2014年3月30日23:30—31日04:00珠海风廓线和地面站各气象要素随时间的变化

    a.风廓线演变(箭矢,单位: m/s;阴影表示风速);b.地面温度(绿色线,单位: ℃)、露点(粉色线,单位: ℃)和气压(蓝色线,单位: hPa);c.降雨量(单位: mm)。

    图  6  WRF模拟区域d01、d02(a)和飑线的主要活动区域和影响范围(粗实线框)(b)

    b中填色部分为EC-FNL试验在2014年3月30日13时的雷达组合反射率(单位:dBz)。试验名称

    图  7  2014年3月30日12时初始场的PWAT(单位:mm)

    a. EC;b. FNL;c. EC与FNLPWAT之差;d. 2014年3—4月EC与FNL资料PWAT之差(阴影,单位:mm),地形等值线(单位:m,间隔400 m)。

    图  8  2014年3月30日14时—31日04时各试验模拟的飑线雷达组合反射率演变(阴影,单位:dBz,时间间隔为2 h)

    图  9  FNL(第1行)、FNL-25(第2行)、FNL-50(第3行)、FNL-75(第4行)以及EC-FNL(第5行)试验形成(第1列)、发展(第2列)、成熟(第3列)和消亡(第4列)阶段代表时刻的雷达组合反射率(阴影,单位:dBz)

    等值线:1.5 km高度上的负变温线(红色虚线,间隔1 K)和正变压线(黑色实线,间隔1 hPa)。

    图  10  FNL、FNL-25、FNL-50、FNL-75以及EC-FNL试验形成、发展、成熟和消亡阶段代表时刻的雷达组合反射率(阴影,单位:dBz),小时降水量(等值线,间隔:10 mm)和地面大风(风标,大于17 m/s)

    图  11  2014年3月30日13时—31日12时各组试验地面最大风速的时间演变

    单位:m/s。

    图  12  2014年3月30日12时—31日12时各组试验在飑线影响区域内(图 6b实线框)PWAT的时间演变(a,单位:mm); 12—16时各组试验对流初生区域内(105~112 °E, 23~26.5 °N)最大对流有效位能的时间演变(b,单位:J/kg)

    图  13  2014年3月30日13 UTC各组试验MCAPE(阴影,单位:J/kg),1 km高度上风场(风矢,单位:m/s),15 g/kg水汽混合等值线(红色线),雷达组合反射率(黑色等值线,间隔20 dBz)

    表  1  试验方案

    试验名称 试验方案
    EC 初始场变量完全来自EC资料
    EC-FNL 初始场水汽变量来自EC资料,其他变量来自FNL资料
    FNL 初始场变量完全来自FNL资料
    FNL-25 水汽变量由EC减去FNL,其差按25%比例加在FNL水汽变量中
    FNL-50 水汽变量由EC减去FNL,其差按50%比例加在FNL水汽变量中
    FNL-75 水汽变量由EC减去FNL,其差按75%比例加在FNL水汽变量中
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    表  2  不同试验方案对流系统演变阶段划分

    试验方案 形成阶段 发展阶段 成熟阶段 消散阶段
    EC 13—16时 17—20时 21—00时 01—05时
    EC-FNL 13—16时 17—20时 21—00时 01—05时
    FNL 16—19时 20—00时 01—05时 06—10时
    FNL-25 15—18时 19—23时 00—04时 05—09时
    FNL-50 14—17时 18—21时 22—03时 04—08时
    FNL-75 14—16时 17—20时 21—02时 03—07时
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-02
  • 修回日期:  2018-10-18
  • 刊出日期:  2019-02-01

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