飑线发展过程中水平涡度与垂直速度变化的特征分析及成因研究
发布时间：2022-01-15 00:17
在对流天气中,水平涡度对垂直速度有极大影响,但水平涡度与垂直速度的定量关系以及影响方式目前并未完全解决。本文通过对2010年6月19日发生在广西的一次飑线过程的数值模拟结果进行诊断分析,着重研究了飑线发展过程中水平涡度与垂直速度的定量关系,并对此次飑线发展过程中地面大风的成因进行了诊断,得出如下相关结论。首先,根据p坐标系下的连续方程,给出了一种新的垂直速度计算方法。研究发现:该方法克服了原有运动学方法在求垂直速度的积分过程中把水平散度的计算误差累积的缺点,因此省去了后续的对垂直速度的修正,同时通过对连续方程的变形,得到水平风垂直切变引起的水平涡度矢量的旋度正比于-ω。即ω在垂直方向有波动状态时,水平涡度矢量逆时针旋转,有上升运动,顺时针旋转时有下沉运动。利用数值模拟结果对本次飑线发展过程中的垂直速度进行有效性验证得出本文的方法整体好于以湿Q矢量散度作为强迫项的ω方程方法以及通过O’Brien方法修正的运动学方法;该方法得到的垂直速度的正负与模式反射率的强度无关,但绝对误差在反射率大于等于40 dBZ时有一个增长,但相对误差变化不大,表现出该方法可以很好地反映垂直速度的方向和强度。其次...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２三维涡线与涡旋关系示意图（引用自Ｍｅｎｇｅｔａｌ．，?２０１２）??不只是在飑线中，在其它中尺度对流系统中也存在着水平涡度
在飑线的结构演变上，Ｍｅｎｇｅｔａｌ．?（２０１２）给出了飑线的弓状结构主要是由后??向入流（ｒｅａｒ?ｉｎｆｌｏｗ）引起的，而后向入流是由祸旋对（ｂｏｏｋｅｎｄ?ｖｏｒｔｉｃｅｓ）造成的。??如图１．２所示。经过润度收支和润线分析得出，润旋对（ｂｏｏｋｅｎｄ?ｖｏｒｔｉｃｅｓ）主要是由??水平涡度倾斜造成的。从这里也可以看出，水平涡度的变化对飑线的结构演变同样??具有着一定影响。??一一???＼??（３ｍ＾?＼??：：’鲁』??Ｎｏｒｔｈ?Ｊｒ?３＾?＾?０?５??ｙ：ｒ??？?＂＾Ｘ?—?Ｅａｓｔ??Ｓｏｕｔｈ?—■?２００ｋｍ??Ｗｅｓｔ??图１．２三维涡线与涡旋关系示意图（引用自Ｍｅｎｇｅｔａｌ．，?２０１２）??不只是在飑线中，在其它中尺度对流系统中也存在着水平涡度。如Ｆｕｊｉｔａ提出的??微下击暴流和伴随的涡环模型中可以看到，在下击暴流的近地面层存在着闭合的水??平涡管（Ｆｕｊｉｔａ，１９８５）。Ｍａｒｋｏｗｓｋｉ?ｅｔ?ａｌ．?（２００８）给出的雷暴单体涡环理想演变的??图片中也可以看到闭合的水平涡管。如图１．３所示。同时，Ｓｃｈｅｎｋｍａｎｅｔａｌ．?（２０１４）??在其２０１３年的一篇文章中也提到，由于低层摩擦产生的水平涡度的倾斜引起的近地??２??
诸多市区河段水位暴涨，并且超出警戒水位，观测发现在南宁、桂林等多地出现雷??电大风等灾害性天气。此次强降水落区位于２３?°Ｎ？２６?°Ｎ、１０６?°Ｅ？１１０?°Ｅ的范围内，??主要发生在２０１０年６月１９日］２时￣２０日００时时间段（世界时，下同）。图２．１??是２０１０年６月１９日００时至２０日００时２４小时实况累积降水。由图可知，广西省??中部和西北地区位于暴雨中心位置，图中显示５０?ｍｍ以上降水分布与雷达反射率分??布以及ＴＢＢ区域基本相一致，均呈东西带状分布。从图２．１亦可以看出，此次降水??量大且较为集中并且中小尺度特征较为明显。由ＴＲＭＭ加密降水观测资料可知，融??安县和广西凤山县的１２小时降水分别达到１１４．５?ｍｍ和７６．７?ｍｍ。??一：＾１??２４Ｎ＿??里?Ｉ?Ｉ?■重?Ｉ?Ｉ?Ｉ?■?■?■?＿?１?ｒ＾Ｖ?Ｉ?Ｉ??１０４Ｅ?１０５Ｅ?１?１１１Ｅ?１１２Ｅ??３０?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MIB方法求解一维泊松方程有关界面问题的插值逼近[J]. 李建晶,冯艳秋. 宁夏师范学院学报. 2014(03)
[2]东北冷涡对江淮飑线生成的影响研究[J]. 郑媛媛,张雪晨,朱红芳,姚晨,施帅红. 高原气象. 2014(01)
[3]云南两次中尺度对流雷暴系统演变和地闪特征[J]. 张腾飞,尹丽云,张杰,谢屹然,朱莉. 应用气象学报. 2013(02)
[4]襄阳一次强雷暴过程的雷达回波与地闪特征分析[J]. 苟阿宁,吴涛,高琦,张宁,徐明. 暴雨灾害. 2012(04)
[5]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[J]. 陈明轩,王迎春. 气象学报. 2012(03)
[6]一次飑线过程的雷达回波分析及其反演风场研究[J]. 牟容,余君,张亚萍,易田,黎中菊. 气象科学. 2012(02)
[7]2009年6月一次飑线过程灾害性大风的形成机制[J]. 梁建宇,孙建华. 大气科学. 2012(02)
[8]滇南飑线的发生环境及其多普勒雷达回波特征[J]. 段鹤,严华生,王晓君. 热带气象学报. 2012(01)
[9]江西两次不同季节强飑线天气过程对比分析[J]. 陈云辉,蔡菁,马中元,郭艳. 气象水文海洋仪器. 2011(02)
[10]2009年6月3～4日黄淮地区强飑线成熟阶段特征分析[J]. 孙虎林,罗亚丽,张人禾,刘黎平,王改利. 大气科学. 2011(01)
本文编号：3589503
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２三维涡线与涡旋关系示意图（引用自Ｍｅｎｇｅｔａｌ．，?２０１２）??不只是在飑线中，在其它中尺度对流系统中也存在着水平涡度
在飑线的结构演变上，Ｍｅｎｇｅｔａｌ．?（２０１２）给出了飑线的弓状结构主要是由后??向入流（ｒｅａｒ?ｉｎｆｌｏｗ）引起的，而后向入流是由祸旋对（ｂｏｏｋｅｎｄ?ｖｏｒｔｉｃｅｓ）造成的。??如图１．２所示。经过润度收支和润线分析得出，润旋对（ｂｏｏｋｅｎｄ?ｖｏｒｔｉｃｅｓ）主要是由??水平涡度倾斜造成的。从这里也可以看出，水平涡度的变化对飑线的结构演变同样??具有着一定影响。??一一???＼??（３ｍ＾?＼??：：’鲁』??Ｎｏｒｔｈ?Ｊｒ?３＾?＾?０?５??ｙ：ｒ??？?＂＾Ｘ?—?Ｅａｓｔ??Ｓｏｕｔｈ?—■?２００ｋｍ??Ｗｅｓｔ??图１．２三维涡线与涡旋关系示意图（引用自Ｍｅｎｇｅｔａｌ．，?２０１２）??不只是在飑线中，在其它中尺度对流系统中也存在着水平涡度。如Ｆｕｊｉｔａ提出的??微下击暴流和伴随的涡环模型中可以看到，在下击暴流的近地面层存在着闭合的水??平涡管（Ｆｕｊｉｔａ，１９８５）。Ｍａｒｋｏｗｓｋｉ?ｅｔ?ａｌ．?（２００８）给出的雷暴单体涡环理想演变的??图片中也可以看到闭合的水平涡管。如图１．３所示。同时，Ｓｃｈｅｎｋｍａｎｅｔａｌ．?（２０１４）??在其２０１３年的一篇文章中也提到，由于低层摩擦产生的水平涡度的倾斜引起的近地??２??
诸多市区河段水位暴涨，并且超出警戒水位，观测发现在南宁、桂林等多地出现雷??电大风等灾害性天气。此次强降水落区位于２３?°Ｎ？２６?°Ｎ、１０６?°Ｅ？１１０?°Ｅ的范围内，??主要发生在２０１０年６月１９日］２时￣２０日００时时间段（世界时，下同）。图２．１??是２０１０年６月１９日００时至２０日００时２４小时实况累积降水。由图可知，广西省??中部和西北地区位于暴雨中心位置，图中显示５０?ｍｍ以上降水分布与雷达反射率分??布以及ＴＢＢ区域基本相一致，均呈东西带状分布。从图２．１亦可以看出，此次降水??量大且较为集中并且中小尺度特征较为明显。由ＴＲＭＭ加密降水观测资料可知，融??安县和广西凤山县的１２小时降水分别达到１１４．５?ｍｍ和７６．７?ｍｍ。??一：＾１??２４Ｎ＿??里?Ｉ?Ｉ?■重?Ｉ?Ｉ?Ｉ?■?■?■?＿?１?ｒ＾Ｖ?Ｉ?Ｉ??１０４Ｅ?１０５Ｅ?１?１１１Ｅ?１１２Ｅ??３０?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于MIB方法求解一维泊松方程有关界面问题的插值逼近[J]. 李建晶,冯艳秋. 宁夏师范学院学报. 2014(03)
[2]东北冷涡对江淮飑线生成的影响研究[J]. 郑媛媛,张雪晨,朱红芳,姚晨,施帅红. 高原气象. 2014(01)
[3]云南两次中尺度对流雷暴系统演变和地闪特征[J]. 张腾飞,尹丽云,张杰,谢屹然,朱莉. 应用气象学报. 2013(02)
[4]襄阳一次强雷暴过程的雷达回波与地闪特征分析[J]. 苟阿宁,吴涛,高琦,张宁,徐明. 暴雨灾害. 2012(04)
[5]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[J]. 陈明轩,王迎春. 气象学报. 2012(03)
[6]一次飑线过程的雷达回波分析及其反演风场研究[J]. 牟容,余君,张亚萍,易田,黎中菊. 气象科学. 2012(02)
[7]2009年6月一次飑线过程灾害性大风的形成机制[J]. 梁建宇,孙建华. 大气科学. 2012(02)
[8]滇南飑线的发生环境及其多普勒雷达回波特征[J]. 段鹤,严华生,王晓君. 热带气象学报. 2012(01)
[9]江西两次不同季节强飑线天气过程对比分析[J]. 陈云辉,蔡菁,马中元,郭艳. 气象水文海洋仪器. 2011(02)
[10]2009年6月3～4日黄淮地区强飑线成熟阶段特征分析[J]. 孙虎林,罗亚丽,张人禾,刘黎平,王改利. 大气科学. 2011(01)
本文编号：3589503
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