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二级地形触发的东移中尺度对流系统影响下游降水的典型个例
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作者 杨如意 张元春 +2 位作者 孙建华 慕建利 于廷照 《大气科学》 北大核心 2025年第3期767-784,共18页
本文针对发生在2016年6月29日至7月1日的一次典型二级地形中尺度对流系统(mesoscale convective system,MCS)东移与高原东移对流合并影响下游对流系统个例开展数值模拟研究。本次过程导致长江中游至江淮流域地区出现了一次范围较大的强... 本文针对发生在2016年6月29日至7月1日的一次典型二级地形中尺度对流系统(mesoscale convective system,MCS)东移与高原东移对流合并影响下游对流系统个例开展数值模拟研究。本次过程导致长江中游至江淮流域地区出现了一次范围较大的强降水过程。高分辨率的数值模拟清楚地再现了二级地形对流东移与高原东移对流合并发展影响下游对流系统的发展过程,较好地刻画出长江中下游地区降水的时空分布特征。此次对流发展过程主要经历形成、移出、合并和减弱阶段。在形成阶段,由于西南低涡东北的气旋式扰动,二级地形MCS于夜间在西部山地地区形成,至次日凌晨东移到二级地形东部边界并且增强发展。发展加强后的二级地形MCS逐渐移出地形之后下游已有零散对流(高原东部对流东移至二级地形东部所致)在午后逐渐组织起来,受到夜间增强的低空急流影响,与二级地形东移对流合并发展。合并后的MCS东移并发展,推动上升运动增强,从而低层辐合增强,对流层低层诱发中尺度涡旋,涡旋和对流共同发展,引发长江中下游地区强降水。 展开更多
关键词 二级地形 东移中尺度对流系统 影响机理 数值模拟
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火幔对流对火壳二分性和火幔热-化学结构长期演化的影响:三维动力学数值模拟
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作者 刘瑞熙 李杨 +7 位作者 张志刚 何雨旸 徐长仪 王巍 孙伟家 惠鹤九 陈凌 潘永信 《地球物理学报》 北大核心 2025年第6期2092-2111,共20页
南北二分性是现代火星壳最显著的地质特征之一,厘清火幔对流对火壳二分性和火幔热-化学演化的影响,对于理解火星内部圈层过程具有重要意义.本文通过三维火幔热-化学对流数值模拟,系统研究了不同控制因素对火幔形成一阶对流结构、火幔熔... 南北二分性是现代火星壳最显著的地质特征之一,厘清火幔对流对火壳二分性和火幔热-化学演化的影响,对于理解火星内部圈层过程具有重要意义.本文通过三维火幔热-化学对流数值模拟,系统研究了不同控制因素对火幔形成一阶对流结构、火幔熔融(岩浆作用)形成火壳二分性,以及火幔热-化学结构长期演化的影响.研究结果表明,仅通过火幔对流可以产生具有二分性特征的火壳.其中,黏度结构是控制火幔对流结构演化和火壳二分性的主要控制因素,深部火幔矿物相变导致的黏度跳变和活化能降低均有利于形成稳定的一阶对流结构,通过岩浆作用形成具有二分性特征的火壳.火壳厚度受多因素影响:生热元素在火壳中的富集和岩浆喷发效率的降低均会抑制火壳增厚,而增大瑞利数和内生热率可以显著提高演化早期的火壳增厚速率.火星早期较高的内生热能够显著提高火幔温度并引发强烈的岩浆活动,通过部分熔融和岩浆喷发将生热元素富集至火壳,进而降低火幔内部生热和增大火幔冷却速率,导致岩浆作用在后续演化中受到抑制.火幔对流通过岩浆作用对火壳底部的侵蚀可能导致火幔内部形成玄武岩富集层,其分布深度及范围受控于玄武岩与背景火幔的密度差异,玄武岩富集层形成对演化后期的火幔柱和岩浆活动产生重要影响. 展开更多
关键词 火幔对流 火壳二分性 火幔流变结构 岩浆作用 数值模拟
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基于GEKO模型的高水头水泵水轮机偏工况水力损失特性
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作者 何磊 易艳林 +3 位作者 王万鹏 张驰也 高忠信 王正杰 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第S1期257-262,共6页
基于GEKO湍流模型,对高水头水泵水轮机在偏工况下的复杂内部流场与水力损失特性进行数值模拟分析。探讨GEKO模型中重要参数C_(SEP)对水力损失分布、涡量及内部流场结构的影响。结果表明:在小开度工况下,较低的C_(SEP)值能够更准确地捕... 基于GEKO湍流模型,对高水头水泵水轮机在偏工况下的复杂内部流场与水力损失特性进行数值模拟分析。探讨GEKO模型中重要参数C_(SEP)对水力损失分布、涡量及内部流场结构的影响。结果表明:在小开度工况下,较低的C_(SEP)值能够更准确地捕捉复杂流动分离现象,从而使模拟结果与试验数据高度吻合;在大开度工况下,由于流场相对稳定,C_(SEP)参数对模拟结果的影响较为有限。此外,转轮与活动导叶区域对C_(SEP)参数表现出较高敏感性,其水力损失和涡结构分布的变化趋势揭示了流动分离与能量传递过程中存在的差异。本研究验证GEKO湍流模型在高水头水泵水轮机流场预测中的有效性,也为其优化设计与数值模拟方法的改进提供了重要的理论依据和实践参考。 展开更多
关键词 GEKO湍流模型 水泵水轮机 偏工况 数值模拟 水力损失 涡结构
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珠三角一次春季强对流过程的数值模拟研究
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作者 林中庆 何启华 《现代农业科技》 2024年第7期129-134,共6页
春季华南地区由于冷空气减弱,西南气流逐渐加强,经常发生强对流和暴雨天气。为进一步研究华南地区春季暴雨的发生机制,并提高预报的准确性,使用中尺度数值模式WRF对2014年3月30—31日发生在珠三角地区的一次春季强对流天气过程进行2 d... 春季华南地区由于冷空气减弱,西南气流逐渐加强,经常发生强对流和暴雨天气。为进一步研究华南地区春季暴雨的发生机制,并提高预报的准确性,使用中尺度数值模式WRF对2014年3月30—31日发生在珠三角地区的一次春季强对流天气过程进行2 d的积分模拟,将数值模拟输出的高分辨资料结合温度、风廓线雷达资料进行中尺度分析。结果表明:本次过程中低空急流的建立和维持促进了低层辐合,并为强对流区提供了充足的水汽及能量;边界层垂直风切变、强烈的上升运动均有利于冰雹等强对流天气发生。 展开更多
关键词 春季强对流 低空急流 数值模拟 中尺度特征 珠三角
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华南暴雨中尺度对流系统的形成及湿位涡分析 被引量:114
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作者 蒙伟光 王安宇 +2 位作者 李江南 冯瑞权 侯尔滨 《大气科学》 CSCD 北大核心 2004年第3期330-341,共12页
利用MM5模式对发生在 1 998年 5月 2 3~ 2 4日华南暴雨和中尺度对流系统(MesoscaleConvectiveSystem ,简称MCS)模拟的模式输出资料 ,根据湿位涡守恒原理和倾斜涡度发展理论分析了暴雨和MCS形成和发展的原因。结果表明 ,暴雨和MCS发生... 利用MM5模式对发生在 1 998年 5月 2 3~ 2 4日华南暴雨和中尺度对流系统(MesoscaleConvectiveSystem ,简称MCS)模拟的模式输出资料 ,根据湿位涡守恒原理和倾斜涡度发展理论分析了暴雨和MCS形成和发展的原因。结果表明 ,暴雨和MCS发生在倾斜湿等熵面具有弱对流稳定性的下陷区 ,沿湿等熵面下滑的冷空气与倾斜上升并具有较强对流有效位能的暖湿空气在下陷区会合的过程中经历了对流稳定性减小的过程 ,导致暴雨和MCS发生发展区域有气旋性的涡旋发展。对流发展区域的上空满足条件对称不稳定发生的条件 ,MCS中上升气流呈倾斜状态。由于湿等熵面倾斜 ,在暴雨和MCS的发展过程中 ,水平风垂直切变和湿斜压度的增大也有利于涡旋的发展 ,使暴雨和MCS得以维持。最后 ,给出了华南地区湿等熵面上暴雨和MCS发生发展的一个物理概念模型。 展开更多
关键词 暴雨过程分析 湿位涡 对称不稳定 中尺度对流系统 华南暴雨 数值模拟
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登陆台风内中尺度强对流系统演变机制的湿位涡分析 被引量:18
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作者 徐文慧 倪允琪 +3 位作者 汪小康 顾春利 王欢 金文岩 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期88-101,共14页
2005年05号台风"海棠"登陆福建后,在外围云系里有个明显发展的中尺度对流云团经过温州东部及北部地区,引起了强降水,从而造成比热带风暴环流本身更具破坏力的强烈天气,因此研究台风内中尺度对流系统(MCS)的发展机制能够为预... 2005年05号台风"海棠"登陆福建后,在外围云系里有个明显发展的中尺度对流云团经过温州东部及北部地区,引起了强降水,从而造成比热带风暴环流本身更具破坏力的强烈天气,因此研究台风内中尺度对流系统(MCS)的发展机制能够为预报台风灾害提供依据。文中使用中尺度静力模式WRF对台风"海棠"登陆过程进行了模拟,模式很好地模拟了台风登陆过程的路径、强度变化趋势和降水分布,尤其是模拟出了台风环流内的一次中尺度对流系统的发展过程,并利用模拟结果对台风环流内的这次中尺度对流系统进行了与之相关联的湿位涡分析,从而揭示了台风环流内中尺度对流系统发展演变的湿位涡特征。结果表明,在对流形成阶段,MPV1即对流不稳定为MCS的形成提供背景不稳定条件,由MPV2即湿等熵面的倾斜和水平风的垂直切变而引起的涡旋发展作为强迫机制:MCS形成的区域及东南区域中低层是强对流不稳定层,蕴含丰富的不稳定能量,倾斜上升运动把对流不稳定区具有强不稳定能量的暖湿空气向西北中层的中性层结区输送,由于θ_(ep)的减小,气旋性涡度增强,有利于形成对流,另一方面,由于湿等熵面倾斜和低空急流加强而引起的涡旋发展作为一种强迫机制激发对流不稳定能量得到释放,从而形成对流;在对流系统的发展阶段,由于低层的对流不稳定性进一步减弱,θ_(ep)进一步减小,气旋性涡度进一步增强,有利于MCS的增强,中层等θ_e线的倾斜度比绝对动量M等值线的倾斜度大,对应有条件对称不稳定区域,满足条件对称不稳定(CSI)条件,在湿等熵面倾斜和台风低空急流作用下引起的涡旋发展强迫对称不稳定能量释放,从而使得对流得以维持和加强。通过以上的分析给出了台风环流内中尺度对流系统发生发展的概念模型。 展开更多
关键词 中尺度强对流系统 湿位涡 对流不稳定 条件对称不稳定 倾斜涡度发展 数值模拟
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梅雨期暴雨个例模拟及其中小尺度结构特征分析研究 被引量:42
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作者 孙晶 楼小凤 +1 位作者 胡志晋 赵思雄 《大气科学》 CSCD 北大核心 2007年第1期1-18,共18页
利用中尺度数值模式MM5和多普勒雷达观测资料,对2002年7月22-23日发生在长江中游一次梅雨暴雨过程进行模拟和分析。模拟结果与观测资料相比基本吻合。主要研究内容包括暴雨过程α中尺度到γ中尺度的回波结构以及动力特征和云降水粒子... 利用中尺度数值模式MM5和多普勒雷达观测资料,对2002年7月22-23日发生在长江中游一次梅雨暴雨过程进行模拟和分析。模拟结果与观测资料相比基本吻合。主要研究内容包括暴雨过程α中尺度到γ中尺度的回波结构以及动力特征和云降水粒子的分布。研究结果表明:在长江中游地区存在一条东北西南走向低空切变线,切变线北侧偏东气流中回波较弱,而南侧西南气流中不断出现强对流云团发生发展、合并分裂现象,形成沿着切变线分布的α中尺度对流带。对流带中有多个东北西南向的β中尺度波列,这些波列由从西南向东北方向移动的γ中尺度回波所构成。新回波大多产生在老回波的后部。γ中尺度回波具有相应尺度的气流辐合辐散结构。各种云降水粒子与动力场相互配合,上升运动位置和强弱决定云水的位置和强弱。云发展初期降雨首先产生于低层,以暖雨过程为主,成熟期云中冰相粒子对降水非常重要。强回波区的降水会在近地面产生出流。在西南气流中,远离切变线的回波移速大于靠近切变线的回波,容易产生回波合并;强回波由于降水而产生下沉和辐散气流,易导致回波分裂。 展开更多
关键词 梅雨 中尺度对流系统 雷达回波 数值模拟
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“99.8”山东特大暴雨形成机制的数值模拟分析 被引量:38
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作者 赵宇 龚佃利 +1 位作者 刘诗军 孙兴池 《高原气象》 CSCD 北大核心 2006年第1期95-104,共10页
利用双重嵌套的非静力数值模式MM5V3,成功地模拟了1999年8月11~12日山东诸城发生的特大暴雨。利用模式输出的高时空分辨率资料,对这次暴雨天气及中尺度低涡的形成机制进行了诊断分析。结果表明,这次特大暴雨是在弱冷空气侵入台风低... 利用双重嵌套的非静力数值模式MM5V3,成功地模拟了1999年8月11~12日山东诸城发生的特大暴雨。利用模式输出的高时空分辨率资料,对这次暴雨天气及中尺度低涡的形成机制进行了诊断分析。结果表明,这次特大暴雨是在弱冷空气侵入台风低压环流,热带辐合带北伸的形势下形成的;倾斜涡度发展是特大暴雨及中尺度低涡产生、发展的重要机制,鲁东南有利的地形对中尺度低涡的形成具有重要作用;台风低压倒槽顶部的强辐合作用首先触发上升运动,产生强降水,强降水位于低层气旋性暖式切变最明显的地方;强降水释放的凝结潜热使高层气层增暖,高层辐散加强,引起低层中尺度低涡强烈发展,导致降水增幅。可见,CISK机制是特大暴雨和中尺度低涡加强的另一种机制。 展开更多
关键词 特大暴雨 数值模拟 中尺度低涡 倾斜涡度发展
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2013年7月四川盆地一次特大暴雨的中尺度系统演变特征 被引量:52
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作者 孙建华 李娟 +1 位作者 沈新勇 康岚 《气象》 CSCD 北大核心 2015年第5期533-543,共11页
利用常规观测资料、地面加密资料、卫星观测资料和NCEP再分析资料等,对2013年7月8日四川盆地西部大暴雨过程的天气背景、水汽来源、地面环境场特征、中尺度云团活动等进行了分析并开展了数值模拟研究。这次过程发生在中纬度"东高西... 利用常规观测资料、地面加密资料、卫星观测资料和NCEP再分析资料等,对2013年7月8日四川盆地西部大暴雨过程的天气背景、水汽来源、地面环境场特征、中尺度云团活动等进行了分析并开展了数值模拟研究。这次过程发生在中纬度"东高西低"的环流背景下,西风槽与西太平洋副热带高压稳定的同时有高原东部小槽东移,孟加拉湾低槽槽前西南暖湿气流在盆地转为偏东风,输送充沛水汽。地面偏东风与偏北风形成的中尺度辐合线上有对流云团发展加强,为此次大暴雨的发生提供了有利的中尺度辐合条件。模拟结果表明,在川西高原地形阻挡影响下,偏东气流被迫抬升,配合中低层低涡发展形成的辐合上升,形成有利于对流系统发生和维持的环境条件。近地层辐合线北侧偏北冷空气的侵入促使对流不稳定能量释放,对对流的触发和维持有一定作用。 展开更多
关键词 特大暴雨 观测分析 数值模拟 中尺度对流系统
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华南前汛期一次暴雨过程中的中尺度对流系统 被引量:23
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作者 蒙伟光 王安宇 +2 位作者 李江南 冯瑞权 梁嘉静 《中山大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2003年第3期73-77,共5页
通过对卫星云图观测到的MCS云团生消过程和实测降水资料的分析 ,发现 1998年 5月 2 3 - 2 4日发生在华南的一次前汛期暴雨过程主要是由多个相继生消的MCS造成的。利用MM5模式成功地模拟出了其中两个主要MCS的发生发展。对模拟结果进行... 通过对卫星云图观测到的MCS云团生消过程和实测降水资料的分析 ,发现 1998年 5月 2 3 - 2 4日发生在华南的一次前汛期暴雨过程主要是由多个相继生消的MCS造成的。利用MM5模式成功地模拟出了其中两个主要MCS的发生发展。对模拟结果进行分析发现这两个MCS的发生发展是冷暖空气交汇的结果 ,MCS生成于暖空气而消亡于冷空气中。两个MCS的上升运动都非常强 ,最大辐散位于 40 0hPa左右 ,垂直方向上表现为气旋性的涡柱 ,右侧低层有中尺度的低空急流 ,高空有强的西南风区。 展开更多
关键词 卫星云图 中尺度对流系统(MCS) 中尺度低空急流(mLLJ) 数值模拟
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2006年6月6—7日福建特大暴雨数值模拟和诊断分析 被引量:32
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作者 沈桐立 曾瑾瑜 +1 位作者 朱伟军 丁治英 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2010年第1期14-24,共11页
采用PSU/NCAR等共同研制的新一代细网格WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度数值模式,对2006年6月6—7日福建地区出现的一次特大暴雨过程进行了数值模拟,并利用模式输出的高分辨率动力协调资料进行了初步诊断分析。结果表明,... 采用PSU/NCAR等共同研制的新一代细网格WRF(Weather Research and Forecasting)中尺度数值模式,对2006年6月6—7日福建地区出现的一次特大暴雨过程进行了数值模拟,并利用模式输出的高分辨率动力协调资料进行了初步诊断分析。结果表明,中尺度低涡是本次暴雨过程的主要影响系统之一,低涡的时空演变特征与暴雨中心的移动和雨强的变化相一致。暴雨中心的强上升运动及低层辐合、高层辐散的配置有利于中尺度对流系统的发生发展,高低空急流耦合是此次强降雨爆发的重要机制。暴雨区域850hPaθse场呈现典型的"Ω"型,高湿能条件的维持,保证了强降雨过程的能量供给,是强降雨持续的重要条件。暴雨中心位于最大垂直速度中心附近,暴雨区两侧存在垂直的次级环流,对流层中低层负湿位涡区、高层正湿位涡区的配置有利于造成较强烈的中尺度上升运动。 展开更多
关键词 中尺度WRF模式 特大暴雨 数值模拟 诊断分析 中尺度低涡 急流 湿位涡
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广西“6.12”特大暴雨中西南涡与中尺度对流系统发展的相互关系研究 被引量:30
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作者 陈涛 张芳华 端义宏 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期472-485,共14页
基于多种观测和数值模式模拟资料,在位涡守恒和反演理论的框架下,对2008年广西"6.12"特大暴雨过程中的西南低涡系统发展过程及其伴随的中尺度对流系统活动特征进行了分析。从天气系统的综合分析看,低涡系统在初始阶段发展相... 基于多种观测和数值模式模拟资料,在位涡守恒和反演理论的框架下,对2008年广西"6.12"特大暴雨过程中的西南低涡系统发展过程及其伴随的中尺度对流系统活动特征进行了分析。从天气系统的综合分析看,低涡系统在初始阶段发展相当迅速,东移过程中低空西南急流有明显增强,为中尺度对流系统的活动提供了良好的环境条件。对位涡的诊断分析表明,在西南涡发展前期,中尺度对流系统的对流过程在对流层中造成位涡下正上负的结构,积云对流加热与正位涡异常之间的正反馈过程相当明显,从而解释了西南低涡快速发展的机制。随着低涡的发展,低涡系统中的中尺度切变线、低空急流等动力结构对降水和中尺度对流系统的发展有重要的影响。12日夜间,受高层正位涡异常加强的影响,高低层系统的耦合导致柳州附近低层中尺度锋区加强,中尺度对流系统在中尺度冷锋的组织下有较强的发展,造成了夜间的局地强降水。位涡反演诊断表明,西南涡的发展在天气尺度上是一个准平衡的动力过程,平衡流能够描述西南涡风场结构的主要分量;而非平衡流结构对西南涡中中尺度对流系统的发展有更清晰的预报指示意义。 展开更多
关键词 西南涡 中尺度对流系统 位涡 数值模拟
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江淮流域两次中尺度对流涡旋的结构特征研究 被引量:11
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作者 张元春 孙建华 +1 位作者 徐广阔 齐琳琳 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2013年第3期271-287,共17页
对2003、2007年江淮梅雨期的中尺度对流涡旋(MCV)进行了统计分析,结果表明我国梅雨锋上MCV活跃,这些MCV与强降水有关。2003、2007年江淮梅雨期有9个MCV发生,大多数的MCV发生在32°N~35°N之间的江苏境内。采用ARPS(Advanced Re... 对2003、2007年江淮梅雨期的中尺度对流涡旋(MCV)进行了统计分析,结果表明我国梅雨锋上MCV活跃,这些MCV与强降水有关。2003、2007年江淮梅雨期有9个MCV发生,大多数的MCV发生在32°N~35°N之间的江苏境内。采用ARPS(Advanced Regional Prediction System)的资料分析系统(ADAS)和WRF模式模拟了2个MCV的发展过程,并使用数值模拟结果分析了它们的结构特征。MCV一般发生在强对流系统的北侧,其涡旋环流一般在600hPa以下,对应涡旋区域对流层高层为强辐散,涡度最强的中心在对流层中层,但正涡度区可伸展到300hPa。初始阶段MCV的中心为上升运动和中性层结,成熟阶段MCV的中心转为下沉运动,同时其南侧有新的对流发生。发展型和不发展型的MCV对比发现,涡旋对流层高层有涡度增加以及二次对流的潜热释放多,可能是发展型MCV维持时间较长的原因。此外,MCV发展过程中南侧急流的增强对MCV中对流的触发和维持有一定作用。 展开更多
关键词 中尺度对流涡旋 结构特征 数值模拟
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华南沿海一次暴雨中尺度对流系统的形成和发展过程 被引量:62
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作者 蒙伟光 张艳霞 +1 位作者 戴光丰 闫敬华 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2007年第6期521-530,共10页
应用观测分析和数值模拟方法研究了2004年5月13~14日发生在华南西部沿海的一次暴雨中尺度对流系统(MCS)。结果发现:MCS开始发生在低层切变线南侧的偏南气流中,强盛时其水平范围达中α尺度,生命史近10个小时。在MCS的形成和发展过程中,... 应用观测分析和数值模拟方法研究了2004年5月13~14日发生在华南西部沿海的一次暴雨中尺度对流系统(MCS)。结果发现:MCS开始发生在低层切变线南侧的偏南气流中,强盛时其水平范围达中α尺度,生命史近10个小时。在MCS的形成和发展过程中,低层的涡旋环流不明显,但其上空对流层中层500 hPa上有流场的扰动与之对应。观测分析及数值模拟结果均表明沿海地形引起的辐合在对流的启动中有重要的影响,而对流发展起来后,由于凝结加热的作用,中层的扰动得到加强和发展,主要表现为涡度的增大,气旋性环流在500 hPa高度附近表现最为明显,并在MCS东移发展的过程中起着重要的组织作用。MCS在有利地形触发作用下发生,并通过对流层中层扰动组织发展的过程,有别于华南其它一些暴雨过程常伴有低层涡旋系统向上发展的形式,有其独特的特征。还对中层扰动的增强过程和物理机制进行了分析,并提出了一个用于解释中层扰动对MCS组织发展影响的观点。 展开更多
关键词 地形辐合 中层扰动 中尺度对流系统(MCS) 数值模拟
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低纬高原地区南支槽强降水中尺度MCS系统的模拟与分析 被引量:35
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作者 晏红明 肖子牛 +1 位作者 张小玲 李建通 《高原气象》 CSCD 北大核心 2005年第5期672-684,共13页
选取2002年5月11~13日云南地区的一次南支槽强降水过程,利用MM5非静力中尺度数值模式对这次降水过程进行了数值模拟,利用模式高分辨率的输出结果分析了这次强降水中尺度对流系统的结构特征.分析结果表明:强对流系统的低层环境风场为西... 选取2002年5月11~13日云南地区的一次南支槽强降水过程,利用MM5非静力中尺度数值模式对这次降水过程进行了数值模拟,利用模式高分辨率的输出结果分析了这次强降水中尺度对流系统的结构特征.分析结果表明:强对流系统的低层环境风场为西南和东南气流辐合,高层则为一致的槽前西南气流.低层强正涡度暖湿气流辐合上升区紧邻辐合线的西南侧,槽前西南暖湿气流在辐合线附近冷空气的作用下辐合上升,形成强降水,强降水落区位于低层700 hPa强正涡度暖湿气流辐合上升区的西南侧.对物理量要素的时间演变分析表明:在对流发展初期,沿辐合线的正负涡度、辐合辐散、上升与下沉运动在垂直方向和水平方向上相间分布,呈多个模态;当对流发展较强时演变为单一模态分布,即辐合线附近低层为正涡度辐合气流上升区,而高层为负涡度辐散气流下沉区.其中低层辐合较为浅薄,位于地面到600 hPa高度,而正涡度和垂直速度较为深厚,可以从地面向上分别伸展到400 hPa和200 hPa高度.研究还揭示了低纬高原地区中尺度对流辐合系统的垂直轴线随高度向辐合区东北侧(高纬度地区)倾斜的特征,这是低纬高原地区南支槽强降水中尺度对流系统与其它切变线、准静止锋和低涡等中尺度对流系统不同的最主要特征之一. 展开更多
关键词 低纬高原 南支槽 中尺度对流系统 数值模拟
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北京“7·21”特大暴雨中的干侵入分析研究 被引量:29
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作者 汤鹏宇 何宏让 +3 位作者 阳向荣 严玉祥 王亚华 缪子青 《高原气象》 CSCD 北大核心 2015年第1期210-219,共10页
利用中尺度数值模式WRF V3.2模拟分析2012年7月21日发生在北京特大暴雨过程的天气形势与中尺度系统特征,并结合干侵入理论分析了暴雨过程中的干冷空气活动及其对暴雨的影响。结果表明,此次暴雨过程发生在高空槽引导冷空气南下与强盛的... 利用中尺度数值模式WRF V3.2模拟分析2012年7月21日发生在北京特大暴雨过程的天气形势与中尺度系统特征,并结合干侵入理论分析了暴雨过程中的干冷空气活动及其对暴雨的影响。结果表明,此次暴雨过程发生在高空槽引导冷空气南下与强盛的西南暖湿气流在华北一带剧烈交汇的天气形势下,西太平洋副热带高压阻碍了高空槽东移,使北京地区的降水过程维持较长时间。暴雨过程伴随着明显的中尺度对流复合体MCC活动,MCC的持续活动与降水中心在时空上具有一致性。WRF模式对暴雨过程有较好的模拟能力,降水发生之前的24 h内不断有来自35°N对流层顶附近的高位涡、低湿的干冷空气,沿着倾斜向北向下的路径侵入大气中低层39°N附近的700 h Pa高度。干侵入在降水开始前24 h到降水前10 h强度变化不大,随后略有减弱,在降水开始之后迅速减弱消失。干侵入对暴雨的影响主要通过在降水开始前及降水初期影响北京地区的大气热力与动力环境来完成。干侵入可以增大暴雨落区大气的位势不稳定,为对流发展储备充沛的对流有效位能,为MCC的发生、发展提供有利的环境条件。同时,干侵入增大了大气中低层的气旋性涡度,有利于中低层空气辐合上升运动,是引发北京地区局地的强对流天气,如MCC及其伴随的暴雨过程可能的触发机制。 展开更多
关键词 暴雨分析 数值模拟 中尺度对流复合体 干侵入
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华南局地锋生及对流系统发展的模拟分析研究 被引量:21
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作者 蒙伟光 戴光丰 +1 位作者 张艳霞 李昊睿 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期387-401,共15页
2009年3月28日一条东西向的锋面出现在华南25°N附近。伴随着锋面的活动,对流降水回波午后开始在广西的梧州附近发展,并在随后几小时向东移动,组织发展成为中尺度对流系统(MCS),为广东中西部及珠三角地区带来了雷暴、暴雨、冰雹等... 2009年3月28日一条东西向的锋面出现在华南25°N附近。伴随着锋面的活动,对流降水回波午后开始在广西的梧州附近发展,并在随后几小时向东移动,组织发展成为中尺度对流系统(MCS),为广东中西部及珠三角地区带来了雷暴、暴雨、冰雹等灾害天气。应用地面自动站、雷达回波、卫星云图以及NCEP-FNL再分析资料和WRF模式的模拟结果,对锋面暴雨形成的天气特征进行了诊断分析,考察了中尺度对流系统的发展演变过程及其与局地锋生的相互关系。结果表明,锋面对流系统形成发展于一个东西向水平尺度约200km的地面中尺度辐合线附近,对流起始发展于具有较大对流有效位能(CAPE)和较小对流抑制位能(CIN)的区域。伴随着对流的发展,锋面强度增强。锋生函数的计算发现,非绝热项和倾斜项分别在由对流引起的次级环流的上升运动支和下沉运动支起锋生作用,是引发中尺度锋生的主要影响因子。而相对来说,水平辐合项和形变项的作用却比较小。这与大尺度的锋生过程不同,中尺度锋生更主要的是由热力直接触发的非地转环流所驱动。涡度场的演变分析还发现,沿着850hPa锋区大的正涡度区与500hPa的强上升运动区对应良好,对流系统发展与中尺度锋生之间存在着类似于第二条件不稳定机制的相互作用,对流增强了锋生过程,锋面则对中尺度对流系统的发展起组织作用。中尺度锋生对对流组织发展的作用作为此类灾害天气形成的原因值得关注。 展开更多
关键词 对流 中尺度锋生 华南暴雨 数值模拟
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MCC转为带状MCSs过程中水平涡度的变化与暴雨的关系 被引量:14
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作者 丁治英 高松 常越 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2013年第4期540-550,共11页
利用实况资料和WRF中尺度数值模式对2010年6月18—19日的一次MCC转带状MCSs的暴雨过程进行数值模拟与诊断分析。结果表明:850 hPa西南涡和切变线的形成与维持是影响此次暴雨产生的中尺度系统,前期MCC的形成到成熟以低涡降水为主,后期的... 利用实况资料和WRF中尺度数值模式对2010年6月18—19日的一次MCC转带状MCSs的暴雨过程进行数值模拟与诊断分析。结果表明:850 hPa西南涡和切变线的形成与维持是影响此次暴雨产生的中尺度系统,前期MCC的形成到成熟以低涡降水为主,后期的圆形MCC转为带状MCSs主要为切变线降水。在雨区附近,u、v的垂直切变所形成的强水平涡度造成的旋转,对应垂直环流的上升支可触发暴雨产生,垂直方向上u、v不同的分布可形成不同的垂直环流。低涡与切变线附近的水平涡度有明显差异,这种差异导致暴雨形成的原因不同,低涡暴雨主要由v的垂直切变造成,切变线暴雨主要由u、v的垂直切变共同作用,本次过程中v的垂直切变构成了沿切变线的东西向雨带,u的垂直切变沿纬向的不均匀性引起的垂直运动与切变线上MCSs的生成、发展和多雨团的形成关系密切。低涡、切变线降水中心附近的正倾侧项(水平涡度向垂直正涡度转换)也有类似的差异,低涡的转换主要由v/p<0决定,切变线的转换主要由-u/p>0决定。水平涡度向垂直涡度的转换尺度较小,易在平均状态下被忽略。倾侧项主要有利于暴雨的加强,但对西南涡、切变线的发展贡献较小。 展开更多
关键词 暴雨 中尺度对流系统(MCSs) 数值模拟 水平涡度 倾侧项
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凝结加热和地表通量对华南中尺度对流系统(MCS)发生发展的影响 被引量:25
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作者 蒙伟光 李江南 +3 位作者 王安宇 冯瑞权 古志明 闫敬华 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2005年第4期368-376,共9页
通过有无凝结加热和地表通量影响的数值模拟对比研究,分析了非绝热过程对一次华南暴雨MCS发生发展过程的影响。结果表明:(1)凝结加热对MCS的降水影响很大,在MCS发展的各个时期,如不考虑凝结加热,MCS的降水强度很快减弱,无法继续发展。(2... 通过有无凝结加热和地表通量影响的数值模拟对比研究,分析了非绝热过程对一次华南暴雨MCS发生发展过程的影响。结果表明:(1)凝结加热对MCS的降水影响很大,在MCS发展的各个时期,如不考虑凝结加热,MCS的降水强度很快减弱,无法继续发展。(2)凝结加热在MCS涡旋的形成期最为重要,在涡旋形成之后,影响相对减弱。(3)凝结加热通过对MCS发展过程的影响从而也影响了MCS环境场中尺度低空急流、高层辐散等中尺度结构特征的形成。(4)地表感热、潜热通量等边界层非绝热过程对MCS的形成也有重要影响;在暴雨MCS发生前期,地表非绝热过程造成气压下降,导致华南南部来自海洋的偏南风加大,辐合加强,从而使低层的湿度增大,气层变得更加不稳定,有利于对流的启动。 展开更多
关键词 凝结加热 地表通量 中尺度对流系统(MCS) 华南暴雨 数值模拟
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北京“7.21”特大暴雨过程中尺度系统的模拟及演变特征分析 被引量:45
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作者 周玉淑 刘璐 +1 位作者 朱科锋 李建通 《大气科学》 CSCD 北大核心 2014年第5期885-896,共12页
在2012年7月21日北京特大暴雨过程天气尺度环流背景分析的基础上,主要用WRF模式对该次暴雨过程进行了高分辨率的模拟。利用模拟资料分析了影响此次北京特大暴雨的辐合线及辐合线上生成的中尺度低涡的热动力结构及其演变。从热力场来看,... 在2012年7月21日北京特大暴雨过程天气尺度环流背景分析的基础上,主要用WRF模式对该次暴雨过程进行了高分辨率的模拟。利用模拟资料分析了影响此次北京特大暴雨的辐合线及辐合线上生成的中尺度低涡的热动力结构及其演变。从热力场来看,来自于西北和东北方向的强冷空气与西南和东南暖湿气流的长时间对峙形成的辐合以及中低层冷空气从西北和东北方向向西南的入侵迫使整层暖湿空气抬升,以及低空急流的暖湿平流与低空弱冷空气之间形成的"西冷东暖"的结构,对对流不稳定的触发有一定作用,有助于该次特大暴雨的发生。对流层低层的西(东)南风与西北风之间形成了一条持续时间长的辐合切变线,切变线上不断有中尺度低涡生成并沿切变线发展移动,模拟资料分析表明,低涡不断沿切变线生成并移动经过北京从而对该次暴雨造成影响,这与"列车效应"现象类似。切变线上生成的中尺度低涡位置也同时处于急流左前侧和山前,低涡加强和发展时对应有暴雨的明显增强,是直接造成北京特大暴雨的中尺度系统,其生成与低层辐合、低空急流及地形均有关系。低层辐合引发的垂直运动在地形迎风坡附近得到加强,低层辐合及地形抬升共同导致了强垂直运动的发展和维持,是暴雨持续的重要原因。大气中层有下沉气流与低层上升气流相互作用,在大气中低层形成一系列中尺度环流,房山附近一直有中尺度环流的垂直上升支维持,也是暴雨中心出现在房山的原因之一。 展开更多
关键词 暴雨 数值模拟 结构分析 中尺度低涡
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