大涡模拟试验中热带气旋主雨带对流结构特征分析

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weizai111
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
热带气旋(TC)强度、降水的预报仍然是国际公认的难题,其中一个重要原因是对TC雨带精细化结构及其演变特征了解不多。深入研究TC雨带对流精细化结构特征,对提高TC强度、结构和降水的预报水平以及防灾减灾具有重要作用。本文基于三组高分辨率数值试验资料,通过分析对比不同数值试验中TC强度和主雨带对流结构差异、分析边界层引入大涡模拟技术LES-111m试验中主雨带对流结构的切向变化特征以及分析LES-111m试验中主雨带内边界下沉气流切向变化特征及其产生和发展的物理机制。研究结果表明:(1)三组试验均能模拟出TC主雨带的对流尺度结构特征,包含翻转上升气流、次级水平风大值区(SHWM)、中层径向出流以及低层的径向入流。而模拟的下沉运动在三组试验中差异较大,其中仅LES-111m试验较好地模拟出雨带外侧低层下沉气流(LLD)和高层下沉的内边界下沉气流(IED)。结合大涡技术的百米尺度水平分辨率数值试验,有助于改善主雨带对流精细化结构的模拟效果。(2)LES-111m试验中,本文分析了TC主雨带上、中、下游区域对流尺度结构在切向方向的变化特征,并发现雨带对流尺度结构中的新特征。中下游区域IED与高层的干空气入流相结合,携带干空气进入眼墙与翻转上升气流之间,共同抑制翻转上升气流的伸展高度。在上游向下游过渡的过程中,切向风急流存在由中层向低层的转移,SHWM逐渐被与LLD相联系的低层水平风大值区(LLWM)所取代。小尺度扰动上升、下沉气流嵌入于翻转上升气流和LLD中,从而充分混合雨带中的水汽、热量、动量。(3)在上游向下游过渡过程中,IED与高层干空气入流相联系,抑制了雨带对流高度,并引导干空气侵入眼墙。浮力和扰动气压垂直梯度共同作用导致IED加强。其中,对IED加强贡献最大的是浮力,而浮力中热浮力贡献最大,降水拖曳项次之。上游区域,雨带外侧高层干空气入流辐合下沉。中游区域,在负扰动气压垂直梯度、负热浮力、强降水拖曳作用以及负浮力径向梯度的共同影响下,IED获得加强。下游区域,低层的正浮力削弱了低层下沉运动,并且高层入流致使水凝物堆积,高层降水拖曳作用加强,IED竖直倾斜度降低。
其他文献
目前多数基于变分框架快速更新循环同化系统在各个分析时刻常使用固定的背景场误差协方差。为了更合理地统计出同化系统预报误差的日变化特征,并将其实际运用到循环同化预报中,以改进原有同化系统中固定的背景场误差协方差,本文基于快速更新多尺度分析及预报系统短期预报子系统(Rapid-refresh Multi-scale Analysis and Prediction System-Short Term,RM
本文利用ERA5再分析资料,提出了一种适用于欧亚大陆的冷锋两步识别算法,并对该算法进行了验证,包括不同冷锋识别方法、不同再分析资料的对比、连续时次客观冷锋的评估以及长时间尺度的客观冷锋与人工冷锋的对比。基于冷锋两步识别法得到1989-2018年的客观冷锋数据集。在此基础上,从天气学角度分析极端降水事件和寒潮中冷锋的活动特征,从气候角度研究了1989-2018年欧亚大陆冬半年冷锋活动特征和华北地区冬
大气河(Atmospheric Rivers;AR)是大气环流中水汽输送的重要途径,经向输送了中纬度地区90%以上的水汽,对全球水汽循环有着重要意义。大气河直接影响暴雨事件中水汽的输送和动力学上升运动,对极端降水甚至洪水事件的预报有着重要指示作用。大气河及其产生的降水还受地形等多种因素的影响。暴雨是我国华北地区的主要气象灾害之一,研究我国华北大气河的时空特征及其对华北暴雨影响的研究有重要意义。本文
利用2010—2016年5—6月ERA5逐小时再分析数据集和国家气象信息中心逐小时降水量融合产品,对初夏华南低空急流事件和急流日进行筛选和分类,并分析与天气系统相关的低空急流(Synoptic-system-related low-level jet,SLLJ)和边界层急流(Boundary layer jet,BLJ)的特征和日变化机制。在此基础上,对比了双急流日、纯BLJ日和纯SLLJ日三类急
干旱问题已成为世界上最大的草原生态系统之一——亚洲干旱区可持续发展的主要威胁。然而,关于亚洲干旱区干旱强度情况与未来变化趋势的论证并不完整。本研究首先利用帕默尔干旱指数(PDSI)、标准化降水指数(SPI)、标准化降水蒸散指数(SPEI)三个干旱指数研究亚洲干旱区干旱强度的变化。基于第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)模式资料,并利用贝叶斯模式平均(BMA)方法为CMIP5的17个模式分配权重
热带气旋季节建立时间和强度的预报一直是热带气旋预报的重难点,以往的研究对热带气旋季节建立时间(tropical cyclone season onset,简称TCSO)较少,对热带气旋快速增强强度变化相关物理机制的理解也不够透彻。而印度洋作为全球三大海洋之一,印度洋海温的变化对西北太平洋大气环流以及热带气旋活动有着重要影响。本文分析了在中性-弱ENSO事件中,西北太平洋热带气旋季节建立早晚年年际变
东北冷涡是造成中国北方地区暴雨洪涝的重要天气系统,冷涡背景下的短时强降水突发性强、可预报时效短,连续几天间歇发生,其发生时间、强度和落区一直是气象预报业务中的难点。因此,本文首先对东北地区冷涡短时强降水进行统计,然后通过一个强降水个例研究短时强降水的触发和组织化机制。利用站点降水资料、常规观测资料和NCEP的FNL资料,基于站点统计了2011-2020年6-8月冷涡背景下东北地区短时强降水的时空分
太阳风-磁层耦合是太阳活动影响地球空间环境最直接最关键的环节之一。地球弓激波是超声速太阳风受到地球磁层的阻碍作用形成的驻立激波,是太阳风-磁层耦合中极为重要的一环。当上游太阳风穿越弓激波后,其速度从超声速变成亚声速,从而绕流过地球磁层。这一过程有效的阻碍了绝大部分的太阳风直接进入地球空间,从而保护了地球。因此,对弓激波位型的研究有助于了解太阳风和地球磁场相互作用的一些基本规律,另一方面,对预测弓激
在全球变暖背景下,北极增暖速率是全球增暖速率的至少两倍;而中国北方却出现增暖停滞,极端低温事件频发的现象。北极异常增暖与中纬度大陆增暖停滞、极端低温事件频发的关系备受关注。本文利用中国站点观测构建的格点化数据集(CN05.1)和多套再分析资料,分析了冬季巴伦支-喀拉海异常增暖与中国北方极端低温发生频次的关系及联系机制;进而基于暖北极-冷欧亚(WACE)模态,寻找了中国北方极端低温的两个前期秋季的预
本文根据1958-2019年中国国家气候中心的160站逐月降水资料及日本气象厅的JRA55再分析资料,利用水分和湿静力能(MSE)平衡方程定量分析了El Ni(?)o不同发展阶段夏季中国北部降水异常的形成原因。主要结论如下:(1)在El Ni(?)o发展阶段,中国北部异常降水主要由与大气环流有关的动力效应控制。水汽诊断方程表明,El Ni(?)o发展阶段夏季中国北部降水异常偏少与垂直下沉运动密切相