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本文首先统计了1980-2008年我国雷暴的空间分布和时间变化特征,然后针对本研究的关键地区我国江淮和黄淮地区,利用2007-2010年6-9月多普勒雷达资料对中尺度对流系统进行了分类研究。主要分为7种类型,分别为非线状(NL)和6类线状类型(无层状云的线状系统(NS)、拖曳层状云的线状系统(TS)、平行于层状云的线状系统(PS)、前导层状云的线状系统(LS)、嵌入层状云的线状系统(EL)和弓状回波(BE))。线状和非线状类型分别占55.3%和44.7%,但线状类型中每种类型发生的比例相差不大,EL发生的比例最高。除了BE在6月份发生最多外,其他类型的系统都在7月份出现高峰。对流发生的两个主要源地是山地(秦岭和大巴山)的东部地区和淮河流域。干、湿环境下中尺度对流系统产生的天气现象不同,干环境中主要产生大风和冰雹,湿环境下主要产生短时强降水。BE产生大风和冰雹的概率最高。TS易产生短时强降水和大风。EL和PS易产生极端强降水(>=50mm/h)。BE主要发生在强低层切变和“不太干不太湿”的环境中。EL发生在具有相对稳定的层结和弱低层切变的环境中。NS发生在最不稳定的环境中。干、湿环境下的TS系统物理参数差别最大。
干环境下发生强对流的天气形势可以分为槽后型和副高边缘型,湿环境下的天气形势可分为槽前型、副高边缘型和槽后型,有明显的暖湿区配合。干环境下槽后型的发生概率较高。湿环境下槽前型发生的概率最高,地面系统较为复杂,有静止锋、倒槽、冷锋和暖锋,而干环境下在本研究的个例中无槽前型发生。干、湿环境下副高边缘型的对流,从地面到500 hPa都发生在副高后部的“S”流型的拐弯处,但部分湿环境个例低层有切变线。
干、湿环境下中尺度对流系统的形态、产生的天气现象、环境特征和环流背景有显著差异,利用真实个例试验和理想试验揭示水汽对中尺度对流系统的影响。结果表明,增加(减少)水汽,对流有效位能增大(减小),上升运动增强(减弱),使对流增强(减弱)。低层水汽通过对流有效位能影响对流强度。中层的干空气有利于冷池、雷暴高压和地面大风的增强及线状回波的形成,中层水汽通过夹卷作用加强下沉运动,影响对流的形态。线状对流易发生在中层干、下层湿,即中下层干湿对比大的环境中。