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祁连山冷锋过程中积层混合物理特征飞机观测研究
2024年
利用高性能空中国王飞机搭载的DMT(Droplet Measurement Technologies)探测系统,分析2020年6月15—16日祁连山地区两次冷锋过程前后积层混合的宏观特征。结果表明:冷锋前CIP(Cloud Imaging Probe)粒子平均浓度在10~1~10~2 L^(-1),PIP(Precipitation Imaging Probe)粒子浓度在10~2 L^(-1);CIP粒子数浓度随高度逐渐上升,降水粒子在7 300 m时浓度达到峰值后下降;平均粒子谱拓宽速率为3.5 mm·km^(-1),随着高度的下降而降低。冷锋前存在对流泡区域,对流泡内粒子浓度均高出对流泡外,粒子谱拓宽速率高出层一倍。冷锋后大CIP粒子粒子浓度为10~2 L^(-1),降水粒子浓度为10~0~10~2 L^(-1),粒子谱拓宽速率为1.5 mm·km^(-1),较冷锋前粒子谱拓宽速率小1.7倍。锋前后粒子均呈现多峰型;锋前积层混合中对流泡内外谱型一致,顶处对流泡内外峰值粒径不同。锋前粒子形状为聚合状、枝状、柱状和不规则状,以聚合状为主;内冰晶以凇附和聚合增长为主;对流泡内外在粒子形态上没有明显差异。锋后粒子形状以不规则粒子为主,粒子增长形式以聚合增长为主,并伴有上层向下层播撒大粒子的现象。
张玉欣韩辉邦韩辉邦郭世钰
关键词:积层混合云云微物理特征
一次干下击暴流的物理过程及移动和传播机制研究
2024年
本文使用风廓线雷达、跑道自动观测及多普勒天气雷达等观测资料,对2020年5月14日半干旱地区兰州的一次弱天气尺度强迫下的干下击暴流(简称“5.14”)过程的发生和演变特征进行了分析;应用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting)对该次过程的形成、移动及辐散出流区上空的水凝物演变特征进行了模拟,探讨了“5.14”过程外流传播的可能机制。结果表明:“5.14”过程的生命期约为30 min,顶高度在9 km以上。在体移向后侧3~6 km高度,同时出现突发性干冷空气急流侵入,体断裂,顶崩塌,动量下传和中低空1~4 km高度辐散出流急流,是下击暴流外流发生的可能原因。雪晶碰撞过冷滴使之冻结合并,形成了下沉及外流区域的中霰粒子均快速增长,模拟的霰粒子混合比在下击暴流暴发时增大了105倍;下沉区霰粒子加速了中冷池的形成,是激发强下沉气流的原因之一。随着体的移动,强下沉气流在地面上产生辐散出流,和相邻的辐散出流间交汇引起气流间的辐合上升运动,在体移动方向前沿的下沉气流两侧形成两个气流上升区;随着干冷入流急流的深入,在体移动方向激发出两个垂直环流,垂直环流由一支内上升气流与一支紧邻的湿下沉气流相伴而成。垂直环流中的湿下沉气流在近地面形成冷池扩散促使了下击暴流的暴发,激发阵风锋。阵风锋向下击暴流辐散中心的外流方向扩散,阵风锋前的暖湿上升气流有利于新生单体合并进原风暴,风暴发展加强,随着阵风锋推进切断了暖湿上升气流导致重冷顶下沉,顶的不断上冲和崩溃形成了下击暴流的外流传播过程。阵风锋前的上升气流输送的雨滴粒子在0°C温度层附近冻结,冻结过程中释放的热量导致外流传播过程中0°C温度层不断升高,中下沉的霰粒子融化层升高,融化后形成的雨滴粒子在下落过
李彦辉张飞民杨凯王澄海
关键词:下击暴流WRF模式云微物理特征
2022年冬奥会期间北京一次强降雪过程平原和山区物理特征差异的数值模拟
2024年
本文运用WRF4.2中尺度数值模式模拟了2022年2月12~13日北京地区的一次强降雪过程,模式较好地再现了此次强降雪的时空演变特征。在此基础上,对比分析北部山区和南部平原地区动力、热力以及物理过程差异,探讨了复杂地形影响降雪的可能机制。结果表明:本次降水过程以固态降水为主,同时存在着显著的条件对称不稳定特征。模拟结果表明山区的降水要强于平原地区。山区和平原地区的动力和热力因子的对比分析表明,地形的存在使山区低层的散度、涡度以及垂直速度明显强于平原地区,位温扰动也更强,山区上空体发展更为旺盛,且山区上空为水汽的汇区,水汽的相变过程更为活跃。山区和平原地区水凝物粒子虽然都以冰晶和雪两类粒子为主,但山区上空的冰晶和雪含量更多。降雪内主要的水凝物转换过程为:冰晶的核化、冰晶的凝华增长、冰晶向雪的自动转化、雪收集冰晶增长、雪的凝华增长以及发生在近地层附近的冰晶和雪晶的升华过程。近地层水汽条件的差异使平原地区近地面附近冰晶和雪的升华过程更强。1.5 km高度以下近地层附近存在由滴活化产生的过冷水,过冷水的存在一定程度促进了冰晶和雪的凝华增长,以及雪的凇附过程。
许丽人蔡军李玉鹏平凡李吉
关键词:地形作用强降雪云微物理特征数值模拟
庐山秋冬季物理过程及其影响因子
秋冬季气温较低,相对湿度较高,庐山地区易形成。深入研究庐山物理特征,尤其是冷锋等大尺度天气系统对物理的影响,将增强对物理的理论认识,为发展和改进物理参数化奠定基础。因此,本文基于庐山仰天坪观测站的综合...
张一炜
关键词:冷锋离散度微物理过程
基于物理过程的北方冻雨的模拟与形成机制研究被引量:1
2024年
本文通过耦合AFWA(Air Force Weather Agency)冻雨参数化方案的WRF模式,对2020年冬季因暖锋引发的中国北方严重冻雨灾害个例进行了模拟,结果显示模式能够很好地模拟此次冻雨过程中降水相态的空间分布。通过分析暖锋的演变、水成物物理特征以及降水相态的变化,得到:在辽宁中北部—吉林中东部地区,暖锋导致中低空形成“冷—暖—冷”的温度层结,该区冻雨形成机制以“冰相机制”为主,即高空的雪花落入大于0℃暖层内融化、再降落到次冻结层后形成冻雨。同时,发现存在高空无固态水成物、逆温层内暖雨下落到次冻结层在地面形成冻雨的现象,这种新机制被定义为“暖雨机制”,更多水成物垂直剖面与同期地面观测降水相态的比对,验证了新机制的存在,并解释了该机制形成的可能原因。为更深入理解冻雨形成机理以及北方冻雨的预报、预警提供科学支撑。
曾箐芃韩永翔陆正奇李嘉欣刘唯佳
关键词:云微物理过程WRF模式
青藏高原东北部祁连山一次降水层状物理特征的飞机观测研究
2024年
位于青藏高原东北部的祁连山是石羊河、黑河和疏勒河等多条重要河流的发源地,物理特征对于了解该区域大气降水形成过程具有重要作用,但关于祁连山地形的飞机观测研究很少。本文利用青海省人工影响天气办公室空中国王-350飞机观测数据,分析研究了祁连山2020年8月16日的一次降水层状物理特征。研究表明:祁连山地区此次降水层状的形成,与偏南气流由低海拔河湟谷地区向高海拔山区运动过程中受地形强迫抬升过程密切相关,中过冷液态水含量最大值为1.13 g m-3。低海拔山区和高海拔山区的物理特征有明显差别,低海拔山区由于水汽相对丰富,地形抬升形成的过冷液态水含量较高。山区不同高度粒子形成机制存在显著差异:5600 m(-5.1℃)层过冷液态水含量较高,冰粒子主要通过凝华、聚并生长,也存在弱凇附过程;6560 m(-9.9℃)层存在大量聚合状冰粒子,粒子谱拓宽明显,凝华和聚并过程起主导作用;7850 m(-17.0℃)层基本为冰粒子,存在大量枝状冰粒子聚合体,说明冰粒子以凝华和聚并生长为主。
黄颖付丹红郭学良张文煜
关键词:飞机观测青藏高原东北部
解耦的海洋性层积顶边界层湍流与物理特征
2024年
基于POST观测计划中获得的海洋性层积顶边界层内高频气象资料和物理资料,在选取解耦个例基础上研究解耦边界层湍流和物理特征及成因。结果表明,过渡层的大气静力稳定度较强,抑制向上浮力做功,使得湍流动能迅速消耗殆尽,实现边界层解耦。湍流动能最大值出现在内,主要与顶降温、大滴下落沉降拖曳带来的下沉气流增强及底之上附近凝结增长潜热释放产生向上浮力作用有关。近地面层的浮力项和切变项对湍流动能都起到增强作用,并以切变项的贡献更为显著,内的湍流动能是以浮力项贡献为主。过渡层附近存在向下的热通量,抑制了热量向上输送和向上浮力项的增强,促进解耦发生。内存在向上感热通量,其最大值及其出现高度主要与顶冷却和中下部的凝结潜热加热有关。顶之上湿层促进了潜热通量的向下输送,增强了内水汽含量,为解耦边界层的发展起到正反馈作用。顶浮力倒转引起的中湍流混合呈现非均匀性,并进一步导致绝热或超绝热液滴出现,促进凝结和碰并增长的增强,同时顶之上湿层进一步对中的物理增长起到了重要的推动作用。底因夹卷混合表现为均匀混合特征。
关铭杨素英丛春华朱燕南仲益君杨怡伟
关键词:解耦夹卷云微物理
基于物理过程的天气预报方法和装置
本发明实施例公开了一种基于物理过程的天气预报方法和装置,所述方法包括:通过拟合干气溶胶半径与活化半径的回归方程,建立气溶胶活化参数化模型;通过构建数浓度、谱形和斜率参数常分方程组,建立多模态滴谱凝结三参数模型;通...
张军孙继明邓玮胡文豪邵梦琪
南春季典型冰雹天气的物理特征
2024年
冰雹形成的天气和物理机制是人工防雹的基础。采用观测和数值模拟相结合的方法,研究2023年3月28日南南部红河州典型冰雹过程的天气和物理特征。结果表明:此次天气过程与青藏高原南支西风槽波动和南亚副热带高压外围西南暖湿气流输送的协同作用密切相关;地面降雹以小于10 mm的小冰雹粒子为主,最大冰雹尺度达到20 mm;冰雹物理结构显示为暖底,暖雨过程活跃;双偏振雷达差分反射率、差分相移率和相关系数显示,冰雹初始形成区存在接近球形的冰雹和过冷雨滴,说明冰雹胚胎的形成与过冷雨滴冻结有关;冰雹在下落过程中雷达回波增强,偏振雷达参数显示冰雹的水平取向显著增加,形状由球状向盘状转变,冰雹在下落过程得到进一步增长,形状也发生变化。这些观测宏观特征与数值模拟的冰雹形成机制有较好的一致性。
郑皎郭欣付丹红李英发郭学良
关键词:冰雹春季双偏振雷达数值模拟
祁连山区夏季一次层积系降水过程的物理及区域水分收支特征
2024年
用数值模式结合实测数据,对祁连山区夏季一次典型的层积系降水过程进行数值模拟.通过分析降水系的物理、水汽转化和区域水分收支特征,探讨祁连山区的降水形成机制.结果表明,中尺度天气预报模式能够模拟出祁连山区夏季层积系的发展演变过程以及降水量的时空变化特征.祁连山区层积中的过冷水含量较高,最大为2.6×10^(-3);地面降水主要来自于雪的融化过程,占70.15%,其次是雨滴碰并滴增长和霰粒子的融化过程,分别占13.49%和12.04%.雪的形成主要来源于雪对过冷水的淞附以及雪的凝华,分别占61.23%和37.93%.祁连山区的净水汽收支呈负值,且有大量降水,表明空中水资源利用效率较低.
任婧张文煜张国航张文煜王刚
关键词:降水数值模拟云微物理

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雷恒池
作品数:165被引量:1,202H指数:20
供职机构:中国科学院大气物理研究所
研究主题:层状云 降水 数值模拟 机载微波辐射计 降水粒子
李培仁
作品数:123被引量:395H指数:12
供职机构:山西省人工降雨防雹办公室
研究主题:人工增雨 层状云 云凝结核 人工影响天气 雨滴谱
封秋娟
作品数:76被引量:199H指数:10
供职机构:南京信息工程大学
研究主题:层状云 人工增雨 雨滴谱 微物理结构 云凝结核
崔晓鹏
作品数:91被引量:716H指数:17
供职机构:中国科学院大气物理研究所
研究主题:数值模拟 台风 暴雨 登陆台风 碧利斯
郭学良
作品数:192被引量:1,815H指数:31
供职机构:中国科学院大气物理研究所
研究主题:数值模拟 降水 数值模拟研究 冰雹 人工影响天气