河南商丘一次飑线过程的数值模拟和诊断分析

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1、学位论文独创性声明本人郑重声明：1、坚持以“求实、创新"的科学精神从事研究工作。2、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。3、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。4、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。5、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示了谢意。作者签名：墓：隆窿日期：：堡21：!学位论文使用授权声明本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或

2、其指定机构送交论文的电子版和纸质版；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规定。作者签名：氆望日期：翌f：茎1．1引言第一章绪论昂一早瑁化强对流常常引发雷暴，大风，冰雹和暴雨等灾害性天气。中纬度常见的剧烈对流天气系统有三类：局地对流系统(普通雷暴和强局地风暴)、二维线状(带状)流系统(MCS)和近于圆形团状结构的中尺度对流复合体(MCC)。其中二维线状带状对

3、流系统(MCS)，又叫飑线p。，飑线是一种以组织化的带状对流群为特征、突发性强、空间尺度相对较大、持续时间也相对较长而演化迅速、灾害严重的中尺度强对流天气系统。常会带来冰雹、龙卷、大风、短时强暴雨等严重的灾害性天气，给国民经济和人民生命财产构成严重威胁．。对该类系统的监测、预报和研究一直是许多气象业务和科研人员关注的重点。强对流系统的形成、发展过程与中13和中Y度天气系统密切联系，涉及到多尺度系统间的非线性相互作用、受制于复杂的边界层地形强迫、局地热力、动力作用等物理过程，是一项难度很大的研究课

4、题。目前，对飑线的研究主要有两种手段，一是观测资料的分析和理论研究，另一个是数值模拟。理论研究中，由于求解析解比较困难，常常作一些理论上的简化，与实际过程尚有差距。随着非静力平衡中尺度数值模式的发展和新一代Doppler雷达、卫星多通道遥感资料的使用，以及我国气象部门在东部地区增加了加密自动气象站，可以方便地获得有关MCS发展、演变的高时空分辨率的观测分析资料。这对利用中尺度数值模式，综合各种非常规观测资料，更好地开展针对飑线的科学研究，增进对飑线动力、热力学特点的认识，进一步完善强对流风暴过程

5、的物理模型，提供了新的机遇，并为真正意义上的有关MCS超短时预报方法的建立提供了可能。1．2飑线的国内外研究进展1．2．1常规天气学方法在飑线研究中进展飑线的长度大小不一，可能长仅仅lOOkm也可能长达1000km。与雷暴单体和超级单体不同，飑线具有清楚的线状结构。飑线的发生发展有很多的影响因素和影响系统，由于天气所伴随的冰雹、暴雨以及局地瞬时大风的强危害性，一直成为研究的热点问题。国外飑线一般用“squallline”一词来表示，“squall”的意思是暴风、暴风雪，而“line”则是线的意思

6、，这是对于飑线一词的基本翻译。飑线是一种带(线)状的中尺度对流系统，非锋面的或狭窄的活跃雷暴带。它是一种深厚的对流系统，其水平尺度通常为几百千米，典型生命期约6—12h，远大于雷暴单体的生命期。它包括雷暴，以及非对流(层状)的降水区。镶嵌在飑线中的强雷暴常常引起局地暴雨和灾害性强风。因此，飑线从意译上来讲“squallline”。飑线研究发现【2卅：飑线一般在上层干冷，下层暖湿的热力环镜，高低层存在急流，风向向上顺转的动力环境下，起源于一个线状的扰动；飑线在发展和成熟阶段的传播往往是跳跃的，重力

7、波和阵风锋是目前用来解释跳跃现象的两种理论，Crametalt41．认为，飑线的传播是由于各种尺度的各种力的影响，但是重力波至少是其中的一个影响系统。国内关于中尺度对流系统的研究，在上个世纪80年代和90年代早期主要是利用天气形势，分析和总结对流发生的天气尺度的条件。近年来，随着雷达，卫星和中尺度数值模式的发展，对于中尺度对流系统的研究也逐渐的细致。关于华北地区中尺度对流系统的研究，早期也是集中在天气尺度条件的研究，到最近几年才有利用雷达，卫星资料和中尺度数值模式对其进行更加深入地研究。李鸿洲对

8、华北飑线有一系列的研究。在1982年，丁一汇与李鸿洲【71根据18个飑线个例，利用环流背景就我国飑线发生发展的条件进行了研究，1983年，李鸿洲‘81利用每小时一次的华北区域天气图，综合分析了70年代发生在华北的飑线，按照流场特征划分了华北飑线的环流型，分别给出了各型飑线的环境物理条件。1988年，李鸿洲‘91进一步分析了华北飑线的中尺度气候特征和不同天气型的环境条件，给出了飑线各发展阶段的地面中尺度概念模型。同年，蔡则怡，李鸿洲和李焕安【101还利用天气雷达，卫星云图，高空探空测风和地面加密观