热带对流性降水的逆温特征.pdf

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1、第33卷第1期2016年2月海洋预报MARINEFORECASTSV01．33．No．1Feb．2016DOI：10．11737／j．issn．1003—0239．2016．01．006热带对流性降水的逆温特征李秀镇1，董明伦1，李博2，王力群1(1．中国卫星海上测控部，江苏江阴214431；2．青岛市城阳区气象局，山东青岛266100)摘要：通过对赤道辐合带降水的观测发现，热带对流性降水过程普遍存在逆温现象，为更好的解释这一现象，利用微波辐射计数据，对降水过程的大气层结进行了深入分析。结果表明：(1)强对流降水过程中普遍存在两

2、个“暖心”，暖心之间有“冷泡”；(2)典型逆温过程发生在对流系统边缘，对流云云顶高度均在10km以上；(3)逆温现象出现时存在水汽密度和液态水含量大值区。近地面“暖心”下方和第二“暖心”内部水汽密度和液态水含量较小，两个“暖心”之间存在大值中心。第二“暖心”之上水汽密度较小，液态水含量较大。关键词：赤道辐合带；温度廓线；逆温；CISK中图分类号：P732．3文献标识码：A文章编号：1003—0239(2016)01．0045—08l引言近年来，人们通过观测和数值模拟对带来降水的中尺度对流系统的热力结构已获得了较多认识。夏茹娣等”

3、1充分使用地面资料讨论了地面温湿特征对中尺度系统的影响，发现降水中心与地面向上伸展的暖舌相对应。陈敏等辟，根据数值模拟的结果发现，发生在锋面上和锋前暖区的中尺度对流系统由于对流潜热释放造成了系统内部具有暖心结构特征，其高度在700hPa以上。王建捷、慕建利等p41指出对流性降水中心的温度结构呈现对流层中部为暖而上、下部为冷的特征，其成因可能与凝结释热作用密切相关。周嵬等一，基于微波辐射计资料对对流降水的分析表明降水云内与环境平均温差呈现底层温度远低于无降水的云外环境温度，而降水云前部从低层到高层云内温度都远高于环境温度。宫宇等陋

4、1指出水物质相变引起的热力作用在不同高度上对对流起着不同的作用。相关学者对太平洋热带海区低层大气的热力结构也进行了深入研究，发现无降水条件下低层大气存在多逆温现象”。“。国外也有不少关于对流系统的观测和模拟研究，如Carbone等[12l探讨了对流云形成机制，Keenan等㈣指出雷暴的发展与对流有效位能和湿度条件相结合。上述成果表明对流系统降水云中存在异于外部环境的热力结构，该结构影响着对流运动的发展。鉴于现有研究对象主要是大陆地区的对流性降水，对于热带海洋地区的研究较少，为加深对热带海洋地区对流性降水热力结构的认识，在赤道太平

5、洋海区开展了观测实验。2014年12月18—2913在太平洋中部赤道辐合带内(50N一5。S，1400一179。E)通过12d的走航观测，跟踪到热带对流性降水总计46次。本文以此次观测数据为依据，对热带对流性降水进行了初步研究，重点描述降水过程的热力结构特征和水汽垂直分布。2资料来源2．1微波辐射计MP～3000A型微波辐射计包括22—200GHz频率段中的35个通道，温度廓线子系统在51—59GHZ收稿日期：2015—03—31基金项目：国家重点基础研究“973”发展计；列(613202)。作者简介：李秀镇(1985一)，男，

6、T程师，硕士，主要从事航海气象研究。E-mail：zqlixiuzhen@163．corn海洋预报33卷之间，水汽廓线子系统接收频率在22—30GHZ之间，用所选择的频率进行天空亮温观测，采集时间问隔为每2min一组数据。通过测量氧气在60GHz附近的辐射强度或亮温得出温度分布。在任意高度上的氧气发射电磁波都与当地的温度和氧气密度分布呈比例，因此可以得到温度剖面。22GHz附近适合进行相对潮湿地区的地基廓线反演，较敏感的183GHz适合干环境的地基水汽廓线反演。水汽的发射强度与水汽密度和温度成正比，通过扫描光谱分布和观测数据数学

7、反演，可以得到水汽廓线。利用MP．3000A辐射仪可以获得在22—30GHz和51—59GHz波段调谐带的云液态水廓线信息。通过微波辐射计测量得到地表相对湿度、温度和气压数据，将用于廓线的计算。此外，纵向红外温度计可以测量有云时的云底温度，从而得出云底的水汽密度，再结合温度廓线，求出云底高度。通过人工神经网络方法反演得出廓线，其中神经网络运用StuttgartNeuralNetworkSimulator(斯图加特神经网络模拟器)和探空廓线的历史资料得出。标准后向传播(back．propagation)算法用于训练，标准前馈网络用

8、于廓线的得出。廓线输出分为58层，从0—0．5km高度上每50m输出一个数据，o．5—2km高度上每100m输出一个数据，2-10km每0．25km输出一个数据。由于本文研究区域位于赤道附近(50N一5。S，1400～1790E)，故选取新加坡(WMO48698