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陕西渭北中尺度对流系统雷达观测和数值模拟研究

作　者: 岳治国
导　师: 牛生杰
学　校: 南京信息工程大学
专　业: 大气物理学与大气环境
关键词: 陕西渭北中尺度对流雷达观测数值模拟 WRF
分类号: P412.25
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

为了研究陕西渭北地区中尺度对流系统(MCS)的活动规律,本文根据陕西渭北711型数字化雷达2000～2006年5～9月的观测资料,把335例中尺度对流系统(MCS)组织演变的模型分为3大类(单体、线状、区域型MCS)9小类(少动单体、移动单体、合并单体、拖曳层状、先导层状、平行层状、断裂线状、非嵌入区域和嵌入区域型MCS),分类统计了各类MCS的天气形势、出现频次、日变化、生命史、水平尺度、回波移动速度和灾情等特征;为提高对渭北中尺度对流系统的模拟能力,应用WRF中尺度数值模式对陕西渭北一次强降雹MCS个例进行了模拟,分析了不同显式云物理方案对渭北MCS模拟的影响。研究结果表明:(1)渭北最常见的MCS组织类型为区域型MCS和单体MCS。单体MCS的活动时段为11～21时,线状和区域型MCS在24小时内都可发生,但主要发生时段分别为13～21时和10～17时。少动单体MCS的平均生命史最短,非嵌入区域MCS平均生命史最长。拖曳层状MCS的平均移动速度最高大。(2)单体MCS的灾情最轻;线状MCS的降雹概率最高,受灾面积广,灾情最重。非嵌入区域MCS产生区域降雹重灾次数最多,其次为拖曳层状和嵌入区域MCS。(3)7种显式云物理方案模拟结果都在陕南出现了虚假的强降水中心,WSM6方案模拟的渭北和陕北的6h累积降水与实测最为接近。各显式方案模拟的24h累积降水量的强度和范围在陕北地区与实测接近,在渭北地区的雨区都偏小,其中Thompson方案模拟24h累积降水在陕北和渭北地区模拟的降水范围和降水量与实测值最为接近。WSM6对渭北地区的每小时模拟降水量的强度和降水落区与实测相比,优于其它方案的模拟结果。(4)各方案模拟西安探空曲线与实测探空曲线都非常接近,WSM3方案模拟的沙氏指数与实测最为接近。

全文目录

摘要  8-9
ABSTRACT  9-10
第一章引言  10-16
  1.1 研究目的和意义  10-11
  1.2 国内外研究进展  11-15
    1.2.1 MCS的时空分布  11-12
    1.2.2 MCS的生成环境  12
    1.2.3 MCS的概念模型  12
    1.2.4 MCS的闪电特征  12-13
    1.2.5 MCS的组织演变模型  13
    1.2.6 中尺度数值模式研究的进展  13-14
    1.2.7 数值催化试验研究进展  14-15
  1.3 本文主要研究内容  15-16
第二章陕西对流天气的气候特征  16-20
  2.1 陕西省气候特征及主要灾害  16-18
  2.2 陕西降雹分布特点  18
    2.2.1 降雹的地区分布  18
    2.2.2 冰雹的时间分布  18
  2.3 陕西省冰雹天气环流特征  18-20
第三章陕西渭北中尺度对流系统的观测及研究方法  20-32
  3.1 观测内容及资料获取  20-21
    3.1.1 数字化雷达和多普勒雷达观测  20-21
    3.1.2 地面高空天气资料  21
    3.1.3 灾情资料  21
  3.2 资料分析  21-22
  3.3 中尺度WRF模式简介  22-32
    3.3.1 模式的流程结构  22-24
    3.3.2 WRF模式的动力框架(WRF V2)  24-28
    3.3.3 模式的物理方案  28-32
第四章陕西渭北中尺度对流系统的组织模型  32-50
  4.1 分类方法  32-37
    4.1.1 单体MCS  34
    4.1.2 线状MCS  34-36
    4.1.3 区域型MCS  36-37
    4.1.4 其它类型  37
  4.2 渭北MCS特征分析  37-47
    4.2.1 天气形势  37-38
    4.2.2 初生位置  38-40
    4.2.3 发生频次  40-41
    4.2.4 日变化  41
    4.2.5 生命史  41-42
    4.2.6 最大水平尺度  42-43
    4.2.7 最大回波顶高  43-45
    4.2.8 移动特征  45-47
  4.3 灾情分析  47-49
  4.4 小结  49-50
第五章不同显式云物理方案对渭北中尺度对流系统个例模拟  50-63
  5.1 研究个例简介  50-55
    5.1.1 降水实况  51
    5.1.2 降雹实况  51-52
    5.1.3 天气形势  52-53
    5.1.4 卫星云图  53-55
  5.2 模拟方案设计  55-56
  5.3 模拟结果分析  56-62
    5.3.1 6h累积降水量对比  56-57
    5.3.2 24h累积降水量对比  57-59
    5.2.3 1h累积降水量对比  59-60
    5.2.4 模拟雷达反射率对比  60-61
    5.2.5 探空曲线对比  61-62
  5.4 小结  62-63
第六章主要结论与创新点  63-66
  6.1 主要结论  63-65
  6.2 本文的创新点  65
  6.3 研究展望  65-66
参考文献  66-70
参加科研项目、学术活动及发表或待发表论文  70-71
致谢  71

陕西渭北中尺度对流系统雷达观测和数值模拟研究

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