發(fā)布時(shí)間：2020-10-24 18:59

　　 本文基于雷達(dá)資料快速刷新四維變分同化技術(shù)(RR4DVar)所建立的雷達(dá)四維變分分析系統(tǒng),利用京津冀6部多普勒天氣雷達(dá)和區(qū)域自動(dòng)站觀測(cè)資料,針對(duì)發(fā)生在京津冀山區(qū)和平原的兩次典型颮線過(guò)程(即2013年7月30簡(jiǎn)稱“730”颮線和4日簡(jiǎn)稱“704”颮線),開展了颮線不同部位三維熱動(dòng)力結(jié)構(gòu)及其環(huán)境場(chǎng)時(shí)空演變特征的數(shù)值模擬分析和臨近預(yù)報(bào)試驗(yàn)。研究主要結(jié)論如下:(1)觀測(cè)資料分析顯示,“730”和“704”颮線過(guò)程都是處于有利的大尺度背景條件下發(fā)生、發(fā)展的。500hPa高空槽和地面冷鋒過(guò)境的高低空配置,是颮線發(fā)生發(fā)展的主要天氣影響系統(tǒng);地面比濕達(dá)到了12g/kg以上,為颮線的維持和發(fā)展提供了充沛的水汽;對(duì)流有效位能(CAPE)高達(dá)2445J/kg,為“730”颮線下山增強(qiáng)提供了大量不穩(wěn)定能量;中低層強(qiáng)的環(huán)境垂直風(fēng)切變?yōu)椤?04”颮線發(fā)生發(fā)展提供了極有利的對(duì)流環(huán)境動(dòng)力條件。(2)基于雷達(dá)四維變分分析系統(tǒng)的對(duì)流尺度數(shù)值模擬結(jié)果分析表明,“730”颮線不同部位、不同發(fā)展階段的動(dòng)力和熱動(dòng)力場(chǎng)變化特征差異明顯。1)形成階段:颮線北段低層風(fēng)暴出流大風(fēng)長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定維持,切斷了低層暖濕入流,使得中低層垂直風(fēng)切變減弱,加上低層受水平負(fù)渦度控制,不利于颮線北段對(duì)流單體的組織發(fā)展;颮線中段和南段前部受強(qiáng)的垂直風(fēng)切變控制,低層暖濕氣流輻合上升顯著,且位于水平正負(fù)渦度近似平衡的位置,是颮線中段和南段單體新生及颮線組織性增強(qiáng)的主要機(jī)制。2)增強(qiáng)階段:中段和南段前部較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變產(chǎn)生了強(qiáng)的水平正渦度,加劇了低層動(dòng)力不穩(wěn)定性,且偏南暖濕氣流穩(wěn)定維持,是中段和南段對(duì)流組織性加強(qiáng)、生命史延續(xù)的重要影響因子。3)弓形回波階段:隨著颮線中段下山,冷池出流與山前偏南暖濕氣流交匯導(dǎo)致前部有強(qiáng)輻合上升運(yùn)動(dòng),且強(qiáng)的垂直風(fēng)切變的維持也加劇了低層動(dòng)力不穩(wěn)定性,擾動(dòng)溫度梯度的增大則產(chǎn)生了鋒生現(xiàn)象,是颮線中段形成弓形回波的主要原因。(3)基于雷達(dá)四維變分分析系統(tǒng)初始化的三維數(shù)值云模式對(duì)“704”平原颮線的數(shù)值臨近預(yù)報(bào)試驗(yàn)表明,對(duì)流尺度數(shù)值臨近預(yù)報(bào)具有很大的優(yōu)勢(shì),但也存在不足。1)可以較為準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)出平原地區(qū)颮線發(fā)生發(fā)展的組織過(guò)程;2)能夠較好地抓住颮線形成初期多單體風(fēng)暴的移動(dòng)演變特征;3)對(duì)颮線形成的強(qiáng)降水中心和雨帶位置有較好的預(yù)報(bào)能力;4)對(duì)颮線內(nèi)部結(jié)構(gòu)的熱、動(dòng)力演變特征也有較好的把握;5)由于三維數(shù)值云模式對(duì)京津冀復(fù)雜地形的處理不夠完善,造成山前風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)偏差較大。
【學(xué)位單位】：中國(guó)氣象科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：P456.7
【部分圖文】：

的數(shù)值模擬分析和臨近預(yù)報(bào)試驗(yàn)圖（圖 2.2）如下，對(duì)雷達(dá)資料的預(yù)處理與質(zhì)量控制主要包括雷達(dá)定觀測(cè)誤差、移除地物雜波、海浪雜波以及超折射地物雜波、移除理、濾波、雷達(dá)盲區(qū)處理以及資料填補(bǔ)等。系統(tǒng)基于 Barnes 三維客的氣象觀測(cè)資料進(jìn)行同化，反演得出的分析場(chǎng)作為背景場(chǎng)（或初猜隨后的雷達(dá)探測(cè)資料 4DVar 同化中。中尺度分析步驟可概括為如下個(gè)雷達(dá)第三個(gè)觀測(cè)仰角（2.4°）對(duì)應(yīng)的 VAD 風(fēng)廓線； 模式中提取出空間分辨率為 25km 的探空資料； 風(fēng)廓線與中尺度模式探空資料結(jié)合，用 Barnes 插值方案將其插值半徑為 200km，得到高空分析場(chǎng)；rnes 插值方案將地面資料插值到系統(tǒng)格點(diǎn)上，影響半徑為平均自動(dòng)km），得到地面分析場(chǎng)；最小二乘擬合法，將高空分析場(chǎng)與地面分析場(chǎng)融合，得到最終的中

影響半徑為 200km，得到高空分析場(chǎng)；4）利用 Barnes 插值方案將地面資料插值到系統(tǒng)格點(diǎn)上，影響半徑為平均自動(dòng)站間距的2 倍（約 20km），得到地面分析場(chǎng)；5）利用局地最小二乘擬合法，將高空分析場(chǎng)與地面分析場(chǎng)融合，得到最終的中尺度背景分析場(chǎng)。圖 2.1 雷達(dá)四維變分分析系統(tǒng)流程圖

rq是模式控制變量，0rq是由雷達(dá)觀測(cè)的反射公式（4））， 代表空氣密度， TV代表雨水下降的末mer 雨滴譜分布的假定條件下得出的。至此，代價(jià)函就轉(zhuǎn)化為在三維云尺度數(shù)值模式的約束下，求解公計(jì)算代價(jià)函數(shù)的最小值的大致步驟（Sun 等，1997）度內(nèi)，向前積分?jǐn)?shù)值模式，獲得模式預(yù)報(bào)量值；模式預(yù)報(bào)量值計(jì)算出代價(jià)函數(shù)值；尺度伴隨模式，得到代價(jià)函數(shù)的梯度值； c 計(jì)算得出的代價(jià)函數(shù)值和代價(jià)函數(shù)梯度值輸入到標(biāo)準(zhǔn)；若滿足收斂性，則輸出分析場(chǎng)，并作模式向前最終輸出快速更新的分析場(chǎng)及預(yù)報(bào)場(chǎng)，用于對(duì)流風(fēng)熱動(dòng)力及微物理量場(chǎng)的特征研究。同化循環(huán)方案設(shè)計(jì)，每個(gè) 4DVar 循環(huán)開始時(shí)進(jìn)行一輸出最終的分析場(chǎng)，4DVar 同化循環(huán)結(jié)束后進(jìn)行 6mi
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 陳明軒;王迎春;肖現(xiàn);高峰;;基于雷達(dá)資料四維變分同化和三維云模式對(duì)一次超級(jí)單體風(fēng)暴發(fā)展維持熱動(dòng)力機(jī)制的模擬分析[J];大氣科學(xué);2012年05期

2 李娜;冉令坤;高守亭;;華東地區(qū)一次颮線過(guò)程的數(shù)值模擬與診斷分析[J];大氣科學(xué);2013年03期

3 肖現(xiàn);陳明軒;高峰;王迎春;;弱天氣系統(tǒng)強(qiáng)迫下北京地區(qū)對(duì)流下山演變的熱動(dòng)力機(jī)制[J];大氣科學(xué);2015年01期

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5 陳濤;代刊;張芳華;;一次華北颮線天氣過(guò)程中環(huán)境條件與對(duì)流發(fā)展機(jī)制研究[J];氣象;2013年08期

本文編號(hào)：2854859