海南岛海风雷暴结构的数值模拟研究

作     者：苏涛 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：苗峻峰

授予年度：2016年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：复杂地形 海风雷暴 海风辐合线 强对流天气 大气辐射 气溶胶 物理过程参数化 高分辨率数值模拟 

摘      要：本文利用WRF-ARW模式,对2012年7月20日发生在海南的一次海风雷暴过程进行了数值模拟,结合台站常规观测资料、雷达资料、卫星资料以及探空资料分析了此次雷暴的发展演变过程及其触发机制,讨论了海南岛复杂地形下海风雷暴的具体特征。并在此基础上选择不同的短波、长波辐射参数化方案对此次海风雷暴过程进行了模拟,讨论了辐射过程对当地海风雷暴模拟的影响及其可能的物理机制。结果表明,海南岛北部向内陆传播的海风与南部受地形阻挡的海风相遇后会形成海风辐合带,辐合带能影响当地的散度和涡旋特征,为雷暴的发生发展提供有利的动力和热力学条件。海南岛受热带海洋的影响较大,当地的水汽条件和对流潜势长期保持着有利于对流发展的状态,自由对流高度始终处于较低的位置,一旦海风辐合带来的抬升运动克服对流抑制到达自由对流高度后,对流就能自主的发展起来,所以单纯的海风辐合也常常能触发当地的强雷暴。雷暴发生发展过程中对流参数存在明显的变化,其演变曲线的突变位置对雷暴的发生有一定的指示作用。海南岛的海风雷暴过程与当地的复杂地形密切相关,地形的动力阻挡作用影响着低层海风的辐合以及对流的发展。辐射参数化能影响大气的加热程度和近地面能量,决定海陆温差和气压差,改变当地的海风特征,最终影响到海风雷暴的发生发展。Dudhia+RRTM方案模拟的短波、长波综合加热率、感热通量以及潜热通量都大于RRTMG+RRTMG方案,造成了前者模拟的近地面能量偏高,进而使得该方案下的海陆温差和气压差相对较大,同时大气层结也表现得更加不稳定。Dudhia+RRTM方案模拟出的当地海风明显强于RRTMG+RRTMG方案,能提供更好的水汽输送和抬升条件,有利于海风雷暴的发生发展,因此其模拟的雷暴活动范围和对流中心强度都要大于RRTMG+RRTMG方案。