山东省西部夏季冰雹云宏微观结构的数值模拟

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本文通过实况观测分析和数值模拟,对2002年7月18日和2005年7月12日山东省西部出现的两次冰雹云天气过程的发生发展的环境场特征、动力机制和云物理结构开展了研究,在此基础上建立了山东省西部夏季典型冰雹云的概念模型。 结果表明:两次降雹过程发生的大尺度天气背景场是高空低涡,低空的切变线及地面的冷锋,中尺度背景场也为降雹提供了有利条件。降雹前风矢量场存在有利的触发机制,即云顶的强辐散与云底的辐合相对应,引起的上升速度随着降雹等因素引起的拖曳作用而逐渐被削弱。云体首先出现在主上升气流区前侧,垂直方向上升速度最大值的上方,并沿着上升气流向外辐散下沉气流转向处发展。在冰雹云发展阶段中底层出现回波非常弱的区域,呈现半圆形回波缺口,对应的强上升气流;在最强盛阶段,中底层呈现钩状结构,有强上升气流和偏南风的入流气流。在垂直剖面上出现穹隆、回波墙和悬垂回波。 雹胚源区出现在主上升气流前侧上升气流向辐散下沉气流的拐角处,垂直方向最大上升速度上方的区域。雹胚出现的高度,环境温度为-20℃左右。随着上升气流及辐散下沉气流的增强,雹胚被气流带至前方,一部分粒子(以霰和冰晶为主)被辐散气流吹散,在水平方向上铺展得很开,形成强大的云砧;一部分霰粒子由于下沉气流作用,被带至较低层,与底层的辐合气流汇合重新卷入主上升气流,在上升和下沉气流之间循环增长,形成大的冰雹。胚胎帘出现在主上升气流前方由上升气流转向下沉气流的区域,冰雹粒子在这里循环增长,形成冰雹云成熟阶段垂直剖面上的回波墙。
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