一次强单体雹暴结构和成雹机制的数值模拟研究

利用NCEP再分析资料、L-波段雷达探空资料,分析了2010年6月15日发生在大连地区的强雹暴过程的环流形势和垂直气流结构;并利用中国科学院大气物理研究所的完全弹性三维雹云数值模式,模拟了该过程的雷达回波结构特征、含水量场等宏微观物理量的分布及其演变,着重分析了冰雹云的成雹机制。结果表明,模式较成功地模拟出了雹云回波的强度和发展高度,并模拟出了回波墙、弱回波区及悬垂回波等一系列强冰雹云的回波结构特征。该雹云的冰雹主要由冻滴转化形成,冰雹的增大主要依赖于与云滴、雨滴的撞冻过程,即冰雹主要是通过撞冻过冷水长大;冰雹与霰粒和雪花的碰并过程比较强,而与冰晶的碰并增长量很小。

慕尼黑一次混合型雹暴的数值模拟与成雹机制

利用三维冰雹云模式,对发生在德国南部慕尼黑的一次混合型雹暴进行了数值模拟,模拟云的雷达回波结构、过冷雨水区特征与实际雷达观测的分析结果比较一致。模拟结果表明:该例雹云中冰雹胚胎既有冻滴也有霰,二者在数量上相当;虽然雹云中不存在过冷雨水累积带,但在主上升气流区周围存在过冷雨水区,过冷雨水对冰雹的形成起着重要作用;在雹云发展的不同阶段,冰雹的形成机制也不相同。

不同云底温度雹云成雹机制及其引晶催化的数值研究

用二维准弹性冰雹云模式模拟了中国不同地区的冰雹云的成雹机制和人工引晶催化的效果，结果表明：强对流云中自然初始降水元的形成主要同云雨自动转化相关；云底温度较低的冰雹云的雹胚形成以云霰转化过程为主，暖云底的雹云则以雨霰转化为主。人工引晶的作用有三：（１）加强云中冰霰转化过程，雹胚过多争食防雹；（２）促进雨霰转化过程，使雹胚浓度增加，并且减少过冷雨滴，抑制冰雹碰冻过冷雨滴的增长；（３）使云的下部霰量增加，降低降水粒子的增长轨迹，阻碍霰雹的增长。多次催化有时比一次大剂量催化的防雹增雨效果好。

中国半干旱地区成雹机制的数值研究

使用中尺度数值模式(WRFV3.7.1)对发生在宁夏南部山区两次降雹天气过程的背景场特征、云宏微观结构以及云内微物理转化机制进行了数值研究。结果表明:该地区冰雹云形成的大气环境水汽含量较少,冰雹的发生主要依靠“上干下湿”的不稳定层结及午后局地加热效应。两次个例发生的环境水汽含量存在较大差异,导致两次雹云个例微物理结构演变特征不同。对数值模拟结果分析发现,宁南山区冰雹云中雪粒子含量较多,雹胚(霰粒)主要通过雪粒子转化而来。霰粒主要通过水汽凝华及碰并过冷云水增长。模拟云中冰雹形成高度相对较低,冰雹形成后主要通过收集过冷云水增长。除碰冻过冷云水外,对过饱和水汽的凝华也是雪、霰、雹粒子质量增长的一个重要来源。模拟得到该地区冰雹云中云雨自动转化过程较弱,雨水主要是通过雪、霰、雹粒子在下落过程中融化形成。雨水在下落过程中蒸发显著。

雹云成雹机制及最佳催化方案的数值研究

应用中科院大气物理研究所建立的三维雹云模式 ,对河南南阳 1999年 5月 9日一次降雹过程进行了数值模拟。模拟结果表明 :云内存在过冷水累积区 ,冰雹在过冷水累积区长大 ;使用不同催化方案催化后 ,均能起到减少地面降雹的作用 ,但是在雹云形成的不同时间、不同的催化部位和使用不同的催化剂量 ,其消雹效果不一样 。

北京一次强单体雹暴的三维数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所建立的完全弹性三维雹云数值模式 ,模拟了1 996年 6月 2 9日发生在北京东北部京冀交界地区的一次强单体雹暴过程 ,并结合多普勒雷达探测资料 ,分析了风暴的流场结构、雷达回波结构特征、含水量场等宏微观物理量的分布及其演变。模式模拟出了超级单体风暴云的一些典型特征 ,如悬垂回波、弱回波区、回波墙等。同时 ,模拟分析了冰雹形成的微物理过程 ,结果表明 ,本个例模拟雹云中 ,冰雹粒子主要由冻滴 (CNfh)和霰 (CNgh)转化形成 ,但冻滴对冰雹形成的贡献比霰大得多 ,冰雹含水量中心的发展演变与冻滴含水量中心的发展演变相一致 ,冰雹主要是通过撞冻过冷水过程 (CLch、CLrh)而进一步长大的。

青海省东北部一次冰雹天气过程及成因分析

本文分析了2003年5月13日21时青海省东部地区降雹天气过程的大尺度环流背景、成雹的动力学和热力学条件、成雹的物理机制、云图资料等方面的特征,从冰雹所具备的三个条件人手,计算了一些表征大气的大气稳定度等物理量参数,绘制成图。总结出了几点降雹过程的预报技术要点。对自动站资料的应用,得出这次降雹过程的影响系统为一中β尺度系统。

CAMS三维对流云催化模式的改进及个例模拟

该文对CAMS原有的三维对流云模式 (2 0 0 0版 )进行了改进 ,引入雪晶的比水量和数浓度作为预报变量 ,加进与雪晶有关的 1 1种微物理过程 ,从而使模式的微物理过程更加完善 ,使其能更好的模拟对流云降水过程。通过对 1 996年北京雹云个例模拟 ,发现 :模式模拟云的多单体结构、回波顶高、强中心位置与雷达观测比较一致 ,并能很好的解释地面雹块结构的形成原因。对改进前后的模式计算结果进行对比分析发现 :改进前后动力场变化不大 ,主要是微物理过程产生的影响 。

一次强对流过程的三维数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所建立的完全弹性三维雹云数值模式(IAP-CSM3D),模拟了2004年4月23日横扫湘中湘南大部分地区的飑线强对流过程的流场、雷达回波和含水量等宏、微观物理量的分布及其演变。分析了冰雹形成的微物理过程,结果表明,冰雹粒子主要由冻滴(CNfh)和霰(CNgh)转化形成,其中冻滴的贡献比较大,冰雹主要是通过撞冻过冷水过程(CLch、CLrh)长大。将多普勒雷达实测资料同模拟的气流结构进行比较可见,雷达观测到散度随高度的变化与模式模拟的气流结构一致;模式输出的雷达回波强度及回波顶高与雷达观测事实相近。