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太湖地区湖陆风对雷暴过程影响的数值模拟

杨薇 苗峻峰 谈哲敏

杨薇, 苗峻峰, 谈哲敏. 太湖地区湖陆风对雷暴过程影响的数值模拟. 应用气象学报, 2014, 25(1): 59-70..
引用本文: 杨薇, 苗峻峰, 谈哲敏. 太湖地区湖陆风对雷暴过程影响的数值模拟. 应用气象学报, 2014, 25(1): 59-70.
Yang Wei, Miao Junfeng, Tan Zhemin. Numerical simulation of the lake breeze impact on thunderstorm over the Taihu Area. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(1): 59-70.
Citation: Yang Wei, Miao Junfeng, Tan Zhemin. Numerical simulation of the lake breeze impact on thunderstorm over the Taihu Area. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(1): 59-70.

太湖地区湖陆风对雷暴过程影响的数值模拟

资助项目: 

公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201006004

详细信息
    通信作者:

    苗峻峰, email: miaoj@nuist.edu.cn

Numerical Simulation of the Lake Breeze Impact on Thunderstorm over the Taihu Area

  • 摘要: 利用耦合了NOAH陆面模式的WRF中尺度数值模式,对2010年8月18日发生在太湖地区的一次强雷暴过程进行数值模拟,并将模拟结果与实况进行对比。结果表明:模式能较合理地模拟出雷暴演变过程及近地面要素变化。此次雷暴天气过程发生在湖风发展强盛时期,雷暴沿东岸湖风与背景风形成的辐合线发展。通过两个敏感性试验,研究了太湖地区湖陆风对雷暴过程的影响。湖风锋对雷暴过程起触发和增强作用,湖风锋的阻挡和抬升作用导致此次雷暴的产生。在湖风锋前缘形成的初始对流进一步发展加强为雷暴,发展成熟的雷暴低层出流又与湖风作用形成新的雷暴,湖风的辐合为对流云的发展提供水汽和能量。在雷暴的形成发展过程中,感热通量输送可改变大气边界层结构,使低层不稳定能量较易释放,潜热释放加强上升和下沉气流,使边界层湿度增大,对流进一步发展增强。
  • 图  1  模拟区域地形分布

    (a) 四重嵌套区域,(b) 第4层区域 (AB为本文所取剖面)

    Fig. 1  The topography of simulation area

    (a) four nested domains, (b) area of domain 4

    图  2  控制试验中第4层区域植被分布

    Fig. 2  Land use category for CNTL of domain 4

    图  3  2010年8月18日08:00风场 (矢量)、位势高度场 (实线,单位:dagpm)和温度场 (虚线,单位:℃)

    (a)500 hPa,(b)850 hPa

    Fig. 3  The wind (vector), geopotential height (solid line, unit:dagpm) and temperature (dashed line, unit:℃) at 0800 BT 18 August 2010

    (a)500 hPa, (b)850 hPa

    图  4  2010年8月18日00:00—24:00 24 h累积降水量 (单位:mm)

    (a) 实况,(b) 模拟

    Fig. 4  The 24-h accumulated precipitation (unit:mm) from 0000 BT to 2400 BT on 18 August 2010

    (a) observed, (b) simulated

    图  5  2010年8月18日2 m温度和10 m风速实况与模拟结果对比

    Fig. 5  Comparisons between the observed and the simulated of 2-m temperature, 10-m wind speed on 18 August 2010

    图  6  2010年8月18日模拟的2 m温度 (等值线,单位:℃) 和10 m风场 (已减去区域平均) 分布

    (阴影表示地形,蓝色虚线代表湖风锋位置,下同)

    Fig. 6  The simulated 2-m temperature (contour, unit:℃) and 10-m wind (minus area-averaged) on 18 August 2010

    (the shaded denotes model terrain, the dashed blue line denotes the position of lake breeze front, the same hereinafter)

    图  7  2010年8月18日沿ABu-w场 (w扩大20倍)、假相当位温 (等值线,单位:K)和垂直速度 (阴影) 的东西向剖面图

    (横坐标上黑色粗线表示湖面,下同)

    Fig. 7  Vertical cross section of simulated wind field (the w-component is multiplied by a factor of 20), pseudo-equivalent potential temperature (contour, unit:K) and vertical velocity (shaded) along AB on 18 August 2010

    (the lake surface is represented by solid black thick line, the same hereinafter)

    图  8  2010年8月18日模拟的云水混合比 (阴影) 和雨水混合比 (等值线,单位:g·kg-1) 沿AB东西向剖面图

    Fig. 8  Vertical cross section of simulated cloud water mixing ratio (shaded) and rain water mixing ratio (contour, unit:g·kg-1) along AB on 18 August 2010

    图  9  2010年8月18日12:00的u-w矢量场 (w扩大20倍)、假相当位温 (等值线,单位:K) 和垂直速度 (阴影) 沿AB东西向剖面图

    Fig. 9  Vertical cross section of simulated wind field (w-component is multiplied by a factor of 20), pseudo-equivalent potential temperature (contour, unit:K) and vertical velocity (shaded) along AB at 1200 BT 18 August 2010

    图  10  2010年8月18日第4层区域平均的感热通量、潜热通量、净辐射和边界层高度随时间变化

    Fig. 10  Hourly area-averaged sensible heat flux, latent heat flux, net radiation and PBL height for simulations of domain 4 on 18 August 2010

    图  11  2010年8月18日12:00云水混合比 (阴影) 和雨水混合比 (等值线,单位:g·kg-1) 沿AB的东西向剖面图

    Fig. 11  Vertical cross section of simulated cloud water mixing ratio (shaded) and rain water mixing ratio (contour, unit:g·kg-1) along AB at 1200 BT 18 August 2010

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出版历程
  • 收稿日期:  2013-03-24
  • 修回日期:  2013-09-10
  • 刊出日期:  2014-01-31

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