产生巨大喷流的气象场和雷暴特征研究

论文摘要

巨大喷流属于中高层放电现象,为深入分析目前研究较少的产生巨大喷流的气象场和雷暴特征,本文选取三例发生在我国比较特殊的巨大喷流个例,利用巨大喷流光学观测数据、再分析资料、卫星资料、探空资料、自动气象站资料、多普勒天气雷达观测数据、闪电定位数据、电磁场资料等,对产生巨大喷流的气象场、雷暴特征及闪电活动规律等展开了详细的研究,并与已有研究结果进行了对比分析和讨论。主要研究结果如下:(1)产生巨大喷流的气象场以热带或类热带环境特征为主,但其他环境也可产生巨大喷流。个例一和个例二的母体雷暴均处于非常潮湿、对流有效位能较高的环境,相关环境参数在夏季雷暴中比较常见,均反映出热带或类热带环境特征,但0~6 km垂直风切变在个例一中较弱,在个例二中较强。在个例三中,0~6 km垂直风切变较强,大气可降水量和对流有效位能较低,相关环境参数没有表现出热带或类热带环境特征。(2)母体雷暴上空风速切变层的存在有利于巨大喷流的产生。在这三个个例母体雷暴上空约6~12 km处均存在较大的风速切变层,这可能造成了雷暴上部电荷区与屏蔽层电荷区的混合,或改变了雷暴电荷结构,使上部电荷区与中部电荷区相对分离;这两种情况都能破坏雷暴云上部电荷区的电荷平衡,从而有利于巨大喷流的产生。(3)巨大喷流母体雷暴存在多样性。这三个个例均产生于雷暴的发展阶段。产生个例一和个例二的雷暴均为多单体雷暴,个例三的母体雷暴为中尺度对流系统。在个例三产生之后的15分钟内还铺捉到了两例红色精灵(另一种中高层放电现象),表明中尺度对流系统不仅为巨大喷流的产生提供了有利条件,也提供了产生红色精灵的有利条件。(4)巨大喷流的产生与高云顶有关,但低云顶同样能产生巨大喷流。个例一和个例二所在位置均为最冷云顶亮温(雷暴云体发展最高)区域,对应的云体高度分别为15.1 km和16.1 km,并且这两个个例发生时刻对应最冷云顶亮温面积达到最大值,反映出巨大喷流的产生与云体高度的垂直发展有关;而个例三不在最冷云顶亮温处,所在区域的云顶亮温比最冷云顶亮温高10oC,对应的云体高度仅为12.2 km,并且在个例发生时刻最冷云顶亮温面积并不是最大的。(5)强对流有利于巨大喷流的产生,但在对流较弱的条件下也能产生巨大喷流。巨大喷流与过冲顶部(Overshooting top,雷暴云顶超过对流层顶)有潜在的联系,过冲顶部的存在能增加产生巨大喷流的可能性,但并不是产生巨大喷流的充分条件。个例一和个例二均发生在雷达反射率大于45 d BZ的强对流区,并且在个例一和个例二发生前后,云体均出现过冲顶部特征。个例三发生在中尺度对流系统反射率相对较弱(小于40 d BZ)的区域,云顶高度低于对流层顶,不存在过冲顶部。(6)巨大喷流母体雷暴的闪电活动特征存在多样性。在这三个个例产生前后,母体雷暴闪电活动以负地闪为主。在个例一和个例三发生前,负地闪频数明显降低,并且在个例三发生前13秒,研究区域内没有探测到地闪;而个例二则发生在负地闪频数增加的阶段。另外,个例一发生在正地闪集中的地方,个例二发生在负地闪集中的区域,而个例三附近地闪零星分布。

论文目录

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 选题背景和研究意义

1.2 国内外相关研究进展

1.2.1 巨大喷流的形态特征

1.2.2 产生巨大喷流的气象场和雷暴特征

1.2.3 巨大喷流的产生机制

1.3 本文主要研究内容

第二章观测资料和方法

2.1 资料简介

2.1.1 光学观测和气象数据

2.1.2 卫星、雷达和探空数据

2.1.3 闪电和电磁场数据

2.2 巨大喷流高度的计算方法

第三章我国首例实现两站交叉定位的巨大喷流观测研究

3.1 巨大喷流的形态特征

3.2 产生巨大喷流的气象场

3.2.1 天气背景

3.2.2 环境参数分析

3.3 巨大喷流母体雷暴特征

3.3.1 雷暴发展概况

3.3.2 雷暴结构分析

3.3.3 雷达产品定量分析

3.3.4 雷暴的闪电活动

3.4 巨大喷流与双极性窄脉冲事件关系的讨论

3.5 本章小结

第四章我国首例正极性巨大喷流的观测研究

4.1 与巨大喷流相关的磁场信号

4.2 巨大喷流的光学图像分析

4.3 巨大喷流与气象场的关系

4.3.1 天气背景

4.3.2 环境参数分析

4.4 产生巨大喷流雷暴的特征

4.4.1 雷暴发展概述

4.4.2 雷暴结构分析

4.4.3 雷达产品定量分析

4.4.4 巨大喷流与闪电活动的关系

4.5 正极性巨大喷流产生机制的讨论

4.6 本章小结

第五章我国渤海地区一例巨大喷流的观测研究

5.1 中高层放电事件的光学图像分析

5.2 产生巨大喷流的气象场

5.2.1 天气背景

5.2.2 环境参数分析

5.3 产生巨大喷流的中尺度对流系统特征

5.3.1 中尺度对流系统的形成和演变

5.3.2 巨大喷流与中尺度对流系统的关系

5.3.3 闪电活动特征

5.4 本章小结

第六章结论与展望

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

参考文献

作者在读期间科研成果简介

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 何其佳

导师: 朱克云,杨静

关键词: 巨大喷流,气象场,雷暴,闪电

来源: 成都信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 成都信息工程大学

分类号: P427.3;P446

DOI: 10.27716/d.cnki.gcdxx.2019.000095

总页数: 74

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