江淮冷切变线结构演变特征及机制研究

江淮冷切变线结构演变特征及机制研究

论文摘要

本文利用1981—2016年6—7月1°×1°的ERA-Interim再分析资料和中国地面气象站基本气象要素日数据集(V3.0)的日降水资料,通过对江淮冷切变线的客观判识,选取了10个典型个例,采用合成分析方法,研究了中国东部江淮地区冷切变线演变过程中的结构特征及演变机制。结果表明,江淮冷切变线在水平方向上呈东北—西南走向,在垂直方向上从低层到高层向北倾斜,垂直伸展高度可到750hPa附近,生命史约54小时。江淮冷切变线受高、中、低层天气系统综合配置的影响,850hPa上江淮地区北支低压槽的整体南压、加强和东移是江淮冷切变线演变的关键因素。由于江淮冷切变线的结构特征有明显的阶段性变化,演变过程可分为发展、强盛和减弱三个阶段。在动力结构方面,江淮冷切变线对应于与其走向一致的正涡度带,正涡度中心位于850hPa附近,在强盛阶段达到最大;江淮冷切变线位于无辐散区,其南侧有强辐合中心;江淮冷切变线位于南北两侧两个次级环流之间的上升运动区内,垂直速度大值区呈竖直结构,在强盛阶段上升速度最大;在发展阶段,沿着江淮冷切变线上的垂直运动均为上升运动,在强盛和减弱阶段,沿着江淮冷切变线上,800hPa以下为上升运动,以上为下沉运动。在热力结构方面,江淮冷切变线位于低层的温度低值区中,中高层500hPa左右是温度高值区;由于北方干冷空气的主导作用,江淮冷切变线在发展和强盛阶段位于干冷空气中,随后南方暖湿空气入侵,导致江淮冷切变线强度减弱;江淮冷切变线南侧为对流不稳定层结,北侧为中性层结,江淮冷切变线位于中性层结内。江淮冷切变线附近是水汽聚集带,江淮冷切变线的东西两侧各有一个水汽辐合中心,水汽辐合主要位于对流层低层600hPa以下,在900hPa左右最强。大气的斜压性是造成江淮冷切变线显著随高度北倾的原因之一。大气非绝热加热与江淮冷切变线具有密切关系,江淮冷切变线位于东北—西南走向的非绝热加热带中,非绝热加热的强度与江淮冷切变线的强度变化一致,同时非绝热加热带随着切变线从北向南移动。在演变过程中,江淮区域内大气的非绝热加热主要来自于降水释放的凝结潜热,强烈的上升运动将低层的潜热加热向上输送,增强了高空的非绝热加热,大气非绝热加热最强的高度位于对流层中层500hPa左右。利用全型垂直涡度倾向方程进行诊断后发现,在江淮冷切变线的发展阶段,垂直非均匀加热项和相对涡度平流项起到主要作用,促使江淮冷切变线的强度增强;在江淮冷切变线的减弱阶段,水平非均匀加热项、相对涡度平流项、β效应项、上升运动项和热源变化项起主要作用,促使江淮冷切变线减弱。垂直非均匀加热项是影响垂直涡度倾向的关键因子,它的分布和大小对江淮冷切变线的移动和强度产生了主要影响。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  •   1.1 本文研究意义
  •   1.2 国内外研究进展
  •     1.2.1 江淮切变线的结构特征
  •     1.2.2 江淮切变线与降水的研究进展
  •     1.2.3 大气非绝热加热作用的研究进展
  •   1.3 本文研究亮点和内容
  • 第二章 资料与方法
  •   2.1 资料
  •   2.2 方法
  •     2.2.1 江淮切变线的客观识别
  •     2.2.2 江淮冷切变线的合成方法
  •     2.2.3 视热源和视水汽汇的计算方法
  •     2.2.4 全型垂直涡度倾向方程
  • 第三章 江淮冷切变线附近的环流形势
  •   3.1 江淮冷切变线发展过程简述
  •   3.2 850hPa环流形势
  •   3.3 500hPa和200hPa环流形势
  •   3.4 小结
  • 第四章 江淮冷切变线的结构演变特征
  •   4.1 动力结构
  •     4.1.1 水平方向
  •     4.1.2 垂直方向
  •   4.2 热力结构
  •     4.2.1 水平方向
  •     4.2.2 垂直方向
  •   4.3 水汽特征
  •   4.4 江淮冷切变线北倾结构成因分析
  •   4.5 小结
  • 第五章 非绝热加热对江淮冷切变线影响及其机制
  •   5.1 非绝热加热的水平分布和演变特征
  •   5.2 非绝热加热的垂直分布和演变特征
  •   5.3 非绝热加热的各项分量
  •   5.4 小结
  • 第六章 全型垂直涡度倾向方程诊断及其机制研究
  •   6.1 涡度局地变化项
  •   6.2 空间非均匀加热项
  •     6.2.1 垂直非均匀加热
  •     6.2.2 水平非均匀加热
  •   6.3 涡度平流项
  •   6.4 β效应项
  •   6.5 上升运动项
  •   6.6 热源本身变化项
  •   6.7 小结
  • 第七章 结论与讨论
  •   7.1 结论
  •   7.2 讨论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 个人简介
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 闫丽朱

    导师: 姚秀萍

    关键词: 江淮冷切变线,合成分析,演变,结构特征,非绝热加热

    来源: 中国气象科学研究院

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 气象学

    单位: 中国气象科学研究院

    基金: 国家自然科学基金项目(41475041,91637105,41775048),国家科技支撑计划项目(2015BAC03B06),国家重点研发计划项目(2018YFC1507800)

    分类号: P426.6

    总页数: 61

    文件大小: 17005K

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