青藏高原东北边缘及毗邻地区冰雹的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 康凤琴 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2005 |
| 授予单位 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 |
| 导师 | 吕世华 |
| 中文摘要 | 冰雹是常见的气象灾害之一，对人民生活和工农业生产有较大的危害，对国民经济的影响显著。提高防雹消雹技术，减少人工影响天气的盲目性，不仅仅是社会经济发展对这项工作的要求，也是大气科学学科本身发展的需求，理解冰雹云形成和发展的机制、理解冰雹形成和长大致灾的机理，是提高人工防雹消雹技术的关键问题之一。本文首先给出了该地域气象常规观测站观测到的冰雹时空分布。其次，选择2个不同的冰雹云过程进行中尺度数值模拟，探讨中尺度气象模式对中日强对流系统的模拟能力和地形对冰雹云影响，其中两次过程的主要不同点在于：一个是冷平流型，另外一个是暖平流型。最后，本文对冷平流型降雹过程进行冰雹云的数值模拟，探讨了冰雹形成和增长机制。结果如下：1．青藏高原东北边缘及毗邻地区多雹区是西藏高原中部的多冰雹区向东延伸的部分。2．西北地区1970-2001年区域平均年冰雹日数呈持续减少趋势；自然正交函数分解（EOF）和旋转自然正交函数分解（REOF）的结果表明整个西北地区有8个明显的区域。其中包括南疆东部、河西走廊、宁夏和陕西的北部的高原东北侧，在西北地区是冰雹少的一个地区；在1983年之前总体呈增多趋势，1983年之后总体呈减少趋势，转折期在1983年左右，2阶时间趁势为反抛物线型。3，美国国家大气研究中心和宾州大学联合研制的MMSV6中尺度数值模式系统对中p尺度的强对流单体、单体群生消和流场结构演变给予较为真实的模拟。青藏高原东北边缘的局地地形对冰雹云对流单体的发展和演变有影响：乌鞘岭、六盘山、子午岭等高山地形与对流单体群生成源区联系紧密，数目众多的对流单体，相互影响发展，产生强烈的天气过程；受中高空西北气流的引导而向偏东偏南方向移动，单体群从地势高的山地向地势低层的区域移动时，大气的不稳定位势能转化为动能，有利于暖湿空气从云体前下方进入云体，使对流单体群得到加强，演变成为强风暴系统，导致降雹天气。对流单体群由初始形成到成熟消亡，所移动的水平距离为20-100km左右。4．天气分析结果表明，南支槽前的西南气流不仅为该次强对流天气的产生提供了必要的水汽和不稳定能量，而月＿也为中尺度低涡的生成和斜压发展提供了极为有利的环境场，正是在这种有利的大、中尺度系统的共同作用下而产生了强对流天气过程。5．对强对流天气发生前的大尺度能量分析可以预测它的发生，高空能量锋前部是对流最强的地区，局地不稳定的加强对降雹起了较重要的作用。6．强对流中尺度低涡的发生、发展及结构演变表明，垂直上升运动与水汽场的祸合是水汽凝结和冻结的运动学条件；降雹区与普通雷暴区相比，垂直上升运动伸展得较高，强上升气流至少在300hPa以上，高空相对干冷空气的介入是冰雹形成的一个重要条件。流场更能表征高原上的中尺度系统；中尺度辐合流场对强对流的产生起到触发作用。7．从地形的敏感性试验结果可以看出：高山地形使上升运动更容易到达较高的高度，地表的起伏可能减弱部分地区的抬升运动但能够加强背风坡的上升运动；祁连山虽然较青藏高原低，但其也能够起到部分阻挡作用，使近地层的辐合发展较快而位置偏北。说明地形的起伏即中尺度地形的动力强迫作用对本次过程的强度起了更主要的作用。8．对于小冰粒子，由于自然冰核活化形成初始冰晶，所以在冰雹形成的初期，在-20-50℃之间的高度上上升气流减小的辐合区域，有一个大值区域，随着降雹、降雨的形成，云水减少和上升气流的减弱，这个高度逐渐降低，最后和低层的"穴道"区域的大值区域汇合，在此过程中发生冰晶在云水中的结淞增长、雪团淞附、大过冷雨滴冻结破裂和冰雹淞附并产生次生冰晶；霞和雹胚（1mm＜D＜5mm）粒子在冰雹的初生阶段也是在-20-50℃之间的高度上上升气流减小的辐合区域有一个大值区域，这个区域和"穴道"区域大值中心汇合的时间早于小冰粒子的；对小冰雹，形成初期的最大值中心位于-30-40℃的高度上，和-10℃区域的"穴道"区域一起，有两个明显的大值中心。高低两个大值中心的同时存在可以表明：在冰雹初始形成阶段，小冰雹以下的冰雹粒子有两个同等重要的机制形成和长大。对于典型颗粒和大冰雹，就只有"穴道"机制最重要了。另外一个重要的发现是：随着冰雹颗粒的增大、降落，云中就出现下沉气流，冰雹颗粒水含量大值中心在下沉气流中。9．冰雹形成的初期，云中微物理过程和云中的动力过程一样重要。对于冰雹的长大成灾，云中的动力过程更具有效率。这个结论对于人工影响天气的防雹消雹作业中催化剂、催化时间和催化部位以及催化方式等的选择和设计都有意义。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-08-22 |
| 页码 | 111 |
| 源URL | [http://ir.casnw.net/handle/362004/22082]  |
| 专题 | 寒区旱区环境与工程研究所_研究生学位论文_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 康凤琴. 青藏高原东北边缘及毗邻地区冰雹的研究[D]. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所. 2005. |
入库方式： OAI收割
来源：寒区旱区环境与工程研究所
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