江淮地区强对流天气对流云合并模拟研究

对流云合并是强对流系统形成的重要过程和表象之一，合并过程对降水增加和强对流天气发生至关重要，前人对此进行了观测分析和机理研究，但对合并的动力热力以及云物理演变过程的认知甚少。本项目以江淮地区强对流系统对流云合并的观测研究为基础，以中尺度再分析系统和中尺度模式为研究工具，结合雷达探测结果，拟开展如下三方面的研究工作：1）结合最新的双偏振雷达探测结果，对强对流天气中不同类型的对流云合并特征进行分析；2）结合中尺度分析系统，使用中尺度模式对不同类型的合并过程进行模拟，研究合并的动力过程、热力过程和云物理过程；3）通过敏感性数值试验，研究对流云合并的热力过程、动力过程、云物理过程及它们的相互作用，探索合并条件，完善对流云合并的机理。本研究成果将丰富我们对强对流系统对流云合并机理的认知，为对强对流天气预警和预报、人工影响对流云作业等提供理论依据。

在基金项目资助下，项目对江淮流域流云合并过程展开了观测分析和数值模拟研究，获取了大量对流云合并观测资料和数值模拟结果。.结合最新双偏振雷达对不同类型对流云合并过程的观测分析表明，合并过程中对流云中偏振量和粒子相态的变化很大。卫星云图观测到的对流云合并过程在雷达回波上表现为小回波块之间的合并。回波合并以后强度、径向速度和差分传播相移率等物理量均增大，差分反射率因子大值区向回波连接处转移，并出现一个与大值中心向对称的负值区。此外，合并时在连接处出现一片雨水区，并且只有在从中下部开始的合并过程中才会出现冰相粒子增多的现象。.基于多普勒雷达和LAPS中尺度分析系统对强对流系统的形成演变过程中的对流云合并过程分析,揭示了对流单体合并到对流系统间合并的特征，以及合并的环境场条件。研究表明，对流系统的形成经历了“小单体－大单体或积云团－小的对流系统－大的对流系统”多阶段的合并过程，合并过程中阵风锋达到最强；对流单体的合并是单体自身的出入流和环境引导风共同作用的结果。LAPS中尺度再分析系统的结果说明层结不稳定、中尺度辐合和垂直风切变是这次强对流系统形成和对流云合并的重要条件。.基于雷达观测结果和数值模拟相互验证的结果对两类不同发展阶段的对流单体之间的合并过程分析结果表明，当两个单体都处于相近的发展阶段，合并后单体发展增强；当一个单体强度大于另一个单体时，合并后一个单体得到增强，另一个单体减弱消亡。合并时，两云间下部的低压辐合区会有新的云水中心产生，前一类合并过程中，新产生的云水中心代替了原有的两个云水中心，而后者在合并时，新产生的云水和其中一个原有的云水发生了合并，而另一个云水中心减弱消散了。模拟分析结果还表明，对流云合并过程可引起回波增强、云顶抬高、云水、冰相物质含量增加、地面降水增加现象。