产生降水的华南前汛期暖区对流云结构特征研究

高强度降水、尺度小是华南前汛期暖区暴雨的显著特征。本研究主要基于华南地区多年前汛期连续性的、高时空分辨率的雷达体扫资料，根据暖区对流云的回波结构、移速等特征统计分类。在此基础上分析各类中尺度系统的细微结构，尤其分析嵌置于中-B尺度对流中的中-r尺度对流结构、演变特征。结合地面观测站、自动观测站降水资料以及探空加密资料、再分析资料分析不同类型暖区对流云的生成环境及其降水贡献率。进一步融合同化包含丰富中尺度信息的各种常规、非常规资料，生成较逼真的模式初值场，以三维积云模式对对流云进行模拟。在模拟较为真实的基础上模拟分析暖区对流云的动力、热力结构以及云微物理场特征。结合观测分析及数值模拟的动力结构、热力结构演变特点，探讨其生成维持机理，概括出产生降水的华南暖区对流云的概念模型。

本项目主要目的基于雷达观测了解和揭示引起华南前汛期暖区强降水的对流系统结构特征。研究工作由华南前汛期（4-6 月）暖区强降水对流云的结构特征统计分析、暖区对流云生成维持环境分析及其数值模拟等三部分组成。主要成果包括：1）造成华南前汛期暖区强降水的中尺度对流系统主要有两类。第一类暖区强降水系统主要发生在地面槽线或季风槽附近。第二类发生在地面槽线以南50公里或西南气流与东南气流辐合区。2）这两类对流系统共同特征为组织模态大部呈线状。第一类系统移动速度快（>12m/s）, 主要发生在午后到前半夜,模态TS型超过50% 。而第二类暖区对流系统发生在午后的比例仍然比较高，在后半夜到早晨的时段占的比前者高，模态以PS型占主导地位。因第二类对流系统的缓慢移速（ < 4m/s) ，往往造成局地强降水。第一类暖区对流系统结构特征倾向于中纬度的大陆性对流系统，而第二类暖区对流系统的结构特征类似于海洋性对流系统。对嵌置于第二类暖区对流系统的61个对流单体特征分析发现雷达回波强度大，平均为61.2 dBZ；回波顶高度11.5km，单体的移动速度主要集中在3.3m/s以下。单体平均时雨量为49.5mm，单体超过50dBz的平均面积为123 km2。3）第二类暖区对流系统发生环境：大气环境湿度大（>80%），对流有效位能介于400－1200 J/kg。低层西南风与偏南或东南风的辐合,大气风切变与普通类雷暴相当。4）开展了融合同化包含丰富中尺度信息的各种常规、非常规资料等工作，生成较逼真的模式初值场。提出了一维加三维的雷达水汽同化方案，有效提高模式初值水汽质量和模拟结果。5）结合模式模拟及观测分析，探讨第二类暖区强降水对流系统的可能的生成机理，并提出其结构和概念模型。