京津冀地区复杂地形下孤立对流风暴下山增强模型研究

To achieve the objective analysis of the qualitative and quantitative effects of thunderstorms spreading from Mountains to Plains in the conditions of complex topography, to acquire the intensifying effect of isolated storms in metropolis the metropolitan area around of Beijing, Tianjing and Shijiangzhuang City, and to improve the precise precision of the prediction level, it is needed necessary that we conduct doing researches on the relations and inter-action between of the cool pool on the plains and the storm structure andstructure, and on the effcteffect of them on upon storms spreading from Mountains to plains. The work is preliminarily based on statistically analysis long-term meteorological data, namely a boundary layer wind profiler , the auto weather stations and radar echoes, in order to acquire the relation of the success rate of storms which spreads spreading from mountains to plains and the distribution of thermo-dynamical field in under the typical weather situation in that area. On the base of it, compared Compared with different the kinds of evolvement of local cool pool, it is aimed to expose at exposing the effect on the storm spreading mechanism , to set up and therefore setting up concept models in metropolis of for the metropolitan area around Beijing, Tianjing and Shijiangzhuang based on the radar data 4DVAR.

为了获得在复杂地形下,北京乃至京津冀地区对流风暴传播下山的客观定性定量的演变规律，探索北京至京津冀地区零星对流风暴在平原地区突发增强机制，提高精细化预报的准确性，需要就北京地区热、动力场结构，尤其是局地冷池结构和对流风暴三维结构的相互作用对对流风暴传播下山的影响问题开展研究。本工作通过对京津冀地区多年汛期高时空分辨率的自动站、风廓线资料和雷达回波演变关系的统计分析，得到该地区在典型天气形势下，风暴传播下山成功率和反演区域热力、动力因素分布的关系。在此基础上，就天气背景相似而生消结果不同的对流风暴个例，利用雷达资料四维变分技术和云尺度模式进行模拟分析，对比不同个例局地冷池演变情况，从对流风暴雷达回波与局地冷池相互作用和相互影响的角度，揭示北京至京津冀长期存在的动力、热力分布不均匀结构对对流风暴传播所起到的关键作用，从而建立基于多部新一代雷达和四维变分同化的京津冀对流风暴下山概念模型

本项目主要研究北京乃至京津冀地区在复杂地形下，对流风暴传播下山的客观定性定量的演变规律，探索京津冀地区对流风暴（零散）在平原地区突发增强机理和机制，开展研究提高精细化预报的准确性。本工作首先研究典型的弱天气背景下对流风暴下山增强的个例，揭示了对流风暴下山增强的热、动力机理特点。在此基础上，就天气背景相似而生消结果不同的对流风暴个例，利用雷达资料四维变分技术和云尺度模式进行模拟分析，对比不同个例冷池演变情况以及雷达回波与局地冷池相互作用和相互影响的关系，揭示对流风暴不同传播结果的过程中成功与否的热、动力机理，结果表明平原地区热、动力分布的不均匀是决定对流风暴能否下山的关键。为了使工作更具“普适性”，本项目还开展了通过对京津冀地区多年汛期高时空分辨率的自动站、风廓线资料和雷达回波演变关系的统计分析，多年多个例的雷达拼图资料表明，北京地区风暴下山降水日具有特定的时空分布特征，为了解释这些特征，通过针对云尺度四维变分系统的模拟分析研究表明，风暴下山日的对流有效位能、抑制能量和风切变等预警指标与风暴不能下山日相比有明显不同。而局地冷池与环境流场的配合是对流风暴能在“特定”区域增强的主要原因。在这些工作的基础上，又针对风暴下山不同的落区机理开展了研究工作，结果表明，不同的风暴分布特征与对流有效位能、抑制能量和风切变等预警指标有很大的正相关。 .这些工作揭示了热、动力分布，特别是冷池结构分布的不同会导致降水落区分布的不同。揭示北京至京津冀长期存在的动力、热力分布不均匀结构对对流风暴传播所起到的关键作用，从而建立基于多部新一代雷达和四维变分同化的京津冀对流风暴下山概念模型。本项目的创新性和意义在于对于难以预报的京津冀地区是否风暴下山的研究，从统计意义出发，提出了影响机理和直接业务应用的概念模型。