南海季风爆发前后中尺度对流系统的云物理结构、形成与演变特征研究

我国是一个季风国家，南海夏季风爆发的时间和强度与我国夏季雨带时空分布以及降水密切相关，1998年5月至8月在我国南海季风区域进行了一次国际综合观测试验(SCSMEX)，提供了包括各种气象观测、特别观测、海洋观测和卫星雷达观测等资料，为南海季风区中尺度对流云系的研究提供有了丰富的资料。本项目在资料分析的基础上利用具有可分辨云过程的三维中尺度数值模式，对季风爆发前后南海中尺度对流云系的形成机理进行较系统的研究，目的在于通过对南海季风爆发前后中尺度对流系统减弱、增强的机理和积云并合过程对季风爆发期中尺度对流系统和强降水形成作用的研究，以进一步提高对中国南海季风爆发前后中尺度对流系统形成的认识及季风区降水的预报能力。

南海季风是东亚夏季风的一个重要分支,是联系东亚与南亚夏季风系统的纽带，在区域乃至全球能量和水循环过程中具有重要作用。本项目在1998年南海季风试验区的综合观测试验资料分析的基础上，利用具有可分辨云过程的三维中尺度数值模式，对季风爆发前后南海中尺度对流云系的云微物理结构与演变特征进行了较系统的研究。研究结果表明，南海季风环流的爆发和维持与南海中尺度对流系统的形成和发展有密切的关系，南海季风形成的风切变和对流有效位能（CAPE）的共同作用，可有效促进南海海洋中尺度对流系统的形成和发展。南海季风期间海洋中尺度对流系统云物理过程产生的相变潜热可增加2倍以上，对季风环流的发展和维持起正的作用。中尺度对流系统中云物理过程对降水的影响，不仅仅与云物理过程本身有关，而且与辐射过程也有密切的关系，这主要是由于冷暖云对太阳辐射的光学效应的差异引起的，冰相过程对太阳短波辐射具有更强的阻挡（反射）作用，造成向下的太阳短波辐射通量减小，导致洋面感热、潜热通量减小，使MCS降水减小。冰相相变潜热对降水的影响主要是通过对大气热力结构特征的影响，进而影响洋面感热通量和潜热通量的垂直输送和对流的发展，导致区域降水改变。南海季风爆发后，从大陆进入南海的对流系统出现显著加强趋势，海洋对流发展很快，在中尺度对流系统形成和发展过程中有明显的积云并合过程发生。对于发展初期较为旺盛的积云单体的并合主要是由于积云强上升气流区高层辐散出流在高层形成云桥进而发生并合，对于伴随强降水的积云单体并合则是主要由强下沉气流及其辐散出流相互作用，在近地面形成辐合上升，产生了云桥，实现并合。积云并合过程导致云对流运动发展加强和强降水的产生。本项目通过对南海季风爆发前后中尺度对流系统减弱、增强的机理以及中尺度对流系统云微物理过程和积云并合过程的研究，对进一步提高中国南海季风爆发前后中尺度对流系统形成的认识及季风区降水的预报能力都有着重要的理论意义。受项目资助发表论文5篇，其中SCI论文3篇，核心期刊2篇。