我国飑线的发生发展统计特征和数值模拟

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41075031
项目类别：
面上项目
资助金额：
48.0万
负责人：
孟智勇
依托单位：
北京大学
学科分类：
D0501.天气学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
吴多常；严大春；张云济；
关键词：
飑线统计特征数值模拟雷达资料同化

项目摘要

飑线是一种伴有剧烈天气如强风、暴雨、冰雹甚至龙卷的由线状雷暴带和伴随层云区组成的中尺度对流系统，对人民的生命和财产危害极大。2009年6月3日的商丘飑线仅在河南就夺走了24人的生命。随着我国雷达监测网的日益完善，基于时空分辨率较密的雷达观测对飑线系统作多年的统计分析已成为可能。本研究将利用多年的全国各分区的雷达数字拼图对我国东部地区飑线系统的时空分布、长度、走向、强度、移速、移向、持续时间、影响系统、形成和组织类型做统计分析，利用NCEP再分析资料、地面自动站和探空资料综合分析基于统计的最常出现飑线的三类影响系统下飑线的中尺度结构和发生发展背景特征，同时还将对这三类最常见飑线的典型个例通过高分辨数值模拟研究其三维结构和发生发展过程。本项目的研究将揭示我国飑线的发生发展规律，为我国飑线的业务监测和临近预报系统的建设提供理论依据。

结项摘要

本课题按计划圆满完成任务。.观测分析方面，基于多年的雷达资料对我国飑线的基本特征开展了一系列创新研究。我们对飑线的地理分布、季节和日变化、最大长度、最大强度、生命期、移动特征、走向、组织形式、形成和消散方式等特征做了全面调查，我们还考察了前人很少涉及的统计结果对不同飑线定义标准的敏感性,并把我国的飑线特征与美国的飑线做了对比。这项工作首次基于雷达资料对亚洲地区的飑线做了统计分析，使目前人们主要基于美国飑线统计工作所形成的对飑线的认识更加全面。它不仅为我国飑线的业务监测预警提供了重要参考，还有助于国际上更好地了解飑线在不同的气候背景尤其是在高湿低切变环境下可能的特征变化。我们在考察飑线的形成背景时，特别关注了国际上还没人系统研究过的台风前部飑线。发现我国约有43%的登陆台风会有台前飑线生成。我们详细分析了这类飑线的雷达特征、形成环境、地面特征、及其与中纬度飑线的关键差别。该工作在建立台风前部飑线的存在及其典型环境特征的原始观测证据方面迈出了重要一步。..在数值模拟研究方面，我们通过个例的对流分辨数值模拟考察了台风前部飑线和梅雨锋飑线弓形结构的形成机制。我们的研究表明台风本体不仅为台前飑线的形成提供有利的环境，其外围雨带有时会直接演变为台前飑线。我们使用复杂模式在真实环境下的模拟试验发现与飑线弓形结构密切相关的后向入流可能通过飑线后部多个涡旋对的发展、加强、扩展合并而形成，目前人们对飑线弓形结构和后向入流形成机制的认识多基于理想模拟，我们实际环境下的研究结果是对现有认识的补充和完善。我们从确定性和集合预报角度全面探讨了飑线形成的可预报性问题。我们发现飑线的形成对模式物理过程和初始场的不确定性十分敏感，相比于其他变量，初始水汽场质量的改善对飑线模拟效果的提高最显著。这些研究关注的都是业务预报中的难点，有可能为未来相关业务预报方法的建立和完善提供科学依据。..受本项目资助共完成学术论文6篇，其中5篇SCI， 1篇EI。国内外学术会议报告20次，其中9次邀请报告。项目负责人获得国内外奖励各一项，作为召集人组织或联合组织了４次国内外学术会议。毕业硕士两名。