南京一次雹暴过程的三维数值模拟研究
摘要
2007年7月25日下午,江苏省南京市六合县出现局地强对流天气,城中城西大雨瓢泼,八百桥等地遭遇冰雹袭击,过程最大降雨量达41.5毫米.这场强对流天气造成近万亩农作物倒伏,数百棵碗口粗的行道树拦腰折断,30多根电线杆刮倒,造成沿线千户居民和近百家企业用电中断.本文结合天气形势、探空资料和卫星云图资料这次强雹暴过程进行了分析,并且利用中国科学院大气物理研究所建立的完全弹性三维雹云数值模式,模拟了此次强对流天气过程,模拟了风暴的气流结构、雷达回波结构特征及含水量等宏观微物理的分布及其演变,并对它们进行了分析研究.通过将模拟结果与实测资料(多普勒雷达资料、地面观测资料和探空数据等)进行对比分析,可以看出:模拟的雷达回波强度结构分布及回波顶高基本与多普勒雷达观测资料基本一致,强风暴生命史和地面降雹情况基本与实际观测结果相吻合.模拟结果表明:云系最强时所在位置基本对应降雹区,云图对于强对流过程的预报有较好的指示意义;强的垂直风切变和充足的水汽条件对强对流的触发具有重要的作用;从数值模拟的风矢量场能看出,降雹前云中存在有利的环境条件,云底存在强的辐合上升气流和云顶的辐散气流相对应,从而加强了上升运动;在雹云强盛时期,近地面层是以辐散气流为主,中上层是以辐合上升气流为主,气流在顶端转变方向,形成辐散出流;云的底部上升气流增强时,辐合也迅速增强,垂直涡度在辐合气流内部增长;高含水量中心位于00C层附近,降水粒子大部分在00C层以上,降雹的条件非常优厚;高含水量中心,对应着雷达回波图上的强回波中心,出现在上升气流最大区附近,动力场与物质场配合得较好.