袁慧玲教授课题组在黄海对流云街启动和消亡机制研究方面取得新进展


发布时间:2020-05-25浏览次数:544



当冷空气爆发流经过相对较暖洋面或湖面时,大气边界层中会产生对流活动,如对流云街(Cloud streets/convective rolls)或对流单体(Convective cells)。对流云街是大气边界层最有趣的现象之一,在卫星云图上表现为有规则排列的条状积云(1)。经典的边界层理论中对于云街的成因有许多不同的解释,目前仍然存在争议。由于云街条状云带间隔多为几百米至几公里,进行真实个例高分辨率模拟存在着困难,以往研究多为理想个例研究。最新的研究表明,对流云街在空气污染物扩散、山火传播、极端天气对流触发以及热带气旋增强过程中有着重要作用。

1 2015112612Himawari-8卫星云图。

 20151125日至27日中国北方地区遭遇了多年一遇的寒潮天气,黄海海域上空出现明显的对流云街。在本次寒潮过程中,北京连日雨雪降温历年罕见,最低气温接近历年极值。山东济宁遇57年来最强降雪,多地达到暴雪级别,积雪厚度达40 cm。我院袁慧玲教授课题组利用日本Himawari-8气象卫星以及数值天气预报模式WRF高分辨率模拟,详细地分析和再现了本次对流云街的发生、发展和消亡的过程。

该研究首次通过高分辨率真实个例模拟再现了黄海海域对流云街几何特征和物理特征,揭示了对流云街启动和消亡的物理机制。模式分辨率在对流云街的模拟中非常关键,粗分辨率无法再现边界层内滚涡的结构。对流云街的启动和消亡主要与稳定性参数有关,该参数表征了热力条件和动力条件的相对强弱。当热力条件较强,对流云街将逐渐转变为对流单体,进而消亡(2)。该研究建立了使用数值天气预报模式获取对流云街真实个例的几何和物理参数的框架,为进一步研究浅对流过程以及模式参数化方案的改进提供了参考。

2 对流云街转变为对流单体过程中稳定性参数的变化。

该研究成果“A high‐resolution simulation of roll convection over the Yellow Sea during a cold air outbreak”发表在大气科学领域TOP期刊之一的《Journal of Geophysical Research: Atmosphere》(影响因子3.63)。同时该成果在第三届中国大地测量和地球物理学学术大会(3st Congress of China Geodesy and Geophysics)以及2019AGU年会上作海报展示。论文第一作者为2018级博士研究生陈勇,袁慧玲教授为通讯作者,南京大学为论文通讯单位,中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室、海洋与大气学院高山红教授为合作者。本研究受到国家重点研发计划(2018YFC1507405),国家自然科学基金重大项目(41675109)等项目的支持。

 Chen, Y., Yuan, H., & Gao, S. (2019). A high‐resolution simulation of roll convection over the Yellow Sea during a cold air outbreak. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 124, 10608–10625. https://doi.org/10.1029/2019JD030968


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