大别山暖季局地对流的活动特征和机理研究

Convections occurred frequently over Dabie Mountain in Anhui province. Statistical results revealed that local convections occurred more frequently. In addition, the characteristics of local convections over different topography (windward slope and leeward slope) are different over Dabie Mountain. However, the characteristics of the two types of local convections over Dabie Mountain and the impact mechanisms of Dabie Mountain on local convections are not clear. This study intends to investigate the impacts of Dabie Mountain on local convections using diagnosing high resolution observational data, high resolution numerical simulation and sensitive (ideal) experiments. Firstly, based on observational data, the characteristics of two types of local convections (convections occurred over windward slope and leeward slope) over Dabie Mountain from April to September during 2012-2016 is investigated, and the circulation backgrounds and the main influencing factors are revealed. Secondly, based on diagnostic analysis of observational data and high resolution of numerical model results (improved the initial values by ENKF method), the trigger, development progress and structure evolution of typical local convections are investigated. Then, terrain sensitive experiments, ideal experiments of terrain and other influencing factors are designed to reveal the impact mechanisms of Dabie Mountain on local convections thermally and dynamically under different background circulations. This study will provide a useful reference to related research and forecast on local convections over Dabie Mountain.

大别山区是安徽对流高发地之一，已有研究揭示了大别山区局地对流较多。且大别山不同地形特征（迎风坡和背风坡）的对流活动特征不同。目前，大别山地区迎风坡和背风坡两类局地对流的活动特征、大别山地形影响局地对流的机制都不清楚。本项目拟采用加密观测资料诊断分析、高分辨率数值模拟和敏感性（理想）试验等方法研究大别山局地对流发生和发展机理。首先普查2012～2016年大别山4～9月两类局地对流的活动特征，并研究局地对流发生的环流背景和主要影响因子。其次，对两类局地对流开展典型个例加密观测资料和高分辨率数值模式结果（采用ENKF方法改进初值）的诊断分析，研究其发生、发展过程和结构演变。再设计地形敏感性试验和综合考虑地形和其他影响因子的理想试验，揭示不同环流背景下，大别山地形热力和动力过程对局地对流的影响机制。通过本研究可为大别山区局地对流的相关研究和预报提供有益参考。

针对大别山局地对流多发的特征，继续深入开展大别山地形对局地对流影响的研究。局地对流可在大别山不同地区触发，但在背风坡和迎风坡触发的对流其触发和发展机制存在差异。对这两类局地对流的生消位置、移动路径、发生的天气背景和主要影响因子，特别是大别山地形如何影响其发生发展的机理没有深入研究，本项目针对这些问题继续开展大别山地形对局地对流影响的研究。.采用2014-18年5年暖季（4-9月）雷达组合反射率资料和研发的局地对流识别追踪算法识别出195个大别山局地对流个例。统计了大别山局地对流的空间分布、时间变化和产生的强天气特征。采用再分析资料和典型个例模拟研究揭示了两类大别山局地对流的发生发展机制。得到如下结论：局地对流在大别山迎风坡出现最多，7月和8月出现峰值，午后多发。大多数移出型在迎风坡（“南部型”）发展，少数在背风坡（“北部型”）得到加强。迎风坡的上坡风和热力抬升导致了“南部型”的发展，而背风坡波动扰动引起的上升运动导致了“北部型”的发展。对一次迎风坡对流的发生发展过程采用快速循环同化技术的模拟结果进行研究。采用集合卡曼滤波同化技术同化径向风、雷达反演风、GPS水汽资料、探空和逐小时地面加密观测资料，能较好模拟出大别山对此次对流系统发展的作用。大别山对流加强是边界层抬升、大别山热力和冷池作用的结果：随着天气尺度系统南压，边界层锋区南压，其位置与地面冷池出流的位置重叠，边界层抬升增强，同时大别山午后热力作用，一方面形成热力抬升，另一方面形成大别山南坡的上坡风，偏南风上坡风与冷池偏北风在大别山东部形成辐合，加强地面抬升。通过该研究，建立了大别山影响对流发生发展的概念模型。.本项目的实施揭示了大别山局地对流对大别山区和周围地区影响较大，明确了大别山地形对对流触发和发展的作用。本项目的研究成果揭示了大别山局地对流的统计特征、形成和发展机制，为提高大别山区强天气预报提供理论依据。