云微物理过程对超级单体龙卷形成和发展的影响研究

我国是世界上受龙卷影响较为严重的国家，对我国龙卷的形成机制和物理过程目前还不是很了解。本项目以我国江淮流域的龙卷超级单体为研究对象，利用观测资料统计分析龙卷超级单体发生的环境条件和雷达回波结构及径向速度的演变特征。利用高分辨率的数值模式研究云中的微物理过程及其对风暴热力和动力过程的反馈作用；调查风暴的结构和演变、降水及冷池的强度和结构对不同微物理方案、云物理参数和微物理过程的敏感性，确定对龙卷形成和发展有重要影响的云物理参数和微物理过程，探讨云微物理变化对龙卷的影响机制。本项目研究将进一步加深对超级单体龙卷形成机制的理解，为提高龙卷预报准确率和人工抑制龙卷提供科学参考。

本项目力图通过观测资料分析和数值模拟，对我国江淮流域超级单体龙卷的产生条件和形成机制开展研究，重点调查云微物理过程对龙卷形成和发展的影响与机制，加深对暖湿气候背景下龙卷形成机制的理解。.我们基于NCEP再分析资料研究了我国近十年龙卷的时空分布和产生环境，初步建立起一个适用于中国的龙卷潜势预报通用指标，显著提高了对龙卷预测的命中率，为我国龙卷业务预警提供了重要参考。.利用ARPS模式并使用模式提取探空，首次对我国超级单体龙卷过程开展了甚高分辨率的数值模拟，明确风暴后侧下沉气流区对龙卷形成和发展的重要性，确定出支配冷池发展的重要云微物理过程，发现在江淮流域对冷池贡献最重要的微物理过程是雨水蒸发和霰/雹融化。.考虑到雨滴蒸发/冰雹融化过程和谱分布特性有关，基于LFO83单参微物理方案我们调查了雨滴谱和冰雹谱的截距变化对冷池和龙卷的影响，发现雨滴谱和冰雹谱拥有大截距（即粒子多而小）时可造成更多蒸发和融化致冷，从而不利于龙卷的形成和发展；反之，雨滴谱和冰雹谱的截距较小（即粒子少而大）时蒸发和融化弱，导致地面弱冷池因而有利于龙卷的形成和发展。冰雹密度变化也会影响龙卷的形成和发展，在高密度冰雹环境下龙卷更容易发展。利用MY05多参微物理方案调查了微物理参数化方案和雨滴谱形状因子变化对冷池和龙卷的影响，发现谱形参数会影响龙卷的发展，但其影响程度没有截距参数显著。通过与美国大平原的龙卷对比，我们发现江淮流域龙卷对云微物理过程具有更强的敏感性，并且粒子谱截距大小是决定龙卷能否发展的关键因子，因此在数值天气预报模式中能否正确预报降水粒子的浓度和大小对准确预报龙卷至关重要。.通过改变初始云滴数浓度，我们又调查了气溶胶变化对龙卷的可能影响，发现在相同的大气条件下云滴浓度增加更有利于龙卷发展，这意味着气溶胶对江淮流域的龙卷可能有促进作用，建议在龙卷业务预报中考虑气溶胶的影响。 .受本项目资助共发表学术论文8篇（其中SCI论文5篇），培养出1名博士和3名硕士，申请国家发明专利1项，取得计算机软件著作权1项，项目负责人荣获江苏省科学技术奖一等奖1项。