JGR封面文章:弓形回波形成机制的雷达观测及同化分析方面的新进展

发布时间:[2020-05-21]        字号:[ ]

弓形回波是一种常见的中小尺度灾害性天气,可以造成地面致灾大风、短时强降水、甚至冰雹和龙卷等。经典理论认为弓形回波可由中尺度对流系统发展而来;另外,不同对流系统的合并也可以形成弓形回波。然而由于观测手段和模拟能力的限制,目前我们对于“对流合并型”弓形回波的认识还非常有限,特别是对其微物理过程的理解非常不足。

 

2016515日广州发生一次飑线系统与对流单体合并下形成的弓形回波,广州业务双偏振多普勒雷达网和地面自动站完整观测到这次过程。大气科学学院赵坤教授课题组利用观测资料和美国国家大气研究中心研发的雷达四维变分分析系统(VDRAS),详细地描述了对流合并过程中微物理过程对于动力结构的反馈作用。一方面,飑线与单体合并过程中系统的后向入流变弱——这与经典模型中后向入流增强导致弓形回波形成的理论截然不同。另一方面,局地增强的降水蒸发导致地面冷池发展跃进,通过浮力场的作用反馈到水平涡管,造成后向入流下沉增强,从而导致弓形回波的进一步发展。

 

“对流合并型”弓形回波发展演变概念图


该研究第一次观测到对流合并型弓形回波的对流尺度物理过程,表明降水蒸发的微物理过程可以通过热力场结构反馈给动力场,从而影响整个系统的发展演变。值得注意的是,本次过程并未造成地面致灾大风,说明虽然对流合并型弓形回波和经典弓形回波在系统形态上相似,但其发展过程和致灾能力存在显著差异。这对业务部门的灾情预警有启示作用:不能仅以对流形态或回波强度作为预判灾情的标准,还应考虑对流系统的发展过程和结构特征。

 

该研究成果《VDRAS and Polarimetric Radar Investigation of a Bow Echo Formation After a Squall Line Merged With a Preline Convective Cell》发表在《Journal of Geophysical Research: Atmosphere (影响因子3.63),并被选为当期封面文章。论文第一作者为2017级博士研究生周昂,赵坤教授为通讯作者,南京大学为论文通讯单位。本研究受到国家重点研发计划(2017YFC1501703),国家自然科学基金重大项目(41875053, 41805025, 41475015),江苏省科委应用基础基金资助项目(BE2016732)等项目的支持。

 Zhou, A., Zhao, K., Lee, W.‐C., Huang, H., Hu, D., & Fu, P. (2020). VDRAS and polarimetric radar investigation of a bow echo formation after a squall line merged with a preline convective cell. Journal of Geophysical Research: Atmospheres125.e2019JD031719. https://doi.org/10.1029/2019JD031719

封面图:中国华南地区一次弓形回波组合反射率图


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