風(fēng)切變對(duì)中尺度對(duì)流系統(tǒng)強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)影響的數(shù)值試驗(yàn)

鄭淋淋　孫建華安徽省氣象臺(tái)，合肥230032中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所云降水物理與強(qiáng)風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室，北京000293南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心，南京20044

風(fēng)切變對(duì)中尺度對(duì)流系統(tǒng)強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)影響的數(shù)值試驗(yàn)

鄭淋淋1孫建華2, 3
1安徽省氣象臺(tái)，合肥230031
2中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所云降水物理與強(qiáng)風(fēng)暴實(shí)驗(yàn)室，北京100029
3南京信息工程大學(xué)氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估協(xié)同創(chuàng)新中心，南京210044

鄭淋淋，孫建華. 2016. 風(fēng)切變對(duì)中尺度對(duì)流系統(tǒng)強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)影響的數(shù)值試驗(yàn) [J]. 大氣科學(xué), 40 (2): 324-340.Zheng Linlin, Sun Jianhua. 2016. The impact of vertical wind shear on the intensity and organizational mode of mesoscale convective systems using numerical experiments [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 40 (2): 324-340, doi:10.3878/j.issn.1006-9895.1505.14311.

采用我國(guó)實(shí)際觀測(cè)的探空作為中尺度模式Weather Research and Forecasting（WRF）的理想試驗(yàn)的背景場(chǎng)，分別改變整層、低層和中層的垂直風(fēng)切變，研究其對(duì)中尺度對(duì)流系統(tǒng)強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明，改變整層垂直風(fēng)切變對(duì)對(duì)流系統(tǒng)的強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)影響最顯著，增加整層垂直風(fēng)切變，對(duì)流強(qiáng)度增強(qiáng)且易組織成線(xiàn)狀，減小整層垂直風(fēng)切變，對(duì)流強(qiáng)度弱且呈分散狀態(tài)。從垂直速度、水平風(fēng)場(chǎng)、散度場(chǎng)和冷池的三維結(jié)構(gòu)特征分析了其影響的機(jī)制：（1）風(fēng)切變?cè)黾?，上升氣流與下沉氣流的相互干擾減弱，有利于垂直速度的維持和增強(qiáng)；（2）垂直風(fēng)切變?cè)黾釉斐伤綔u度增加，扭轉(zhuǎn)項(xiàng)的作用分別使上升和下沉運(yùn)動(dòng)得到加強(qiáng)；（3）垂直風(fēng)切變?cè)黾?，冷池?qiáng)度和高度增加且集中在系統(tǒng)后部，使系統(tǒng)線(xiàn)狀組織性增強(qiáng)。研究還發(fā)現(xiàn)，增加垂直風(fēng)切變?cè)斐山孛娲箫L(fēng)和降水增強(qiáng)，且強(qiáng)降水出現(xiàn)在大風(fēng)之后，這主要是因?yàn)樵趯?duì)流發(fā)展階段上升運(yùn)動(dòng)與下沉運(yùn)動(dòng)互不干擾情況下，強(qiáng)下沉運(yùn)動(dòng)造成的近地面大風(fēng)，而成熟階段上升運(yùn)動(dòng)不斷增強(qiáng)或維持造成雨水比濕不斷增加形成強(qiáng)降水。

1　引言

風(fēng)切變是影響對(duì)流發(fā)展和組織的重要?jiǎng)恿σ蛩?，很多學(xué)者通過(guò)觀測(cè)和數(shù)值模式研究了風(fēng)切變對(duì)對(duì)流系統(tǒng)的影響機(jī)制。Lilly（1979）認(rèn)為超級(jí)單體排列成線(xiàn)狀且與風(fēng)切變成一夾角，從而使得各個(gè)單體之間的環(huán)流不相互干預(yù)，他們能夠組成一個(gè)穩(wěn)定的颮線(xiàn)，這一觀測(cè)發(fā)現(xiàn)也得到了數(shù)值模擬結(jié)果的證實(shí)（Moncrieff, 1978）。Rotunno et al.（1988）利用數(shù)值模擬進(jìn)一步證實(shí)了冷池和低層風(fēng)切變?cè)诜浅?jí)單體颮線(xiàn)維持中的作用，提出了強(qiáng)颮線(xiàn)維持的RKW理論，當(dāng)冷池產(chǎn)生的負(fù)渦度與環(huán)境風(fēng)切變產(chǎn)生的正渦度達(dá)到平衡時(shí)是強(qiáng)颮線(xiàn)維持的“最佳狀態(tài)”，并提出了長(zhǎng)生命史颮線(xiàn)的兩種類(lèi)型：一種發(fā)生在低層強(qiáng)切變、高層弱切變下，另一種發(fā)生在強(qiáng)的深厚切變下，這種環(huán)流特征使得單體之間的三維環(huán)流場(chǎng)互不影響。從20世紀(jì)80年代至今，風(fēng)切變的研究越來(lái)越受到學(xué)者的關(guān)注，很多研究采用觀測(cè)資料揭示了對(duì)流組織化與環(huán)境風(fēng)垂直切變的密切關(guān)系（Bluestein and Jain, 1985; Parker and Johnson, 2000; Schumacher and Johnson, 2005; Johnson et al., 2005），而且數(shù)值模擬研究對(duì)此給出了定量表述（Rotunno et al.,1988; Lafore and Moncrieff, 1989; Weisman and Rotunno,2004），這些研究表明低層切變?cè)趯?duì)流發(fā)展和組織中有重要作用。Johnson et al. （2005）揭示了在熱帶與副熱帶地區(qū)，低層和中層的風(fēng)切變對(duì)對(duì)流的組織作用是相同的，他們采用觀測(cè)證實(shí)了低層切變垂直于對(duì)流 線(xiàn)時(shí)，由于其阻止冷出流快速遠(yuǎn)離風(fēng)暴從而使風(fēng)暴長(zhǎng)時(shí)間維持。如果切變集中在高層（低層無(wú)切變或弱切變的情況下），與系統(tǒng)在無(wú)切變環(huán)境下的相似，即對(duì)流發(fā)展和組織性弱（Weisman and Rotunno，2004）。雖然冷池與低層切變的相互作用（RKW理論）對(duì)颮線(xiàn)的維持有重要作用，Lafore and Moncrieff（1989）認(rèn)為對(duì)于有層狀云的颮線(xiàn)，層狀云與對(duì)流之間的相互作用對(duì)颮線(xiàn)的影響作用也不可忽視。

孫建華等（2014）針對(duì)水汽整層含量和垂直分布的數(shù)值試驗(yàn)表明：整層水汽增加（減少），對(duì)流增強(qiáng)（減弱），冷池和雷暴高壓增強(qiáng)（減弱）導(dǎo)致大風(fēng)增強(qiáng)（減弱）；在保持整層水汽含量不變的情況下，線(xiàn)狀對(duì)流和雷暴大風(fēng)易發(fā)生在中層干、下層濕的環(huán)境中，這種層結(jié)條件對(duì)雷暴高壓的增強(qiáng)有重要作用，但不利于整個(gè)對(duì)流系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間維持。水汽試驗(yàn)主要反映的是熱力作用對(duì)颮線(xiàn)的影響，而過(guò)去很多研究發(fā)現(xiàn)中層特別是低層風(fēng)切變對(duì)中尺度對(duì)流系統(tǒng)組織的作用，高層的風(fēng)切變對(duì)對(duì)流影響較弱。Zheng et al.（2013）統(tǒng)計(jì)了中國(guó)江淮地區(qū)的線(xiàn)狀對(duì)流，由于觀測(cè)資料的時(shí)間分辨率問(wèn)題，風(fēng)切變對(duì)不同組織類(lèi)型的線(xiàn)狀對(duì)流的影響差異不大，因此，需要通過(guò)數(shù)值試驗(yàn)來(lái)研究東亞季風(fēng)區(qū)風(fēng)切變對(duì)對(duì)流系統(tǒng)的影響。

過(guò)去的研究強(qiáng)調(diào)了低層風(fēng)切變?cè)趯?duì)流發(fā)展和組織中的重要作用，特別是低層切變與冷池達(dá)到平衡時(shí)對(duì)于颮線(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間維持的作用。很少有研究涉及到中層切變和整層切變對(duì)于對(duì)流強(qiáng)度和組織的影響，另外，前人的理想數(shù)值模擬研究多采用北美的探空特征，而孫建華等（2014）的工作又只針對(duì)了水汽特征開(kāi)展了試驗(yàn)。本文的理想數(shù)值模擬將采用我國(guó)東部江淮地區(qū)的觀測(cè)探空，研究不同層次和不同強(qiáng)度的風(fēng)切變對(duì)對(duì)流的強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)的影響。主要研究低層（0～3 km）、中層（3～6 km）和整層（地面到18 km）風(fēng)切變對(duì)中尺度對(duì)流系統(tǒng)強(qiáng)度和組織類(lèi)型的影響，哪種切變分布最有利線(xiàn)狀中尺度對(duì)流系統(tǒng)的形成及其對(duì)對(duì)流強(qiáng)度的可能影響。

2　試驗(yàn)方案

采用WRF模式進(jìn)行中層、低層和整層的風(fēng)切變對(duì)對(duì)流的強(qiáng)度和組織作用的理想試驗(yàn)，理想試驗(yàn)是在均一場(chǎng)中加溫度擾動(dòng)場(chǎng)，均一場(chǎng)的溫度、氣壓、濕度和風(fēng)場(chǎng)是由觀測(cè)探空決定的。模式區(qū)域?yàn)?60 km×360 km×18 km，水平分辨率為2 km，垂直方向?yàn)?1層，側(cè)邊界條件采用開(kāi)放邊界。微物理方案采用Lin方案，不考慮輻射、邊界層過(guò)程。背景場(chǎng)的探空是山東德州陵縣2010年8月8日14時(shí)（北京時(shí)間，下同）修正的探空資料（圖1），即采用14時(shí)的地面觀測(cè)修正08 時(shí)的探空，具體的修正方法見(jiàn)（Johnson and Bresch, 1991; 潘玉潔等，2008）。該探空從最不穩(wěn)定層抬升的對(duì)流有效位能是4471 J kg?1，整層可降水量達(dá)到68.52 mm，中低層水汽充沛（圖1），為鄭淋淋和孫建華（2013）定義的濕環(huán)境，即整層可降水量大于50 mm。與該探空對(duì)應(yīng)，8月8日20時(shí)山東西北部出現(xiàn)了降水回波，主要以短時(shí)強(qiáng)降水為主，其中觀測(cè)到9日02～03時(shí)最強(qiáng)降水達(dá)到了102 mm。模式啟動(dòng)擾動(dòng)是WRF理想試驗(yàn)?zāi)K默認(rèn)的擾動(dòng)，即初始擾動(dòng)采用水平方向半徑10 km，垂直方向半徑1.5 km的溫度擾動(dòng)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)擾動(dòng)泡，擾動(dòng)泡的中心位于地面1.5 km高度上，擾動(dòng)泡位于模式模擬區(qū)域水平方向的中心位置。擾動(dòng)泡的溫度擾動(dòng)分布為

其中，△T為溫度擾動(dòng)值，T0為擾動(dòng)振幅b=（xr= yr=10 km ，為擾動(dòng)半徑），(xc, yc, zc)為擾動(dòng)泡的擾動(dòng)中心點(diǎn)。本研究中采用的是熱泡擾動(dòng)，即溫度擾動(dòng)為正，取△T>0。

由于我國(guó)處于西風(fēng)帶，一般情況下觀測(cè)風(fēng)是緯向風(fēng)的分量較大，這個(gè)探空下發(fā)生的真實(shí)個(gè)例和本研究中的模擬結(jié)果都是南北向分布的對(duì)流系統(tǒng)，過(guò)去的研究也認(rèn)為垂直系統(tǒng)的風(fēng)切變影響較大（Parker and Johnson, 2000），此外，只改變緯向風(fēng)使得試驗(yàn)較為簡(jiǎn)單，但也能反映風(fēng)切變的影響，因此，本研究的試驗(yàn)中只改變緯向風(fēng)的垂直切變。緯向風(fēng)曲線(xiàn)的計(jì)算公式如下（Weisman and Klemp, 1982）：

其中，us取?5，5 m s?1；zs=3 km；u0為CTRL試驗(yàn)的緯向風(fēng)廓線(xiàn)；z為原始探空的各個(gè)高度值，試驗(yàn)中只改變這些層次上的緯向風(fēng)分量。分別增加（US5）或減少整層（US-5）、低層（0～3 km；US_L-5、US_L5）和中層（3～6 km；US_M5、US_M-5）的風(fēng)速得到7組試驗(yàn)（表1）。us越小，各層切變值越?。ū?），最底層的緯向風(fēng)保持不變（圖2）。模擬試驗(yàn)的積分時(shí)間為7 h。

表1　切變?cè)囼?yàn)方案及其各層切變值Table 1　The configuration and shear parameters in different levels of the experiments

3　試驗(yàn)結(jié)果

3.1對(duì)照試驗(yàn)中對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程

從回波的演變情況看，CTRL試驗(yàn)的觸發(fā)、發(fā)展、成熟和衰減階段分別為積分0～2 h、2～4 h、4～6 h和6 h以后。圖3為CTRL試驗(yàn)觸發(fā)、發(fā)展和衰減階段代表時(shí)刻的雷達(dá)組合反射率。觸發(fā)階段，回波為單體形式，最強(qiáng)回波強(qiáng)度達(dá)到50 dBZ以上。發(fā)展階段，回波范圍擴(kuò)大，開(kāi)始有西北—東南向的相對(duì)窄回波區(qū)出現(xiàn)，強(qiáng)回波帶開(kāi)始呈線(xiàn)狀排列。成熟階段，回波的線(xiàn)狀特征明顯，對(duì)流線(xiàn)向東南方向延長(zhǎng)。從發(fā)展到成熟階段，不斷有新單體在對(duì)流線(xiàn)的東南方向形成，造成對(duì)流線(xiàn)延長(zhǎng)。衰減階段，對(duì)流尺度繼續(xù)增大，強(qiáng)回波區(qū)減少，線(xiàn)狀組織的對(duì)流區(qū)開(kāi)始分散。從回波的整個(gè)發(fā)展過(guò)程看（圖3），回波有從中間向四周發(fā)展的趨勢(shì)，在整個(gè)對(duì)流區(qū)的東部邊緣形成了線(xiàn)狀回波。下面的分析中分別采用積分4 h和7 h的模擬結(jié)果研究系統(tǒng)成熟和衰減階段的特征。

圖1　山東德州陵縣 （37.32°N, 116.57°E）2010年8月8日14 時(shí)（北京時(shí)間，下同）修正的探空?qǐng)D（其中實(shí)線(xiàn)為溫度曲線(xiàn)，虛線(xiàn)為露點(diǎn)曲線(xiàn)）Fig. 1　A skew-t diagram of the modified sounding data at Ling County (37.32°N, 116.57°E), Dezhou City, Shandong Province at 1400 BT (Beijing time) 8 August 2010 (the solid line represents temperature profile and the dashed line represent dew point profile)

圖2　CTRL、US-5、US5、L_US-5、L_US5、M_US-5和M_US5試驗(yàn)的緯向風(fēng)廓線(xiàn)（單位: m s?1）：（a）CTRL、US-5和US5試驗(yàn)；（b）CTRL、L_US-5 和L_US5試驗(yàn)；（c）CTRL、M_US-5和M_US5試驗(yàn)Fig. 2 The zonal wind profiles (units: m s?1) of different experiments: (a) CTRL, US-5, and US5; (b) CTRL, L_US-5, and L_US5; (c) CTRL, M_US-5, and M_US5

3.2垂直風(fēng)切變對(duì)對(duì)流的影響

對(duì)比分析幾個(gè)垂直風(fēng)切變?cè)囼?yàn)，積分到2 h，7個(gè)試驗(yàn)的回波形狀和強(qiáng)度差異不是很大，只是US-5試驗(yàn)的回波范圍小一些（圖略）。積分4 h，即系統(tǒng)的發(fā)展階段，回波漸漸組織成線(xiàn)狀，US-5和M_US-5試驗(yàn)強(qiáng)回波區(qū)沒(méi)有組織成明顯的線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)，但L_US-5試驗(yàn)的結(jié)果仍然出現(xiàn)了線(xiàn)狀對(duì)流，只是強(qiáng)度比L_US5弱一些（圖4）。積分7 h，即系統(tǒng)的衰減階段，US-5和M_US-5試驗(yàn)的對(duì)流系統(tǒng)前部的強(qiáng)對(duì)流強(qiáng)度比其他試驗(yàn)的要弱，組織結(jié)構(gòu)也更松散，但M_US-5試驗(yàn)對(duì)流的組織結(jié)構(gòu)比US-5稍強(qiáng)（圖5），而L_US-5比L_US5的線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)更清楚，只是對(duì)流的范圍減小。從移動(dòng)速度看，增加切變的試驗(yàn)均比減少切變的試驗(yàn)系統(tǒng)的移動(dòng)速度快（圖4和圖5）。這些試驗(yàn)的結(jié)果表明，改變整層風(fēng)切變對(duì)對(duì)流系統(tǒng)的強(qiáng)度和組織結(jié)構(gòu)影響最大，其次是改變中層的切變。減小整層垂直風(fēng)切變對(duì)流強(qiáng)度減弱，不利于對(duì)流組織成線(xiàn)狀，增加整層垂直風(fēng)切變，對(duì)流強(qiáng)度強(qiáng)，有利于對(duì)流組織成線(xiàn)狀。垂直風(fēng)切變減小，回波移動(dòng)慢，垂直風(fēng)切變?cè)黾?，回波移?dòng)快。過(guò)去研究認(rèn)為颮線(xiàn)的強(qiáng)度和組織類(lèi)型主要依賴(lài)于低層切變的強(qiáng)度（Fovell and Ogura, 1989），低層切變和冷池的相互作用影響颮線(xiàn)維持時(shí)間和強(qiáng)度（Weisman et al., 1988），除了低層切變，中層切變對(duì)颮線(xiàn)的結(jié)構(gòu)和演變也有重要影響 (Alexander and Young, 1992; Ferrier et al., 1996; LeMone et al., 1998; Montmerle et al., 2000; Parker and Johnson, 2000; Xue, 2000)。本研究的試驗(yàn)結(jié)果表明整層風(fēng)切變對(duì)對(duì)流強(qiáng)度和組織類(lèi)型影響最大，與前人的結(jié)論有差異，有必要深入研究整層風(fēng)切變?nèi)绾斡绊懼谐叨葘?duì)流系統(tǒng)強(qiáng)度和組織類(lèi)型。由于US5與US-5的試驗(yàn)結(jié)果差別較大，下面主要針對(duì)這兩組試驗(yàn)的來(lái)分析垂直風(fēng)切變對(duì)對(duì)流系統(tǒng)的影響。

圖4　US-5、US5、L_US-5、L_US5、M_US-5和M_US5試驗(yàn)在積分4 h的組合雷達(dá)回波反射率（單位：dBZ）Fig. 4　The composited radar reflectivity (units: dBZ) after integrating 4 h in experiments US-5, US5, L_US-5, L_US5, M_US-5, and M_US5

3.3垂直風(fēng)切變對(duì)近地面風(fēng)、降水量和垂直速度的影響

積分1 h后，US5試驗(yàn)的近地面最大風(fēng)速就明顯比CTRL試驗(yàn)大，US-5試驗(yàn)最大近地面風(fēng)速比CTRL試驗(yàn)?。▓D6a），尤其在積分3 h后，US-5試驗(yàn)的近地面最大風(fēng)速比CTRL試驗(yàn)小3～5 m s?1。但是US5試驗(yàn)近地面最大風(fēng)速只在2～4 h明顯比CTRL試驗(yàn)大，之后，與CTRL試驗(yàn)基本相似。雖然增加風(fēng)切變，近地面大風(fēng)增強(qiáng)，減小垂直風(fēng)切變，不利于近地面大風(fēng)的增強(qiáng)，但近地面大風(fēng)增強(qiáng)主要在發(fā)展階段。孫建華等（2014）的研究中發(fā)現(xiàn)增加水汽越多發(fā)展階段冷池強(qiáng)度越強(qiáng)，最大風(fēng)速越強(qiáng)，但成熟階段后期冷池減弱的越快，層狀云區(qū)的后部入流減弱，不利于雷暴大風(fēng)的出現(xiàn)和維持。US-5試驗(yàn)最大降水量比CTRL試驗(yàn)?。▓D6b），US5試驗(yàn)每小時(shí)最大降水量比CTRL試驗(yàn)大，但明顯增強(qiáng)出現(xiàn)在4 h之后，即在成熟階段，最強(qiáng)超過(guò)了50 mm h?1（圖6b）。表明增加垂直風(fēng)切變，對(duì)流強(qiáng)度增強(qiáng)，降水量增大，減小垂直風(fēng)切變，對(duì)流強(qiáng)度減弱，降水量減小，但降水主要是在成熟階段增加。積分1 h后，US5試驗(yàn)最大上升速度比CTRL試驗(yàn)大，US-5試驗(yàn)最大上升速度比CTRL試驗(yàn)?。▓D6c）。最大下沉速度也是積分1 h后開(kāi)始出現(xiàn)明顯的差異，US-5試驗(yàn)最大下沉速度比CTRL試驗(yàn)?。▓D6d），US5試驗(yàn)比CTRL試驗(yàn)大，在發(fā)展和成熟階段出現(xiàn)了5次大于20 m s?1的下沉風(fēng)速，而CTRL試驗(yàn)只出現(xiàn)了一次。這與Schlesinger (1978) 在數(shù)值模擬中得出的結(jié)論一致：切變環(huán)境中的上升運(yùn)動(dòng)與下沉運(yùn)動(dòng)比非切變環(huán)境中的強(qiáng)。垂直風(fēng)切變的大小對(duì)近地面風(fēng)速、降水量和垂直速度的影響結(jié)果表明，增加垂直風(fēng)切變，上升速度增強(qiáng)，降水量增強(qiáng)，下沉速度增強(qiáng)，近地面風(fēng)增強(qiáng)。試驗(yàn)結(jié)果表明垂直風(fēng)切變的增加有助于對(duì)流組織成線(xiàn)狀和增強(qiáng)下沉運(yùn)動(dòng)、近地面風(fēng)速。此外，地面最強(qiáng)降雨出現(xiàn)在近地面最強(qiáng)大風(fēng)之后，其原因何在，也需要進(jìn)一步分析。

圖5　同圖4，但為積分7 h的試驗(yàn)結(jié)果Fig. 5　As in Fig. 4, but for the simulation results after integrating 7 h

圖6　US-5和US5試驗(yàn)（a）1 km高度上最大水平風(fēng)速（單位：m s?1）、（b）每小時(shí)最大降水量（單位：mm）、（c）最大上升速度（單位：m s?1）和（d）下沉速度（單位：m s?1）的時(shí)間演變Fig. 6　Temporal variation of the (a) maximum horizontal wind velocity (units: m s?1) at the 1-km height, (b) hourly precipitation amount (units: mm), (c) maximum ascending velocity (units: m s?1), and (d) maximum descending velocity (units: m s?1) in experiments US-5 and US5

4　風(fēng)切變影響對(duì)流強(qiáng)度與組織類(lèi)型的可能原因

在第3部分中對(duì)比分析了US-5與US5試驗(yàn)的組織結(jié)構(gòu)、降雨量以及近地面風(fēng)速等結(jié)果，分析表明不同的垂直風(fēng)切變強(qiáng)度對(duì)對(duì)流系統(tǒng)的組織特征和強(qiáng)度等影響較大。積分3 h和5 h分別對(duì)應(yīng)各試驗(yàn)的發(fā)展階段和成熟階段，且US5試驗(yàn)在積分3 h 和5 h分別出現(xiàn)了近地面大風(fēng)和降水量的大值，選定這兩個(gè)時(shí)次進(jìn)行風(fēng)切變對(duì)流強(qiáng)度和組織類(lèi)型的影響機(jī)理分析可以深入了解大風(fēng)和強(qiáng)降水出現(xiàn)的原因。

4.1垂直速度與水平風(fēng)場(chǎng)

1 km高度上，積分3 h 時(shí)US-5試驗(yàn)下沉區(qū)位于距離上升區(qū)約20 km左側(cè)，大風(fēng)區(qū)主要位于下沉區(qū)的北部，積分5 h上升區(qū)與下沉區(qū)的距離約為45km，上升運(yùn)動(dòng)區(qū)在下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)的北部和東部，大風(fēng)區(qū)位于下沉區(qū)的東部。積分3 h和5 h降水量大值區(qū)均位于下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)的大值區(qū)（圖7），即為層狀云降水區(qū)。US5試驗(yàn)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)與下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)基本是成對(duì)出現(xiàn)的，從積分3 h到積分5 h，沿著系統(tǒng)的東南方向不斷有新單體出現(xiàn)，積分5 h形成線(xiàn)狀組織類(lèi)型。US5和US-5試驗(yàn)北部的擾動(dòng)區(qū)形成的回波對(duì)應(yīng)的上升運(yùn)動(dòng)、下沉運(yùn)動(dòng)、水平風(fēng)速和降水量均很強(qiáng)（圖7和圖8），因此，下面的剖面圖選擇這一區(qū)域進(jìn)行研究。

圖7　US-5與US5試驗(yàn)的結(jié)果，上圖為1 km高度上的垂直速度（等值線(xiàn)：?jiǎn)挝唬簃 s?1，等值線(xiàn)標(biāo)值從小到大依次為?2、?1.5、?1、1、3、5 m s?1）、大于和等于17 m s?1的水平風(fēng)速（風(fēng)向桿，全風(fēng)向桿代表4 m s?1）以及大于和等于30 mm h?1的降水量（彩色陰影），AB為圖11的剖面位置，中圖和下圖分別4 km和8 km高度上的垂直速度（單位：m s?1，等值線(xiàn)標(biāo)值從小到大依次為?2、?1.5、?1、1、3、5 m s?1）和相對(duì)系統(tǒng)的水平風(fēng)場(chǎng)（單位：m s?1）Fig. 7　The results of experiments US-5 and US5. The top row of figures are the vertical velocity (contours; units: m s?1; values of contours: ?2, ?1.5, ?1, 1, 3 and 5 m s?1), horizontal wind speed ≥17 m s?1(barbs; full barb represents 4 m s?1), and hourly precipitation amount ≥30 mm h?1(shaded) at the 1 km level (line AB represents the cross section in Fig. 11). The middle and bottom rows of figures are the vertical velocity (units: m s?1; values of contours: ?2, ?1.5, ?1, 1, 3 and 5 m s?1) and the system relative horizontal velocity (units: m s?1) at 4 and 8 km, respectively

US-5試驗(yàn)中低層（1和4 km）的下沉氣流正好位于8 km高度上升氣流的正下方（圖7和圖8）。US5試驗(yàn)中低層的下沉氣流不僅與對(duì)應(yīng)層次的上升氣流成對(duì)出現(xiàn)，形成完整的對(duì)流單體，高層的上升氣流也與中低層的下沉氣流有一定的距離，這樣下沉氣流對(duì)上升氣流的削弱作用減弱。這與Lilly (1979)的結(jié)論一致：垂直風(fēng)切變使得單體的環(huán)流互不干擾，系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展。

圖8　圖7中US-5和US5試驗(yàn)?zāi)喜繉?duì)流區(qū)的放大圖，1 km、4 km和8 km高度上的垂直速度（單位：m s?1, 等值線(xiàn)標(biāo)值從小到大依次為?5、?4、?3、?2、?1、?0.5、0.5、1、2、3、4、5 m s?1）和相對(duì)系統(tǒng)的水平風(fēng)場(chǎng)（單位：m s?1）Fig. 8　The enlarged southern convective areas in Fig. 7 in experiments US-5 and US5, the vertical velocity (units: m s?1, values of contours: ?5, ?4, ?3, ?2, ?1, ?0.5, 0.5, 1, 2, 3, 4, and 5 m s?1) and the system relative horizontal velocity (units: m s?1) at 1, 4, and 8 km

積分3 h和5 h上升運(yùn)動(dòng)隨著高度的變化趨勢(shì)基本一致，但積分3 h時(shí)各個(gè)高度上的上升運(yùn)動(dòng)比積分5 h時(shí)稍強(qiáng)（圖9a, c）。下沉運(yùn)動(dòng)隨著高度的變化在積分3 h和5 h差別較大，積分3 h，最大下沉速度位于8 km高度上，且低層3和5 km高度上的下沉運(yùn)動(dòng)也較大，積分5 h，8 km以下的下沉運(yùn)動(dòng)明顯比積分3 h弱，10 km以下的最大下沉運(yùn)動(dòng)位于3 km和7 km，3 km和8 km高度上的下沉運(yùn)動(dòng)比積分3 h分別小1 m s?1和4m s?1（圖9b, d）。積分3 h和5 h，3 km以下下沉運(yùn)動(dòng)迅速減小，到地面下沉運(yùn)動(dòng)為3 m s?1，這是由于3 km以下已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗竭\(yùn)動(dòng)，且積分3 h，US5試驗(yàn)3 km高度上強(qiáng)下沉運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的近地面風(fēng)速大（圖10）。表明系統(tǒng)發(fā)展階段（積分3 h）的下沉運(yùn)動(dòng)比成熟階段（積分5 h）強(qiáng)，有利于出現(xiàn)近地面大風(fēng)，這與US5試驗(yàn)在積分3 h的近地面風(fēng)速比積分5 h強(qiáng)的結(jié)論一致（圖6a）。另外，US5試驗(yàn)比US-5試驗(yàn)的垂直運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，與圖5c, d的結(jié)論一致。

從不同高度氣流的配置看，US5試驗(yàn)各個(gè)高度上的上升氣流比US-5試驗(yàn)強(qiáng)（圖9a, c），且1 km高度上南部回波的上升和下沉氣流呈現(xiàn)南北向線(xiàn)狀分布（圖8）。 US5試驗(yàn)的最大上升速度在各個(gè)高度上均比US-5試驗(yàn)大，其中6～12 km高度二者差異達(dá)到最大（圖9a, c）。US5比US-5試驗(yàn)的下沉速度大，低層在3 km高度二者差異達(dá)到最大（圖9b, d），在3 km以下的差異較小，這是由于3 km以下已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)樗竭\(yùn)動(dòng)。積分3 h，US5試驗(yàn)3 km高度上下沉運(yùn)動(dòng)強(qiáng)對(duì)應(yīng)的近地面風(fēng)速大（圖10）。從系統(tǒng)南部的放大圖看（圖8），在中高層（8 km），US5試驗(yàn)比US-5試驗(yàn)的上升運(yùn)動(dòng)和下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)東西向分布更明顯。這樣US5試驗(yàn)低層的上升運(yùn)動(dòng)與下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)為南北向分布，中高層為東西向分布，表明氣流邊上升邊呈現(xiàn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)、邊下沉邊逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，上升氣流與下沉氣流相互干擾較弱，有利系統(tǒng)的長(zhǎng)時(shí)間維持和增強(qiáng)，而US-5試驗(yàn)氣流在上升過(guò)程中的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)較弱、下沉過(guò)程中的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)也較弱，上升氣流與下沉氣流相互干擾較強(qiáng)，使系統(tǒng)難以繼續(xù)生成或者有利已有系統(tǒng)的消散。

圖9　US-5和US5試驗(yàn)積分3 h（上）和5 h（下）對(duì)流區(qū)（a、c）最大上升速度（單位：m s?1）和（b、d）最大下沉速度（單位：m s?1）的隨高度的變化Fig. 9　The height variation of the (a, c) maximum ascending velocity (units: m s?1) and (b, d) maximum descending velocity (units: m s?1) in convective areas in experiments US-5 and US5 at 3 h (top) and 5 h (bottom)

4.2散度場(chǎng)

積分3 h和5 h時(shí)，US-5試驗(yàn)，1 km高度以輻散為主，輻散區(qū)位于對(duì)流區(qū)的后部，對(duì)流區(qū)對(duì)應(yīng)輻合氣流，4 km高度輻合區(qū)對(duì)應(yīng)1 km高度上的輻散區(qū)，8 km高度以輻散為主，主要輻散區(qū)對(duì)應(yīng)1 km高度的輻合區(qū)（對(duì)流區(qū)）（圖11）。US5試驗(yàn)，1 km高度對(duì)流區(qū)對(duì)應(yīng)氣流輻合區(qū)，而4 km高度為氣流輻散區(qū)，低層的上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，有利于對(duì)流的發(fā)展和增強(qiáng)，1 km高度氣流輻散區(qū)在輻合區(qū)的后部，4 km高度輻散區(qū)在輻合區(qū)的前部，8 km高度氣流以輻合為主，且輻合輻散區(qū)分別呈南北向排列成線(xiàn)狀（圖11）。積分3 h最北邊的輻散比積分5 h強(qiáng)。表明在1～4 km的高度系統(tǒng)前部以上升氣流為主、后部以下沉氣流為主，上升與下沉氣流互不干擾分別排列成南北向帶狀，積分3 h北部輻散區(qū)對(duì)應(yīng)的下沉氣流比積分5 h強(qiáng)，這與圖9b, d的結(jié)論一致。

從垂直速度、風(fēng)場(chǎng)、散度場(chǎng)、雨水比濕和渦度場(chǎng)的剖面圖（圖10，12）看，US5試驗(yàn)在系統(tǒng)前部，積分3 h，0～3 km高度為輻合氣流，3～6 km為輻散氣流，這樣在0～6 km形成上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，在系統(tǒng)的后部（AB剖面上50～70 km處的低層1～2 km為水平風(fēng)速大值區(qū)），在風(fēng)速大值區(qū)的后部0～8 km為下沉運(yùn)動(dòng)區(qū)，對(duì)應(yīng)這里為負(fù)渦度區(qū)，此時(shí)系統(tǒng)前部的正渦度區(qū)和后部的負(fù)渦度區(qū)的界限明顯，互相獨(dú)立。積分5 h，系統(tǒng)前部的上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，后部0～3 km為下沉運(yùn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)地面輻散和負(fù)渦度區(qū)（y方向的渦度分量）（圖12），但下沉運(yùn)動(dòng)比積分3 h弱，負(fù)渦度區(qū)（y方向的渦度分量）集中在上升運(yùn)動(dòng)后部的地面到2 km的高度上，沒(méi)有像積分3 h與中高層的負(fù)渦度區(qū)連成一體，造成積分5 h近地面風(fēng)速減小，而下沉運(yùn)動(dòng)正好位于上升運(yùn)動(dòng)的下方，對(duì)應(yīng)這里雨水比濕較大，下沉運(yùn)動(dòng)可能是由于降水粒子的拖曳作用造成的，此時(shí)降水量比積分3 h時(shí)強(qiáng)。US-5試驗(yàn)系統(tǒng)上升運(yùn)動(dòng)主要集中在中高層，中低層以下沉氣流為主，這與圖11的結(jié)論一致，渦度場(chǎng)上5 km以下以負(fù)渦度為主，5 km以上為正渦度區(qū)。US5試驗(yàn)系統(tǒng)前部的垂直環(huán)流比US-5試驗(yàn)更加明顯，造成US5試驗(yàn)前部的上升運(yùn)動(dòng)相對(duì)集中且強(qiáng)度大。在系統(tǒng)前部，US5試驗(yàn)由于垂直風(fēng)切變加大，y方向的正渦度區(qū)（）比US-5試驗(yàn)強(qiáng)（圖12），特別是近地面層的正渦度區(qū)較強(qiáng)，同時(shí)，在系統(tǒng)的前部，上升運(yùn)動(dòng)在對(duì)流的北部是減小的[0]，扭轉(zhuǎn)項(xiàng)的作用為減弱水平渦度，對(duì)流減弱，而上升運(yùn)動(dòng)在對(duì)流南部是增強(qiáng)的0)，扭轉(zhuǎn)項(xiàng)的作用是增加水平渦度，上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，這樣在扭轉(zhuǎn)項(xiàng)的作用下南部對(duì)流增強(qiáng)，北部對(duì)流減弱，對(duì)流向南發(fā)展。

圖10　US-5和US5試驗(yàn)結(jié)果，圖7中AB剖面的垂直速度（等值線(xiàn)，紅色實(shí)線(xiàn)為上升運(yùn)動(dòng)，藍(lán)色虛線(xiàn)為下沉運(yùn)動(dòng)，單位：10?1m s?1，等值線(xiàn)間隔1 m s?1）、水平與垂直風(fēng)場(chǎng)（單位：m s?1，風(fēng)速矢量的垂直分量表示實(shí)際風(fēng)速的10倍）以及水平風(fēng)速大于和等于17 m s?1的區(qū)域（黃色陰影）Fig. 10　The results of experiments US-5 and US5. The cross sections of vertical wind velocity (contours; the red solid lines represent ascending motion, the blue dashed lines represent descending motion; units: 10?1m s?1, contoured at 1 m s?1interval), horizontal and vertical wind field (units: m s?1; vertical component is 10 times the real wind velocity), and the areas with horizontal wind speed ≥17 m s?1(shaded in yellow) along AB in Fig. 7

圖11　US-5與US5試驗(yàn)積分3 h和5 h，1 km、4 km和8 km高度上的散度（實(shí)線(xiàn)為正值，代表輻散區(qū)，虛線(xiàn)為負(fù)值，代表輻合區(qū)，等值線(xiàn)標(biāo)值從小到大依次為?100、?70、?40、40、60、80，單位：10?5s?1）和垂直速度（陰影，單位: 10?1m s?1，等值線(xiàn)間隔0.5 m s?1）Fig. 11　Divergence (solid lines are positive values and represent divergence areas; dashed lines are negative values and represent convergence areas, values of contours: ?100，?70，?40，40，60，80，units: 10?5s?1) and vertical velocity (shaded; units: 10?1m s?1, contoured at 0.5 m s?1interval) in experiments US-5 and US5 at 3 h and 5 h, at the l, 4 and 8 km levels, respectively

圖12　US-5和US5試驗(yàn)結(jié)果，圖7中AB剖面的散度（上，單位：10?4s?1），y方向渦度（中，單位：10?4s?1）和雨水比濕（下，單位：g kg?1）。Fig. 12　The results of experiments US-5 and US5. The cross sections of divergence (top, units: 10?4s?1), y-component vorticity (middle, units: 10?4s?1), specific humidity of rainwater (bottom, units: g kg?1) along AB in Fig. 7

其中，B代表由虛位溫（vq）和所有凝結(jié)參數(shù)的比濕(qc)貢獻(xiàn)的冷池浮力。B的計(jì)算公式是：B =，qv代表環(huán)境的虛位溫。H代表冷池高度，是B首次大于?0.06 m s2的高度。按照Coniglio and Stensrud（2001）的計(jì)算方法，浮力項(xiàng)B中的平均量（vq）是用颮線(xiàn)前部100 km處的10 km× 20 km區(qū)域的平均值表示。浮力項(xiàng)中表示冷池狀態(tài)的量（vq和qc）是用颮線(xiàn)后部15 km處的10 km× 20 km區(qū)域平均值來(lái)表示。擾動(dòng)量。US5試驗(yàn)積分2 h后冷池高度比US-5試驗(yàn)高、冷池強(qiáng)度比US-5試驗(yàn)強(qiáng)（圖14）。表明垂直風(fēng)切變?cè)黾樱涑馗叨雀?、冷池?qiáng)度強(qiáng)，垂直風(fēng)切變減少，冷池高度與冷池強(qiáng)度均降低。

圖13　同圖10，但為組合雷達(dá)反射率（黑色實(shí)線(xiàn)，單位：dBZ）、假相當(dāng)位溫負(fù)擾動(dòng)（紫色虛線(xiàn)，單位：K，間隔2 K）、緯向風(fēng)（陰影，單位：m s?1）和風(fēng)場(chǎng)矢量（箭頭，單位：m s?1，風(fēng)速矢量的垂直分量表示實(shí)際風(fēng)速的10倍）Fig. 13　As in Fig. 10, but for the composited radar reflectivity (black line; units: dBZ), negative pseudoequivalent potential temperature turbulence (purple dashed isolines with 2 K interval; units: K), zonal wind (color shading; units: m s?1), and wind field (vectors; units: m s?1; vertical component is 10 times the real wind velocity)

圖14　US-5和US5試驗(yàn)（a）冷池強(qiáng)度（單位：m s?1）和（b）高度（單位：m）的時(shí)間變化Fig. 14　Temporal variation of the (a) intensity (units: m s?1) and (b) height (units: m) of the cold pool in experiments US-5 and US5

5　結(jié)論

本文利用我國(guó)江淮地區(qū)一次發(fā)生強(qiáng)對(duì)流的探空和WRF模式，進(jìn)行了垂直風(fēng)切變對(duì)對(duì)流強(qiáng)度、組織形態(tài)影響的理想數(shù)值試驗(yàn)。通過(guò)增加和減小整層、低層和中層的風(fēng)切變的試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：改變整層垂直風(fēng)切變對(duì)對(duì)流的強(qiáng)度和組織類(lèi)型影響最大，其次是改變中層的風(fēng)切變強(qiáng)度，而改變低層的風(fēng)切變影響最??；增加整層垂直風(fēng)切變，對(duì)流發(fā)展的強(qiáng)度強(qiáng)，且易組織成線(xiàn)狀，減少垂直風(fēng)切變，對(duì)流發(fā)展強(qiáng)度弱，對(duì)流呈分散的狀態(tài)；增加垂直風(fēng)切變，上升速度增強(qiáng)，最大小時(shí)降水量增強(qiáng)，下沉速度增強(qiáng)，近地面風(fēng)增強(qiáng)。

從垂直速度、風(fēng)場(chǎng)、散度場(chǎng)和垂直結(jié)構(gòu)以及冷池分析了垂直風(fēng)切變對(duì)系統(tǒng)強(qiáng)度和組織影響的可能原因。增加垂直風(fēng)切變，系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)與下沉運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)增強(qiáng)，二者之間的相互干擾減弱，使系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間維持，且系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)與下沉運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)。從渦度場(chǎng)看，垂直風(fēng)切變?cè)鰪?qiáng)，渦度增強(qiáng)，這樣在系統(tǒng)的前部，由于強(qiáng)上升氣流的作用，在扭轉(zhuǎn)項(xiàng)的作用下，系統(tǒng)的垂直渦度增強(qiáng)，加強(qiáng)原來(lái)的上升運(yùn)動(dòng)，相反在系統(tǒng)后部，由于下沉氣流的作用，在扭轉(zhuǎn)項(xiàng)的作用下，系統(tǒng)的垂直渦度減小，加強(qiáng)原來(lái)的下沉運(yùn)動(dòng)，這樣造成系統(tǒng)強(qiáng)度增強(qiáng)。垂直風(fēng)切變?cè)黾?，冷池高度高且相?duì)集中，垂直風(fēng)切變減少，冷池高度與冷池強(qiáng)度均降低。因此，垂直風(fēng)切變?cè)黾?，加?qiáng)了系統(tǒng)后部的下沉運(yùn)動(dòng)，此外冷池在系統(tǒng)后部的集中度高表明系統(tǒng)的組織性強(qiáng)，不易呈現(xiàn)分散的狀態(tài)。

研究還發(fā)現(xiàn)增加整層垂直風(fēng)切變，近地面風(fēng)速和降水量增加，且降水量的大值出現(xiàn)在近地面大風(fēng)大值之后。在系統(tǒng)的發(fā)展階段，出現(xiàn)近地面大風(fēng)的原因是系統(tǒng)的正負(fù)渦度區(qū)相互獨(dú)立，上升運(yùn)動(dòng)與下沉運(yùn)動(dòng)互不干擾，后部的下沉運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，下沉運(yùn)動(dòng)到達(dá)近地面后形成強(qiáng)輻散造成近地面大風(fēng)，成熟階段，系統(tǒng)后部的正渦度區(qū)減弱，沒(méi)有與中高層的負(fù)渦度大值區(qū)連成一體，下沉運(yùn)動(dòng)減弱，近地面大風(fēng)減弱。在系統(tǒng)的成熟階段，出現(xiàn)降水量大值的原因是，隨著上升運(yùn)動(dòng)的不斷增強(qiáng)，雨水比濕增大，下降到地面形成強(qiáng)降水，因此強(qiáng)降水產(chǎn)生是一個(gè)上升運(yùn)動(dòng)不斷加強(qiáng)或維持造成雨水比濕不斷增強(qiáng)的過(guò)程。

本文的研究雖然采用的是實(shí)際觀測(cè)的探空作為背景場(chǎng)，但采用的是理想模式，只考慮了垂直風(fēng)切變一個(gè)因素對(duì)對(duì)流的影響，實(shí)際中影響對(duì)流發(fā)展和組織的因素相對(duì)較多且復(fù)雜，今后應(yīng)考慮更多環(huán)境因子對(duì)對(duì)流的影響。

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The Impact of Vertical Wind Shear on the Intensity and Organizational Mode of Mesoscale Convective Systems Using Numerical Experiments

ZHENG Linlin1and SUN Jianhua2, 3
1 Anhui Meteorological Observatory, Hefei 230031
2 Key Laboratory of Cloud–Precipitation Physics and Severe Storms, Institute of Atmospheric Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029
3 Collaborative Innovation Center on Forecast and Evaluation of Meteorological Disasters, Nanjing University of Information Science and Technology, Nanjing 210044

Weather Research and Forecasting (WRF) model numerical simulations were used to study the impact ofvertical wind shear—including the entire, low-level, and mid-level shear—on mesoscale convective systems. The initial background field of the WRF idealized simulation was the observed radiosonde data in China that produced severe convective systems. The results demonstrated that the simulations of changing vertical wind shear in the entire layer had the greatest impact on the intensity and organizational mode of mesoscale convective systems. For increasing (decreasing) vertical wind shear, the intensity of convection increased (decreased) and the convective systems organized into convective line (decentralized). The mechanisms involved were explored by analyzing the three-dimensional characteristics of vertical velocity, horizontal wind, divergence, and the cold pool, and can be summarized in the following three aspects: (1) The interference between ascending and descending motion weakened as stronger vertical wind shear increased, which led to a longer maintenance and enhancement of vertical velocity. (2) The horizontal vorticity increased with stronger vertical wind shear, and then vertical vorticity increased (decreased) at the ascending (descending) motion under the tilting term in the vorticity equation, which led to intensification of the ascending and descending motion, respectively. (3) The intensity and height of the cold pool increased with stronger vertical wind shear, which led to linear organization of mesoscale convective systems. Other results included the fact that the near-surface wind speed and precipitation amount increased with increased vertical wind shear, and heavy precipitation appeared after the strongest wind. Strong descending motion led to strong surface wind because of the noninterference between ascending and descending motion in the development stage of the mesoscale convective system. During the mature stage, rainwater accumulated because of the constant reinforcement or maintenance of ascending motion leading to heavy rainfall.

Vertical wind shear, Idealized experiment, Three-dimensional wind field, Cold pool

10.3878/j.issn.1006-9895.1505.14311

垂直風(fēng)切變理想試驗(yàn)三維風(fēng)場(chǎng)冷池

2014-11-13；網(wǎng)絡(luò)預(yù)出版日期2015-05-29

鄭淋淋，女，1986年出生，博士，主要從事中尺度氣象學(xué)研究。E-mail: zhengll.2@163.com

孫建華，E-mail: sjh@mail.iap.ac.cn

安徽省氣象科技發(fā)展基金項(xiàng)目KM201416，公益性行業(yè)（氣象）科研專(zhuān)項(xiàng)GYHY201406002，國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目2013CB430101

Funded byAnhui Foundation for Development of Meteorological Science and Technology (Grant KM201416), Special Scientific Research Fund of Meteorological Public Welfare Profession of China (Grant GYHY201406002), National Basic Research Program of China (973 Program, Grant 2013CB430101)

1006-9895(2016)02-0324-17

P445

A