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暴雨过程中 Wave-CISK不稳定分析(S4) 安洁 张立凤 解放军理工大学气象学院 南京 211101 摘 要 本文利用无粘 非绝热的线性化Boussinesq方程组 通过理论分析和数值计算 讨论了在Wave-CISK条件下的中 尺度的不稳定的性质 研究发现 在 Wave-CISK条件下 凝结加热对暴雨不稳定的发生发展作用明显 主要影响最不稳 定增长率的大小 而垂直风切变则主要影响最不稳定增长率对角度的选择性 本文还给出了一个实际暴雨的例子 其计 算分析结果与理论分析一致 关键词 Wave-CISK凝结加热 垂直风切变 中 尺度 不稳定 1 引言 大量的观测研究和数值试验表明在中尺度暴雨系统中 对流性降水往往大于大尺度降水.所以,要正 确的描述暴雨系统 必须考虑对流运动的作用 在暴雨过程中对流上升运动必然会造成较大的对流凝结 潜热 且对流凝结加热要大于大尺度上升所造成的凝结加热,该加热又会对中尺度系统的发展有反馈作 用 因此在中尺度系统的发展中 特别是暴雨系统的发展中 凝结加热是个不容忽视的因子 [1] 关于对流凝结加热的作用一般用参数化的方法来表示 Emanuel 使用Wave-CISK 理论 来考虑条件 不稳定大气中积云加热的作用 从而将干对称不稳定延伸到条件不稳定大气中 使得对称不稳定在实际 大气中更容易发生 张铭 张立凤等人[2] [3] 进一步研究发现 垂直加热分布函数 加热振幅等参数的取 值不同 对不稳定的影响各不相同 但环境参数的影响也不可忽视 为了揭示对流凝结加热对不稳定的 作用 本文的对流凝结参数化方案主要考虑 Wave-CISK 的作用 讨论有凝结加热对不稳定的影响以及 有凝结加热时垂直风切变对不稳定扰动的作用 2 数学模型和计算方法 本文采用线性化 无粘 非绝热的Boussinesq方程组 线性化和引入流函数后有方程组如下 y dv y ( u )v f 0 t x z d z x y dv d u 2 y 1 ( u )q f f v N Q t x z dz d z x 2 v q ( u ) y f 0 t x z x 这里x 方向为扰动传播方向 u U cosa v U sin a U 为基流速度 a为扰动传播方向( x 方向) 与基本气流的夹角 1 式中 y y 2 2 2 u w y 是流函数 2 2 z x x z 方程中的Q 采用Emanuel 的Wave CISK 凝结加热参数化方案 1 即 1 2 y Q N Q G(z ) 2 0 x z z 0 其中Q