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华东地区“高架”雷暴的气候分布与“0210”过程的动力学解析

一、引言

1.1研究背景与意义

雷暴作为一种常见的强对流天气，常常伴随着闪电、雷鸣、大风、短时强降水等极端天气现象，不仅对航空、电力、通信等行业造成严重影响，还可能引发洪涝、山体滑坡等自然灾害，对人民生命财产安全构成巨大威胁。高架雷暴作为雷暴的一种特殊类型，与一般雷暴从地面抬升触发不同，它是在大气边界层以上被触发的雷暴过程。当发生高架雷暴时，近地面附近通常为稳定的冷空气，存在明显的逆温，来自地面的气块很难穿过逆温层而获得浮力，而是逆温层之上的气块绝热上升获得浮力，进而导致雷暴的产生。这种独特的触发机制使得高架雷暴的形成和发展过程更为复杂，也增加了对其监测和预报的难度。

华东地区地处我国东部沿海，地理位置特殊，气候条件复杂，是雷暴的多发区域之一。该地区经济发达，人口密集，各类社会经济活动频繁，雷暴天气所带来的影响更为显著。因此，深入研究华东地区高架雷暴的气候分布特点及动力学机制，对于提高该地区雷暴天气预报的准确性和精细化水平，有效防范和应对雷暴灾害，保障人民生命财产安全，促进社会经济的可持续发展具有至关重要的意义。

1.2国内外研究现状

国外对于高架雷暴的研究起步较早，早在1950年，Means就发现了一类区别于经典雷暴天气形势的雷暴，其暖湿抬升层并非在近地面，而是在850hPa以上。直到20世纪90年代，Colman等才明确提出高架雷暴的概念，并指出其可以造成冰雹、雷雨大风、短时强降水甚至是龙卷等灾害性天气，研究还发现4月和9月是美国高架雷暴的高发期。随后，Moore等进一步给出了高架雷暴中短时强降水的发生特征，如缓慢移动的地面锋面、上游低层湿度大、低层相当位温平流显著、具备BCAPE（浮力能量）、低层有湿度辐合区、高层有辐散等。

国内学者对高架雷暴的研究近年来也逐步展开。张吉等通过对上海一次高架雷暴过程的分析，揭示了强盛的低空西南急流在输送大量暖湿空气和不稳定能量方面的关键作用，以及近地面冷空气渗透对触发逆温层上部对流性天气的双重影响，即一方面迫使暖湿空气沿锋面抬升，加剧了低层逆温层的厚度和强度，另一方面加剧了逆温层上部高低空的热力不稳定性和斜压不稳定性。盛杰等对2010-2012年春季我国冷锋后部高架雷暴天气特征进行了系统分析和总结，指出高架雷暴主要发生在我国南方地区，具有一定的日变化规律，常伴有冰雹和短时强降水天气，并提出此类高架雷暴的预报着眼点为850hPa和700hPa相对湿度需达到70％以上，700hPa与500hPa的温差达16℃以上，具备一定的热力不稳定条件，同时在700hPa需要建立一支低空西南急流，配合500hPa的西风槽以及700hPa、850hPa的切变线，以提供动力触发条件。

然而，目前针对华东地区高架雷暴的研究仍相对较少，对该地区高架雷暴的气候分布特点、发生发展的动力学机制以及与大尺度环流背景的相互关系等方面的认识还不够深入和全面。现有的研究成果在空间分辨率和时间连续性上存在一定局限性，难以满足该地区日益增长的气象防灾减灾需求。因此，开展对华东地区高架雷暴的深入研究具有重要的理论和实际应用价值。

1.3研究目标与内容

本论文旨在通过综合运用多种气象资料和先进的分析方法，深入研究华东地区高架雷暴的气候分布特点，并对典型的“0210”高架雷暴过程进行详细的动力学分析，以揭示其形成和发展的物理机制，具体研究内容包括：

利用长期的气象观测资料，统计分析华东地区高架雷暴的时空分布特征，包括年际变化、季节变化、月变化以及日变化规律，明确其高发区域和高发时段。

结合大尺度环流背景，探讨影响华东地区高架雷暴发生的主要环流系统和天气形势，分析其与高空急流、低空切变线、地面倒槽、冷空气活动等因素的相互关系。

针对“0210”高架雷暴过程，运用高分辨率的数值模拟和物理量诊断分析方法，从热力、动力、水汽等多个方面详细剖析其触发、发展和维持的动力学机制，揭示关键物理过程对雷暴演变的影响。

通过对华东地区高架雷暴气候分布特点和“0210”过程动力学机制的研究，总结出具有针对性的预报指标和概念模型，为提高该地区高架雷暴的预报预警能力提供科学依据。

1.4研究方法与数据来源

本研究主要采用以下方法：

统计分析方法：对长时间序列的气象观测数据进行统计处理，计算高架雷暴的发生频率、强度、持续时间等参数，分析其时空分布特征和变化规律。

天气学分析方法：运用天气图分析技术，研究高架雷暴发生时的大尺度环流背景和天气形势，确定影响高架雷暴的主要天气系统和关键影响因素。

物理量诊断分析方法：通过计算和分析各种物理量，如垂直速度、涡度、散度、水汽通量散度、假相当位温等，从热力、动力、水汽等方面揭示