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北京雷暴下山演变加密观测试验介绍

雷暴下山,观测试验,冷池,环境风

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.28 雷暴气象和雷电物理

为了解决不同大气环境条件下，对应于不同冷池强度的风暴系统在下坡过程中与环境风相互作用对冷池形态、厚度的影响；这种相互作用过程对风暴发展强度、移动速度以及下游风暴新生的影响机制。北京城市气象院与中国气象科学研究院于2023年夏季和2024年夏季，联合在北京海淀阳台山开启雷暴下山演变加密观测试验（SURF-Ⅲ）。观测试验所用的观测设备主要有：（1）HOBO温湿度仪，阳台山海拔高度1150m左右，沿着阳台山步行古道，布设12套HOBO温湿度仪，用于观测温度和湿度，时间分辨率为1min，垂直海拔梯度100m左右。（2）多普勒测风激光雷达、风廓线雷达、拉曼温湿度激光雷达、微波辐射计，这4套设备安装在距离阳台山山脚1km左右的北安河站，主要用于获取大气垂直温度、湿度、风等廓线。其中多普勒测风激光雷达除了开展风廓线观测外，还沿着阳台山沿线（东西走向）开展RHI扫描观测，用于获取雷暴下山过程径向风场变化特征。（3）X波段雷达，安装在距离阳台山5km左右的果园内，沿着阳台山沿线（东西方向）开展RHI扫描观测，主要用于获取雷暴下山过程回波强度和径向风场变化特征。

基于加密观测试验数据集，结合业务观测等，通过个例分析，开展环境风与冷池相互作用对雷暴下山增强/减弱的影响研究。研究结果表明，雷暴下山增强和减弱个例均存在冷池，冷池强度分别为-2.5℃和-2.9℃。下山增强个例不存在雷暴高压，主要是由于冷池厚度较薄（约700m），空气柱中冷空气较少，地面气压与周边环境气压无明显差异；下山减弱个例存在雷暴高压，主要是由于冷池厚度较厚，空气柱中冷空气较多，地面气压高于周边环境气压。分析其风场特征发现，下山增强和下山减弱个例均存在冷池出流。下山增强个例中，雷暴下山前，环境风场为偏东风，冷池出流的风向为偏西风。雷暴下山过程中，冷池出流和环境风在山前辐合上升，导致雷暴下山增强。下山减弱个例中，雷暴下山前，环境风场为偏西风，冷池出流的风向为偏西风。雷暴下山过程中，冷池出流导致偏西风增大，形成阵风锋，但是地面辐合上升减弱，导致雷暴下山减弱。