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弓状回波下游伴生对流触发的动力学机制

弓状回波,对流触发,垂直风切变

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.23 对流多尺度相互作用的数值模拟与基础理论

弓状回波可通过雷达上的弓形特征进行识别，通常与特定的对流过程密切相关。具有“T”型触发特征的中尺度对流系统（MCS）正是这一现象的典型代表，其在雷达上表现为准线性弓状回波及其下游初生的伴生对流，整体呈“T”型结构。这种伴生对流给业务预报带来了挑战，且当其与母体弓状回波合并时，常会导致严重的强对流天气。本研究聚焦于发生在我国渤海上空的一次此类MCS过程，深入探讨了控制下游伴生对流触发的物理机制。利用WRF-ARW模式，本研究在拉格朗日框架下采用后向轨迹追踪技术以及垂直动量收支分析，探究了驱动伴生对流单体内气块抬升的动力学因素。结果表明，与弓状回波高层流出相关的中层中尺度反气旋涡旋调制了风场，导致弓状回波下游距地表2.5至5公里高度层内产生了更强的垂直风切变。这种增强的风切变与预先存在的垂直运动相互作用，导致中层出现低扰动气压，进而产生向上的非静力垂直扰动气压梯度力。该梯度力促进了气块的抬升，有利于新伴生对流单体的触发。因此，本研究通过揭示弓状回波下游伴生对流单体的一种潜在新型触发机制，有助于进一步阐明弓状回波的自组织与维持过程。