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基于地基遥感垂直观测的中国北方强对流触发机理研究

强对流触发机理；地基遥感垂直观测；大气边界层；热动力结构；短历时强降水

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.24 大气波动与多尺度对流系统

在全球气候变暖背景下，中国北方强对流天气呈现出发生频率增加、降水强度增强和致灾性显著提高的趋势。近年来，中国气象局在补短板工程和短临预警工程中系统布设了地基微波辐射计、米–拉曼气溶胶激光雷达及相干多普勒测风激光雷达等垂直遥感设备，为刻画近地面尤其是大气边界层内热动力结构的精细演变提供了关键观测支撑。本研究基于多源地基遥感垂直观测资料，围绕中国北方强对流触发前的关键热力与动力信号开展分析。首先，研究利用地基微波辐射计与米–拉曼气溶胶激光雷达观测，构建了一套引入热力与云微物理约束的卡尔曼滤波一维变分反演方法，获取具备全天时适用能力的大气温湿度廓线产品。基于该廓线资料，对华北地区多次引发短历时强降水的强对流过程进行分析，结果表明，在强降水发生前约 4 小时内，低层大气中存在显著的局地潜热垂直输送，反映出边界层内暖湿能量的持续积累与向上输送特征。进一步地，研究采用观测逼近方法对相干多普勒测风激光雷达组网观测及温湿度廓线产品进行同化–数值预报敏感性试验。结果显示，在强降水发生前约 5 小时，降水落区的边界层及对流层低层已出现明显的热力不稳定结构，而在约 8 小时前，边界层内已形成显著的低层动力辐合，为强对流触发提供了有利的动力背景。研究表明，多源地基遥感垂直观测在揭示强对流触发前热动力多尺度演变方面具有重要应用潜力。