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南亚季风区大气含水量对雷暴垂直结构影响的模拟研究

雷暴垂直结构；水汽；WRF模式

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

深对流的垂直输送是对流层物质进入平流层的重要途径之一，而对流云的垂直输送能力与其垂直结构密切相关。在全球变暖背景下，大气含水量增加可能进一步改变深对流的发展强度及其垂直输送能力。南亚夏季风区受低层暖湿气流持续输送、喜马拉雅地形抬升以及局地动力汇聚共同影响，成为强雷暴和闪电高发区。基于TRMM卫星观测资料，本文针对南亚次大陆对流活动的时空分布特征及雷达回波垂直结构，选取2013年7月7日喜马拉雅南麓西侧凹槽区一次典型季风期强深对流个例，采用WRF模式开展数值模拟与水汽敏感性试验。模式以0.25°×0.25°的ERA5再分析资料作为初始场和边界场，并利用TRMM反演结果对降水分布和回波垂直结构进行检验。结果表明，WRF模式能够较好地再现该次深对流过程的触发位置、水平展布及垂直结构，模拟结果具有较高可信度。个例诊断显示，成熟阶段对流系统具有显著深厚发展特征，能够将水分输送至冷点对流层顶附近甚至进入下平流层，高层输送信号以水汽增湿为主，冰相输送次之。水汽敏感性试验进一步表明，大气含水量增加有利于增强对流发展、抬升回波顶高并加强高层水汽输送，从而提升深对流对下平流层水汽分布的影响。本研究结果帮助我们更好地理解大气含水量影响雷暴垂直结构的物理机制，为认识南亚雷暴的跨境输送作用对青藏高原大气成分的影响提供了理论支撑，也为应对未来全球变暖背景下青藏高原面临的影响提供了科学依据。