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干空气对超级单体龙卷的热力学影响探究

龙卷,超级单体

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

本研究利用50m水平分辨率的CM1（Cloud Model 1）模式，通过设置不同强度和不同层次的干空气理想试验，探究中层与高层干空气对超级单体龙卷的影响。试验结果表明，中层干空气不利于超级单体龙卷的发展。当中层相对湿度低于80%时，超级单体龙卷呈现过早发展、迅速消散的特征，原因可能与过强的蒸发冷却及冷池过早增强有关。与之相反，随着高层干空气的增加，龙卷的持续时间、最大近地面风速以及近地面最大垂直涡度的积分值均呈现系统性增加。22组高层干空气试验一致表明，高层干空气有利于增强龙卷涡旋的强度与持久性。该结果进一步验证并拓展了Wen et al.（2024）提出的观测机制，即高层干空气通过削弱层状云系，增强地表辐射增温与近地面浮力，进而加强低层中气旋的强度与垂直拉伸作用，为龙卷的生成与增强提供更为有利的热动力条件。本研究揭示了干空气在垂直方向对龙卷的差异化调控作用，为超级单体龙卷的环境机理与预报提供了参考。