利用2005年11月至2006年2月ACTIVE(Aerosol and Chemical Transport in tropIcal con VEction)外场试验期间在澳大利亚北部达尔文地区取得的CO、O3、NO和NOx飞机探测资料,并结合HYSPLIT后向轨迹模式结果,分析这几种气体成分在对流卷云砧内外的分布情况,并探讨热带深对流云对于污染气体的垂直输送作用。分析结果显示,在孤立对流云卷云砧中,云砧内部O3、NO、NOx浓度均大于云外;而CO则不同,只有在近地面浓度高时才如此,在近地面浓度较小时,卷云砧内部的浓度反而小于云外。进一步分析造成这两类气体分布差异的原因,发现CO主要借助深对流云将对流层下层以及对流云周围环境中的CO夹卷并动力垂直输送到对流云顶部卷云砧中,而对于O3、NO和NOx来说,除了上述作用以外,还可能与对流云内部其他物理机制(如闪电),造成新的O3、NO和NOx有关,这些新生气体随着风暴内部强烈的上升气流被最终输送进云砧中。
云并合过程中物理特征的变化对云降水过程的演变至关重要,对降水的短时预报和研究也有重要意义。因此,本文利用新一代中尺度天气预报模式WRF(Weather Research Forecast)对2005年5月5日发生在贵阳的一次云并合过程进行模拟,结合雷达观测资料以及MICAPS资料,分析了降水对流云的合并过程,及其伴随的各种物理特征的演变。研究发现,积云的并合过程具有多样性,包括相邻孤立对流单体的并合,对流单体和对流云团的并合,相邻对流云团并合形成大范围降水系统等不同的阶段。在这几个阶段的并合过程中,层结曲线变化都表现为在并合过程中不稳定能量释放,由并合前不稳定层结转为并合后趋于较稳定,特别是中层趋于中性,这有利于优势发展尺度向较长尺度转移。物理特征都发生了明显改变,表现为:在刚发生并合和完全并合前后对流中心的最大降水量增幅最为剧烈,最大垂直气流速度与最大降水量的变化是相反的,并合发生后,云中最大上升气流速度普遍减小。而平均垂直气流速度在开始并合及完全并合后普遍减小,但整个云体所在区域的平均降水量总体多呈增加的趋势。
