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积层混合云系是重要的降水系统,也是人工影响天气的主要作业对象。研究积层混合云对于提高降水预报准确率和人工影响天气效果具有重要的理论意义和实用价值。本文详细分析了贵州省48次积层混合云降水过程,并利用WRF模式对其形成机理进行了模拟研究。主要结论如下:
1)积层混合云主要有2种类型:积云并合、扩展,并进一步发展后形成范围宽广的片状或带状云系,形成积云并合扩展层化型积层混合云;在层结不稳定的情况下,层状云系的内部生成若干个强度较大的对流云,对流云形成之后迅速增长,形成层云积化型积层混合云。
2)在层云积化型积层混合云系中,层状云的形成是由于暖空气沿着冷空气的爬升。当不稳定能量在爬升坡面释放时会在坡面上形成阶梯式不均匀的嵌入对流群;在爬升坡面的项部,有时由于高空冷平流的作用,也会生成嵌入对流。在云系内部,对流云和层状云之间互相促进,增强降水。而且多个云系相继影响本地,会给本地带来较强的降水。
3)积云并合扩展层化型积层混合云系的形成过程主要经历三个阶段:小对流单体并合形成较大的对流云;对流云并合形成对流云团;对流云团并合扩展层化形成积层混合云降水系统。并合过程伴随着云(团)之间的物质和能量交换,有利于云并合后先发展增强,再扩展层化。在这种系统中,层状云是由对流云演变而来的,对流云支持着层状云的发展。积层混合云形成之后的发展维系过程就是新生对流云不断并合进入云系的过程。
4)观测资料和模拟结果证实,云并合的初始位置对云并合过程有重要影响。深入研究发现,有些并合过程从云的中下部开始,而有些并合过程从云的中上部开始,两种并合机制截然不同。从云中下部开始的并合由上升倾向起主导作用;从云中上部开始的并合由旋转倾向起主导作用。两种并合机制的作用是促使云体先发展加强,后扩展层化,最后形成积层混合云系。