對流潛能對深對流發(fā)展影響的大渦模擬CAPE能較真實(shí)地描述探空資料所代表的大氣不穩(wěn)定度,在給定的氣塊絕熱上升展密切相關(guān),隨著邊界層內(nèi)對流向上發(fā)展,對流邊界1第一章引言地球是由一層大氣所包圍,這層覆蓋在地球表面的大氣按照不同的特性，可著因此得名。低緯度地區(qū)受熱多，對流旺盛，對流發(fā)展的高度也高，可達(dá)17—季。由于受地表影響較大，對流層中氣象要素(氣溫、濕度等)的水平分布不均熱的送過程對于中尺度和大尺度環(huán)流研究及邊界層本身物理現(xiàn)象的研究是十分重要2大氣的湍流運(yùn)動起到很大的作用[2]。浮力對流能也叫做對流潛能、對流有效位能(CAPE)，近些年,CAPE成為最LFC氣塊溫度超過其環(huán)境溫度,氣塊相對于其環(huán)境EL,環(huán)境溫度超過氣塊的溫度,氣塊相對其周圍環(huán)法如(1)式：式(1)式(1)對流高度,g是重力加速度;與CAPE相對應(yīng)的有對流抑制能(CIN)。當(dāng)空氣塊環(huán)境大氣的溫度,也就是氣塊受到的浮力為正值，氣塊受到正浮力被迫抬升的能量即對流潛能CAPE(圖1中陰影部分面積)。3國內(nèi)外很多研究者對邊界層深對流的形成和發(fā)展進(jìn)行了大量的觀測和數(shù)值模擬研究。如涂敏杰等利用大渦模擬方法研究了存在逆溫層的情況下對流邊界層湍流特性,發(fā)現(xiàn)逆溫層的存在會顯著影響邊界層的厚度[3]。周明煜等利用實(shí)測資料研究了邊界層內(nèi)的湍流結(jié)構(gòu),結(jié)果表明對流邊界層內(nèi)的湍流過程主要由地面切變對流邊界層頂部夾卷過程,結(jié)果表明切變湍流對夾卷過程確有貢獻(xiàn)[5]。巢紀(jì)平[7]、謝君樑[8]等的研究也得出了相似的結(jié)論。由此可見用運(yùn)大渦模擬對邊界層4密切。鄭永光，陳炯利用靜止衛(wèi)星數(shù)字紅外云圖和TBB資料研究深對流活動的烈發(fā)展之前,CAPE出現(xiàn)明顯增大的過程,說明不穩(wěn)定能量積聚和上升氣流強(qiáng)度5第二章方法與資料介紹2.1資料介紹本文所用的觀測資料是西太平洋暖池地區(qū)關(guān)島(北緯13.48°，東經(jīng)敏感性試驗(yàn)。數(shù)值試驗(yàn)都為二維數(shù)值試驗(yàn)，水平模擬區(qū)域?yàn)?00km，模式高度2.2大渦模擬介紹濾波函數(shù)將大尺度的渦旋和小尺度的渦旋分離開，對大尺度渦旋的運(yùn)動直接計(jì)的各分到慣性子尺度模擬應(yīng)用于大氣邊界層，大氣邊界層的數(shù)值模擬也隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展而逐漸展ost模擬邊界層對流及深對流的結(jié)構(gòu)和特征。6第三章結(jié)果與分析 CAPE值(J/kg)50010001500200025003000實(shí)驗(yàn)名稱C1C2C3C4C5C63.1探空資料此后氣塊的溫度比環(huán)境大氣的溫度高，在浮力作用下自由上升至12000m，此時3.1相似，溫度約26℃的氣塊從地面沿干絕熱線上升至約700m抬升凝結(jié)高度 (LCL)，之后氣塊沿濕絕熱線上升至約1200m至自由對流高度(LFC)，EL隨塊從地面沿干絕熱線上升至,700m抬升凝結(jié)高度(LCL)，之后氣塊沿濕絕熱線上升至約1500m至自由對流高度(LFC)，浮力作用下自由上升至14500m，此時7圖3.1C1(CAPE約為500J/kg)實(shí)驗(yàn),圖中紅色線為露點(diǎn)溫度，藍(lán)色線為層結(jié)曲線，綠色線893.2.1垂直速度1對流潛能(CAPE)越大，對流發(fā)展的高度和強(qiáng)度也越大，這是因?yàn)镃APE越大，CAPE給定環(huán)境中絕熱上升時的正浮力所產(chǎn)生的能量的垂直積分,與強(qiáng)3.2.2水汽凝結(jié)物混合比gE圖3.10C4、C5、C6試驗(yàn)?zāi)M的不同時間y-z方向的水汽凝結(jié)物混合比剖面圖。(水汽凝3.2.3示蹤物濃度知隨著CAPE的增大對流發(fā)展的高度和強(qiáng)度越大,相應(yīng)的示蹤物濃度的變化也一上升和下沉運(yùn)動的同時示蹤物也隨氣流上升,模擬時間為20min時從地面至約n9]。3.2.4位溫?cái)_動hPa是具有保守性的物理量，即一個氣