安第斯山脉地区的深层对流事件与有关地形的影响外文翻译资料

 2022-11-12 07:11

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安第斯山脉地区的深层对流事件与有关地形的影响

摘要：

在文章中，我们分析了2006年至2011年期间发生在阿根廷门多萨以南的39次风暴。这是位于中纬度地区的半地区干旱在最高的安第斯山脉的东部，32S和36S之间，构成一个通常在自然中发生各种重力波源的实验室基地，我们认为可以在圣拉斐尔区附近的考虑的区域，每年夏天都有记录在一个系统性的深层次对流事件。我们建议有必要提升空气气块其自由对流水平部分由山脉（MWs）的提供。来自天气研究和预测（WRF）中尺度模型模拟数据和雷达网络数据，我们计算的对流有效位能和对流抑制的演变每场风暴发展过程中的指数。全部最终的分析用于构建初始条件和边界条件。将对流抑制指数与垂直动力学进行比较能够由MW供应的能量，以便提供粗略的这种可能存在的主要触发机制。选择垂直速度作为适当的动力学变量以证明在每个检测到的第一雷达回波附近存在MW。后根据先前的工作来建立一个代表MW的标准，39个风暴被分开分为两个子集：有与没有MWs。 12例具有相当大的MWs保留并考虑振幅。两个样本之间的雷达数据差异是模拟与分析MW。

关键字：山浪风暴 安第斯山脉 门多萨

  1. 简介

不稳定对流层条件是使气块抬升并发展到深层对流的一个必要条件。这些通过使用几个指数对情况进行了多年的评估。乔治（1960）定义了K指数来预测美国东部和加拿大东南部雷暴的发生。米勒（1967）设计了Total Totals指数以确定潜在的严重程度美国的天气发展。 Showalterindex（Showalter，1953）是为预测而设计的美国西南部的雷暴。虽然不是真实的不稳定有效措施，但解除了指数由Galway（1956）开发并该给定500 hPa的环境温度的饱和包裹温度与温度之间的差异。Moncrieff和Miller（1976）将对流有效势能（CAPE）称为上升未稀释气块相对于其环境的正浮力的综合效应（例如Williams和Renno，1992; Emanuel，1994）。另一方面，对流抑制（CIN）指数等于边界层地块在通过稳定层上升到其自由对流水平时所做的负面做功（Colby，1984）。ohns和Doswell（1992）指出对流可以由各种类因素的组合触发昼夜变暖，地形升力和向上运动正面区域。然而对流在复杂的地形区域上还会产生更多复杂机制，可能涉及额外的强迫或者它们的组合（Houze，1993）。 通常有必要区分这种强迫，以便在给定的地方产生良好的预测（Loacute;pez等，2007）。 冰雹的最重要影响之一是冰雹的产生，这可能会对当地居民造成重大损害。Saacute;nchez等（1999）指出需要两种成分用于冰雹形成：过冷液态水和足够的上升气流。关于冰雹检测，Fraile等人（2001）发现最大反射，区域的顶端和最大反射率的高度是有明显的冰雹和无冰雹风暴的不同，而Loacute;pez和Saacute;nchez（2009）指出发现了高反射率值当存在较高的液态水。 柠檬（1980）建议超过50-57 dBz的风暴会有较大损害，取决于Donavon的一年中的时间和Jungbluth（2007）关注50 dBz的高度反射回声及其作为严重性的指标有效性冰雹潜力。

安第斯山脉东部中纬度地区之间亚热带和极地区域（Houze，2012），这种山脉区域相当的可观察N对齐的深谷的数量存在于门多萨地区（阿根廷; 32-36S, 70-67W ）值得特别关注。布鲁克斯等人（2003）指出阿根廷属于有利条件的南美地区因为在南方发生严重的冰雹通常会发现夏天。 Saacute;nchez等人（2008）发现1984年至2004年间，风暴发生次数的平均为68天注册的反射率超过55 dBz。 其中60％案件发生在南方夏季（12月,1月和二月）。Garciacute;a-Ortega等人（2009）指出10月至4月，1994年至2006年间，已有平均为128风暴日的登记。 他们提出了反射因素（Z）超过45 dBZ，在118例中至少有一个发生的风暴有一个反射系数为55 dBZ。 但是，只有少数作者研究了一些涉及发展的动态过程该地区强烈的对流事件：de la Torre等人（2004年）结合雷达分析，卫星，无线电探空仪数据和数值模拟，发现深对流事件由于同时存在的无定形物而产生风作为主要的触发机制，积聚较湿水汽和足够的不稳定条件。Garciacute;a-Ortega等人（2009）提出了两个冰雹案例研究并发现昼夜温度和区域地形有利对流暗示安第斯山脉和太阳能辐射可能在触发它们方面发挥了关键作用。 德拉托雷等人（2011）研究了三例严重风暴随着冰雹生产，找到MW之间的关系和深对流的发展。考虑在内垂直速度（w）构成适当的动力学变量来证明MW的存在（例如Smith，1979;Shutts等，1988），de la Torre等（2011）研究了三场风暴这个地区的事件，得出结论认为MW可以代表这些案件的主要强制因素是：CAPE和CIN指数分析得出结论，CAPE随着CIN和CIN的降低而增长增加时间直到深对流发展明确建立。在这种背景下，机械强迫由MW提供的估计足以触发考虑的三个案例的深对流。 几位作者（例如，Eckermann和Preusse，1999; de la Torre等，2006）指出高中频固有频率MWs在门多萨永久生成。MWs在横向de la Torre等人确定了20-140 km的波长范围（2011年）。 本文的目的是（i）确定基本在中纬度地区观测到的风暴事件的特征在有或没有MW的情况下，安第斯山脉的东侧在对流发展期间和（ii）评估角色MW作为触发机制并表征波浪存在。 在第2节中，使用的数据和描述了以下方法。 在第3节中，我们提出雷达数据和数值模拟的结果。该检测到的MWs和观察到的风暴的特征。最后，在第4节中，概述了一些结论。

  1. 数据集和方法 2.1数值模拟

来自天气研究和预报（WRF 3.0）区域模型（Skamarock et al。，2008），深对流事件之前的区域环流，特别是确定了在这些事件发展之前和期间的温度（T）场。 模拟是使用1times;1°国家环境中心进行预测（NCEP）全球最终分析（FNL）构建初始和边界条件。 进行了模拟在三个区域中，有43个垂直层数和24秒最高分辨率的区域时间步长。 土壤参数使用相同的NCEP FNL数据， 选择了三个区域的水平分辨率为36公里（2500times;2500公里范围），12公里（1044times;1080公里范围）和4公里（456times;564公里范围），分别覆盖具有顶点范围的区域分别从（83W，18S）到（56W，45S）,（75W，39S）到（64W，27S）和（72W，36S）到（67W，31S）（内部域）。用于这三个域的方案如下：WRF Single Moment-6 class（WSM6; Hong et al。，2004）;延世大学PBL（YSU; Hong et al，2006）代表行星边界层物理; 快速辐射传输模型Longwave（RRTM; Mlawer等，1997）和MM5 Dudhia Shortwave（Dudhia scheme; Dudhia，1989）用于辐射过程; 诺亚陆地表面模型（联合开发）由NCAR和NCEP; Skamarock et al，2008）和MoninObukhov scheme（Monin and Obukhov，1954）表面物理和热扩散过程的分别。该使用的积云参数化是New Grell方案（Grell 3; Grell和Devenyi，2002）第一和第二选择无积极参数化时的区域对内部区域。 图1显示了所用的三个区域执行模拟。内部显示地形（阴影）和三个绿洲地区门多萨。 南部绿洲包括圣拉斐尔市在这个研究考虑仅属于这片绿洲的案例研究。

2.2 雷达数据

门多萨地区有三个传统覆盖范围的天气雷达网络由两个S波段组成（34.6S，68.0W）和（33.0S，68.4W）（lambda;= 10.4厘米）和一个C波段（lambda;= 2.99cm），位于（34.3S，69.3W）。 雷达使用雷暴识跟踪别的分析和临近预报（TITAN; Dixon和Wiener，1993）提供复合材料的雷达软件图像选择重叠区域中的最大值TITAN应用程序以1 km3的空间分辨率识别的雷达数据中的风暴单元，跟踪识别的观察它们演化。 “风暴”被定义为三维区域雷达反射率和体积超过规定的值。 继Dixon和Wiener（1993）之后对于反射率规定值设置为35 dBz，对于反射率规定值设置为50 km3体积。 通常两个或更多的对流风暴合并到一起形成一场风暴或一场风暴分裂成两个或更多对流风暴，在这些情况下执行跟踪化的观察。 从反射率增强和体积扫描时间间隔（asymp;4 min）计算每个风暴的位移方向和速度。 在2006年至2011年10月的季节期间，在门多萨地区发现了404次对流风暴。其中119次（~29.4％）对流风暴到达南部耕地，39次（~9.6％）对农业造成严重破坏。对耕地面积内的损害进行验证，地理参考并与Direcci Trade de Agricultura y Contingencias Clim谩ticas（DACC）的TITAN追踪进行比较。 此外在耕地区域内每隔5公里间隔一个200英尺的ailpads网络，用于验证TITAN描述的冰雹轨道，考虑到39对流风暴抵达圣拉斐尔市（见下文）部分）。当首次超过操作阔值时，TITAN显示了与每次风暴相对应的第一个雷达回波（以下简称FRE），开发时间（FRE）的正常变化考虑一小时间隔，时间为零（t = 0）。 2.3 MW的检测

在39个选定的风暴中，模拟的w场是用于分析附近可能存在的MWs每个FRE发生的位置。 使用a删除w的背景带通滤波器在20到240公里之间获得w，仅保留属于典型MW的波长region（de la Torre et al，2006）。由于三维性的重力波，可以进行这种波的水平分析与垂直或倾斜方向（即de la Torre等，2011）。 在这种情况下区域配置由主导一个在几乎经度排列的地形与主导西风，这允许沿着常数研究MW每个FRE位置的纬度带。基于两者w的强度和水平延伸，我们应用了以下标准确定MW：（i）在100公里半径范围内区域包括每个FRE，| w|gt; 0.5 m / s at的区域在此之前的至少6小时内，600 hPa水平超过200 km2每个FRE和（ii）w的时间常数的行为应该是在同一时期。在该区域山顶的平均高度进行分析（asymp;600hPa）。因此，我们保留了12个满足这些最后要求的案例。39个风暴最初选在南部种植的区域可以分为两个子集：有和没有MW的存在。 在下文中，我们参考MWs而没有MWs事件分别为Mw和NoMw。

3. 结果 3.1 FRE和模拟上升

从39个选定的风暴中，图2a中的有色单元显示了主要观察到的FRE区域指定了数量在每个区域中发生的风暴。 风暴的根源在圣拉斐尔西部，几乎与区域地形（轮廓）有关，这提出了一个系统的朝东减少。 东部下坡主要的天气流似乎构成了一种区域产生对流。 图2b显示了建模从模拟中发现的最大w值。 其最常见的基因位置在（图2a），最大区域在1500米等值线的背风面上方找到。 在凹陷最大核心的地形位置，有利于上游融合（Schneidereit和Schauml;r，1999; Miglietta和Buzzi，2004年）。 最大w的风暴发生跟随山脉获得34S和36S之间的经向分布，在该区域的中心具有最大密度。这是我们评估与重现FRE区域的模型判断能力如下Garciacute;a-Ortega等人采用的程序（2009年）。他们选择了有利于风暴条件的地形，检验对流发展的有利区域（FACD）指数，该指数是通过结合得到的以下参数：平均水汽通量散度在层1000hPa-700 hPa（WVFD）中，垂直速度为700 hPa（w700），以及层中的对流不稳定性（CI）900 hPa-700 hPa（theta;e700minus;theta;e90）。 FACD的正值表示联合出现WVFDb0，w700gt; 0和CIb0。 图2c显示对于分辨率为4times;4km的所有情况，累计FACDgt; 0在研究区域，作为模型能够的指示探测到深对流事件。如图2a所示有利于对流区域发展大致位于南部地区之上与FRE一致。 3.2 模拟MW的表征

图3显示了12个满足条件的情况下600 hPa的w用于定义MW增强存在的标准（第3段）。如第2节所述，t = 0表示期间的FRE每一场风暴。显然，随着时间的推移，这些事件中w几乎不变在。 只有在1,4,7,9和10的情况中显示出一点时向东移动，这可能是它相关的变化与波的传播方向（见下文）。一个Morlet连续小波变换（CWT）沿线区域和经向方向适用于主要分离的光谱成分。这允许推断出纬向和经向波长lambda;x，lambda;y和水平波数矢量KH =（kx，ky）的两个分量，因为kx=2pi;/lambda; x和ky=2pi;/lambda;y。有可能估计水平传播方向a录arctan ky/kx 。标志kx和ky取决于风的方向。 已知水平波长（lambda;H）最小当沿着传播方向分析时波（Nappo，2002）。因此如果alpha;ne;0，我们重新计算CWT在那个方向。能观察到在所有情况下都是

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