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发表于 2019-12-3 10:20:48
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《第33届中国气象学会年会 S1 灾害天气监测、分析与预报》2016年
对流有效位能的不同计算方法及其对比
张夏琨 朱跃建 郭品文
美国全球预报系统(Global Forecast System,GFS)产品提供了两种不同类型的CAPE数据,第一种是SB-CAPE,变量名为"CAPEsfc",第二种用"CAPE180_0mb"表示,是一种将ML-CAPE和MU-CAPE结合的"最优CAPE"。为了分析比较CAPE180_0mb与CAPEsfc的差异,以及两种CAPE数据对降水的指示作用的差别,利用GFS产品中的CAPE资料和我国区域自动气象站降水观测资料对上述问题进行了研究。研究发现,当CAPE值较小时,CAPE180_0mb的值显著大于CAPEsfc的值;随着CAPE值的增大,CAPE180_0mb与CAPEsfc的差值减小并逐渐转为负值;当CAPE较大时,CAPE180_0mb的值显著小于CAPEsfc的值。通过统计分析还发现CAPE180_0mb与降水率的相关性显著优于CAPEsfc与降水率的相关性,且个例分析也证实了CAPE180_0mb对强降水的指示作用好于CAPEsfc。在CAPE180_0mb的计算过程中,采用了"平均层气块"的选取方法。平均层气块的选用可以缓解由于地表面混合比相对较高而对CAPE造成的影响。当边界层大气并非完全混合的时候(所谓"完全混合"是指温度递减率为绝热且混合比为常数),与采用地表面气块计算CAPE不同,使用"平均层气块"计算CAPE可以有效避免将CAPE值估算过高。而且,CAPE180_0mb的计算过程还选取了多个不同层次的平均层气块中最不稳定的一个作为最终的抬升气块。最不稳定气块的选用可以有效地避免由于近地面层出现逆温现象而对CAPE造成的影响。当地表面层的气温低于其上方空气的温度时,使用"最不稳定气块"计算CAPE,即选取温度廓线上拥有最大CAPE的气块作为抬升气块,其计算结果更加准确,可以有效避免将CAPE值估算过低。综上所述,与CAPEsfc相比,CAPE180_0mb对CAPE的估算更为符合实际大气的不稳定情形,可以称为最优CAPE(Best-CAPE)。将CAPE180_0mb应用于强降水预报,其指示效果比CAPEsfc更好,对强降水预报的改善有一定的帮助。 |
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