準理想中尺度對流系統中的動量傳輸 Mahoney, K. M., G. M. Lackmann, and M. D. Parker, 2009: The role of momentum transport in the motion of a quasi-idealized mesoscale convective system. Mon. Wea. Rev., 137, 3316–3338.

大鋼 前言 前人研究 模式設定 結果 結論

前言 RIJ向下傳遞過程決定於MCS的對流區和層狀區的渦度平衡結果。 Weisman (1992) Radar reflectivity C: 加速度 → Houze et al.(1989) RIJ向下傳遞過程決定於MCS的對流區和層狀區的渦度平衡結果。 Weisman (1992) RIJ與對流區的中尺度渦旋結合，會在近地面產生強風。 Trapp and Weisman (2003) and Atkins and St. Laurent (2009) Cold pool

前言 CP schemes中過於忽略或簡化MCS中的 convective momentum transport (CMT) process 會影響正確的MCS運動的表現。 本篇主要探討驅使MCS移動的過程，特別是CMT 過程。

前人研究 周圍環境的大尺度動量場中，MCS內CMT的影響。 ( e.g., Houze 1973; Grubisˇic´ and Moncrieff 2000; Mechem et al. 2006) 在熱帶MCSs的層狀區內和其下方的動量傳輸， 影響低對流層的風場。 Houze et al. (2000) and Mechem et al. (2006) 經由上層西風動量的向下傳輸，使得近地面的西 風增強。 Mechem et al. (2006)

MCS 動量傳輸 動量方程： RIJ受到中尺度低壓的”擾動氣壓梯度力”的影響， 產生加速度。 (忽略摩擦項) U 三微風場 P’ 靜力狀態時的氣壓擾動 B -g(ρ’/ ρ0 -qh) qh 降水粒子混合比 RIJ受到中尺度低壓的”擾動氣壓梯度力”的影響， 產生加速度。 下降的RIJ，主要受到層狀區”負浮力”的影響。 (融化、昇華、蒸發和雨水) (e.g., Srivastava 1987; Braun and Houze 1997; Grim et al. 2009) RIJ的生成和發展由式中的”氣壓擾動梯度”和”浮力”表示。

RIJ將環境中的乾空氣引入層狀降水區，產生融 化、蒸發或昇華，造成冷卻，使得RIJ有助於維 持近地面冷池。 (e.g., Smull and Houze 1987;Haertel and Johnson 2000; Houze et al. 2000; Mechem et al. 2006)

模式設定

Initial background state (F00) 35N，95W Weisman and Klemp (1982) Contours: 500-hPa geopotential heigh Shaded: wind (m/s) Solid contours: isentropes (K) Dash contours: isotachs (m/s) Shaded: CAPE (J/kg) Contours: CIN (J/kg) Surface-base

WRF model V2.2 1-km 676 km X 604 km 4-km 1800 km X 1800 km Convective 2℃ warm bubble Horizontal: 4 km X 1 Km located: between surface and 3 Km

水平動量方程 u = uSR + Cx ; v = vSR + Cy

結果

Simulated composite reflectivity Cold pool: T’ = -2℃ dBz

Contour: total perturbation wind Gray dotted contour: reflectivity Contour:p’ (hPa) Shaded: cold pool Contour: total perturbation wind Gray dotted contour: reflectivity (℃)

(k) (k) Shaded: T’ (k) at 2 m Blak contours : divergence at 10m (-5X10^-4 s-1) Dash : reflectivity

Theoretical cold pool speed: Nicholls et al. (1988) and Trier et al. (2006) H 冷池厚度(~2 km) ZT P’ = 0 (~14 km) Θ’ 位溫擾動 考慮水氣和中高層的buoyancy anomalies的冷池速度。

(3 km) (900-200 hPa)

Shaded: total wind speed (m/s) Contours: reflectivity (dBz)

800 m 800 m 2000 m 2000 m Blue contours : cold pool Shaded: downward momentum flux Black contours: reflectivity Moment flux convergence 800 m 800 m 2000 m 2000 m (m2/s2) (m/s2)

F06 Shaded : reflectivity 800 m

F06 _ Shaded : u (m/s) Dotted contours: reflectivity (TEN) (PGA) (HAu’) (VAu) _ (VAu’)

Volume-averaged momentum budget Trailing: △x = 40-120km △z = 0-6km Leading: △x = 0-40km △z = 0-3km

VOL-leading VOL-trailing 動量收支在leading volume 的平均

RIJ~5 km

結論

Rear-to-front wind

由高處向下傳輸的動量，增加冷池內的風速以及 MCS本身的速度。

THE END

為了探討空氣塊在RIJ進入冷池的運動

MCS的移動速度與系統前緣冷池內的風速非常符合。 在MCS的leading的部分Eulerian TEN呈現相對於系統動量場的加速度以及系統動量的轉變

MCS運動中的平流項會經由高層部分的RIJ而增 加。 CMT影響MCS運動的方式： MCS運動中的平流項會經由高層部分的RIJ而增 加。 向下的CMT增加冷池本身的速度，使得系統移速 增加。 2.MCS移動越快當新對流行程在移速更快的冷池邊緣。