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.

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1 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.

2 大鋼 前言 前人研究 模式設定 結果 結論

3 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

4 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。

5 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)

6 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。

7 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)

8 模式設定

9 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

10 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

11 水平動量方程 u = uSR + Cx ; v = vSR + Cy

12 結果

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

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

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

16 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。

17 (3 km) ( hPa)

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

19 800 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)

20 F06 Shaded : reflectivity 800 m

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

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

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

24 RIJ~5 km

25 結論

26 Rear-to-front wind

27 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。

28 THE END

29 為了探討空氣塊在RIJ進入冷池的運動

30

31 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

32 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。