ISSN 1004-4965

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不同云微物理方案对青藏高原一次强降水的模拟影响分析

毛智 朱志鹏 张如翼 周立旻

毛智, 朱志鹏, 张如翼, 周立旻. 不同云微物理方案对青藏高原一次强降水的模拟影响分析[J]. 热带气象学报, 2022, 38(1): 81-90. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.008
引用本文: 毛智, 朱志鹏, 张如翼, 周立旻. 不同云微物理方案对青藏高原一次强降水的模拟影响分析[J]. 热带气象学报, 2022, 38(1): 81-90. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.008
MAO Zhi, ZHU Zhipeng, ZHANG Ruyi, ZHOU Limin. THE IMPACT OF DIFFERENT CLOUD MICROPHYSICS PARAMETERIZATION SCHEMES ON THE SIMULATION OF A HEAVY RAINFALL EVENT OVER THE TIBETAN PLATEAU[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(1): 81-90. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.008
Citation: MAO Zhi, ZHU Zhipeng, ZHANG Ruyi, ZHOU Limin. THE IMPACT OF DIFFERENT CLOUD MICROPHYSICS PARAMETERIZATION SCHEMES ON THE SIMULATION OF A HEAVY RAINFALL EVENT OVER THE TIBETAN PLATEAU[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2022, 38(1): 81-90. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.008

不同云微物理方案对青藏高原一次强降水的模拟影响分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.008
基金项目: 

国家自然科学基金 41971020

详细信息
    通讯作者:

    周立旻,男,上海市人,教授,博士,从事空间高能粒子影响环境演变的机理研究。E-mail:lmzhou@geo.ecnu.edu.cn

  • 中图分类号: P435

THE IMPACT OF DIFFERENT CLOUD MICROPHYSICS PARAMETERIZATION SCHEMES ON THE SIMULATION OF A HEAVY RAINFALL EVENT OVER THE TIBETAN PLATEAU

  • 摘要: 利用WRF模式中三种云微物理参数化方案(Lin、Eta和WSM6)对青藏高原一次强降水过程进行模拟试验,将模拟降水结果与实测资料进行对比,以评估不同云微物理参数化方案对该区域降水过程的模拟性能。结果表明:三种方案均能够模拟出此次降水天气过程的发生,但在主要降水区域和降水强度两方面仍与实测资料存在偏差;在水凝物方面,三种方案对冰粒子的模拟较接近,Lin和WSM6方案模拟的雪粒子差异较大,但霰粒子无明显差异。进一步对比分析了Lin和WSM6方案模拟的云微物理转化过程,结果表明:这两种方案都表现出了霰向雨水转化的特点。在Lin方案中,通过水汽向霰粒子凝华、霰碰并水汽凝华生成的雪粒子以及霰碰并云水这三种过程生成的霰粒子最终融化为雨水。而在WSM6方案中,一方面水汽凝结成云水,云水被雪和霰粒子碰并收集转化为霰,之后霰融化为雨水;另一方面水汽凝华为冰粒子,一部分冰转化为雪,雪直接融化为雨水或转化为霰融化为雨水,另一部分冰转化为霰,霰融化为雨水。

     

  • 图  1  6月15日14时—16日08时16 h累计降水分布

    单位:mm。黑实线框表示主要的降水区域(A和B)。

    图  2  Lin方案(a)、Eta方案(b)、WSM6方案(c)模拟的雷达反射率

    单位:dBZ。黑色线段为图 4中提到截面位置。

    图  3  Lin方案模拟(a)的6月15日14时500 hPa水汽通量(矢量,单位:kg/(m·s·hPa))和水汽通量散度合成(阴影,单位:10-6 kg/(m2·s·hPa));与对应时刻Eta方案模拟(b)、WSM6方案(c)模拟的水汽通量和水汽通量散度

    图  4  Lin方案模拟(a、d),Eta方案(b、e),WSM6方案(c、f)的相当位温(等值线,单位:K)、绝对涡度(阴影,单位:10-5 s-1)和垂直风速(矢量,单位:m/s)沿图 2所示线段的剖面

    图  5  15日14时—16日08时Lin方案(a1~a3)、Eta方案(b1~b3)、WSM6方案(c1~c3)模拟的区域平均水凝物混合比(单位:10-4 kg/kg)的气压-时间剖面

    黑色实线为0 ℃线。

    图  6  图 5,但为Lin方案(a、c)模拟、WSM6方案(b、d)模拟

    图  7  15日14时—16日08时平均的Lin方案(a)、Eta方案(b)、WSM6方案(c)模拟的水凝物混合比(单位:10-4 kg/kg) 随气压的变化

    其中Eta方案冰廓线依照横坐标上方的刻度。

    图  8  15日14时—16日08时Lin方案(a)、WSM6方案(b)模拟的水凝物(单位:10-11 kg/kg)的转化过程

    图中微物理过程详细意义可参考表 1表 2

    表  1  Lin方案云微物理转化过程

    缩写 描述
    Pracw 雨水碰并云水造成雨水增长
    Praci 雨水碰并冰造成雨水增长
    Pracs 雨水碰并雪造成雨水增长
    Prevp 雨水蒸发为水汽
    Praut 云水自动转化为雨水
    Pidw 冰碰并云水造成冰增长
    Pimlt 冰融化生成云水
    Pihom 云水同质冻结生成冰
    Piacr 冰碰并雨水造成冰增长
    Psfw 云水通过贝吉龙过程生成雪
    Psfi 冰通过贝吉龙过程生成雪
    Psacw 雪碰并云水造成雪增长
    Psacr 雪碰并雨水造成雪增长
    Psaci 雪碰并冰造成雪增长
    Psaut 冰自动转化为雪
    Psdep 水汽凝华为雪
    Pssub 雪升华为水汽
    Psmlt 雪融化生成雨水
    Psmltevp 雪融化后蒸发为水汽
    Pgfr 雨水冻结为霰
    Pgaut 雪自动转化为霰
    Pgacw 霰碰并云水造成霰增长
    Pgacr 霰碰并雨水造成霰增长
    Pgaci 霰碰并冰造成霰增长
    Pgacs 霰碰并雪造成霰增长
    Pgdep 水汽凝华为霰
    Pgsub 霰升华为水汽
    Pgmlt 霰融化为雨水
    Pgmltevp 霰融化后蒸发为水汽
    下载: 导出CSV

    表  2  WSM6方案云微物理转化过程

    缩写 描述
    Pcond 水汽与云水间转化(水汽凝结/云水蒸发)
    Pracw 雨水碰并云水造成雨水增长
    Praci 雨水碰并冰造成雪或霰增长
    Pracs 雨水碰并雪造成霰增长
    Prevp 水汽与雨水间转化(水汽凝结/雨水蒸发)
    Praut 云水自动转化为雨水
    Pidep 水汽凝华为云冰
    Pigen 水汽核化为冰
    Piacr 冰碰并雨水造成雪或霰增长
    Psdep 水汽凝华为雪
    Psevp 雪融化后蒸发为水汽
    Psacw 雪碰并云水造成雨水或霰增长
    Psacr 雪碰并雨水造成雪或霰增长
    Psaci 雪碰并冰造成雪增长
    Psmlt 雪融化为雨水
    Pseml 增大的雪融化为雨水
    Psaut 冰自动转化为雪
    Pgdep 水汽凝华为霰
    Pgevp 霰融化后蒸发为水汽
    Pgacw 霰碰并云水造成雨水或霰增长
    Pgacr 霰碰并雨水造成霰增长
    Pgaci 霰碰并冰造成霰增长
    Pgacs 霰碰并雪造成霰增长
    Pgmlt 霰融化为雨水
    Pgeml 增大的霰融化为雨水
    Pgaut 雪自动转化为霰
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-11-16
  • 修回日期:  2021-10-19
  • 网络出版日期:  2022-04-12
  • 刊出日期:  2022-02-20

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