冰雹微物理过程影响对流云降水的数值模拟个例研究

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作者 李喆 陈小敏 +3 位作者 刘奇俊 马占山 江源 黄丽萍 《气象》 北大核心 2025年第2期182-190,共9页

使用高分辨率的中尺度天气数值预报系统CMA-MESO,在微物理方案中增加冰雹微物理过程,对山东一次对流云降水过程进行了数值模拟。通过对比分析,研究冰雹微物理影响对流云降水过程的机制和该模式对雹云降水过程的预报能力。结果显示,CMA-M... 使用高分辨率的中尺度天气数值预报系统CMA-MESO,在微物理方案中增加冰雹微物理过程,对山东一次对流云降水过程进行了数值模拟。通过对比分析,研究冰雹微物理影响对流云降水过程的机制和该模式对雹云降水过程的预报能力。结果显示,CMA-MESO模式能够较好地模拟这次对流降水过程,与观测相比,模式结果中的飑线生命周期与实况相当,降水分布及量级与实况接近。模拟区域平均液水、冰水路径,控制组大于含冰雹的试验组,在对流发展时,试验组对流核心区垂直速度略有增强,其余时刻有所下降。当冰雹产生时,由于冰雹的下落速度强于其他水凝物,在下落过程中融化吸热试验组强于控制组,抑制了对流的发展。增加冰雹会影响对流降水,试验组的中雨[1~10 mm·(24 h)^(-1)]面积占总降水面积比例减少,而大雨及以上[>10 mm·(24 h)^(-1)]面积占总降水面积比例稍有增加。就降水量而言,增加冰雹后,试验组的中小量级降水强度无明显变化,而大雨及以上量级降水的强度增大。 展开更多

关键词 CMA-MESO 冰雹 云微物理方案 对流云降水

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WRF模式不同云微物理方案对海南岛一次飑线过程的数值模拟研究

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作者 毛志远 黄彦彬 +4 位作者 付丹红 曾敏 邢峰华 敖杰 王雨 《气象》 北大核心 2025年第3期298-312,共15页

利用WRF模式中8种云微物理方案,模拟2020年4月22日发生在海南岛的一次飑线降水过程,对比分析不同云微物理方案对模拟结果的影响。结果表明:不同云微物理方案对地面降水、雷达组合反射率,以及热力、动力场的模拟存在显著差异,其中Thompso... 利用WRF模式中8种云微物理方案,模拟2020年4月22日发生在海南岛的一次飑线降水过程,对比分析不同云微物理方案对模拟结果的影响。结果表明:不同云微物理方案对地面降水、雷达组合反射率,以及热力、动力场的模拟存在显著差异,其中Thompson方案模拟的降水落区与中心强度最接近实况,WSM6方案在最大降水时刻模拟的雷达组合反射率在强度、范围和形态上与实况相似;在热力、动力场中,各方案均模拟出了地面冷池、低层垂直风切变与冷池出流等飑线特征,降水中心对应强上升气流区,低层辐合与高层辐散的散度场结构有利于强对流出现和降水形成,但在强度和分布上不尽相同。从云微物理特征上看,液相粒子主要分布在5 km以下,冰相粒子在6 km以上,云水的模拟结果对云微物理方案的选择响应最弱,雪和霰的分布则表现出较高的敏感性,这是由于不同云微物理方案对雪、霰生成、转化与消耗的过程处理存在差异,且同一云微物理过程在各方案中的转化率也不尽相同。 展开更多

关键词 云微物理方案 飑线 数值模拟 海南岛

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冰晶核化对雷暴云微物理过程和起电影响的数值模拟研究 被引量：9

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作者 谭涌波 杨忆 +3 位作者 师正 周博文 张冬冬 廖义慧 《大气科学》 CSCD 北大核心 2015年第2期289-302,共14页

本文在已有的二维对流云模式中采用了一种与气溶胶有关的冰晶核化方案替代原有的冰晶核化经验公式,并选取个例,分别就两种方案进行了模拟对比试验。模拟结果表明:(1)新方案所得冰晶比含水量主要分布在-0.1^-7.6°C温区之间,高于原... 本文在已有的二维对流云模式中采用了一种与气溶胶有关的冰晶核化方案替代原有的冰晶核化经验公式,并选取个例,分别就两种方案进行了模拟对比试验。模拟结果表明:(1)新方案所得冰晶比含水量主要分布在-0.1^-7.6°C温区之间,高于原方案所得的-50.1^-24.2°C温区;在整个雷暴云的发展过程中新方案冰晶的分布高度、温度区间以及最大浓度值均大于原方案。(2)在新方案中,温度相对较高的过冷区产生大量冰晶,其争食云中水汽抑制了云滴、雨滴的增长。此外,与原方案相比,霰增长受雨滴大幅减小的影响进一步得到限制,导致生成的霰小于原方案,且空间分布具有较大区别。(3)两方案在雷暴云初期形成的电荷结构不同;在发展旺盛与消散阶段新方案中电荷空间分布区域和电荷量均大于原方案,此外,在不同时刻主正电荷区和主负电荷区的中心高度存在差异。本文对云微物理过程及起电的分析为后继探讨气溶胶与雷暴云起放电过程、电荷结构之间的相互关系提供了有利条件。 展开更多

关键词 冰晶 核化方案 微物理过程 云模式

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MM5中新显式云物理方案的建立和数值模拟 被引量：23

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作者 赵震 雷恒池 吴玉霞 《大气科学》 CSCD 北大核心 2005年第4期609-619,共11页

在MM5动力框架内,在其中Reisner2方案基础上采用双变参数方案,增加了云水、雨水、雪和霰的数浓度预报方程。云中凝结核CCN的数浓度采用超几何函数表示;云水向雨水的自动转换过程考虑了云滴谱的特征和发展变化对该过程的影响,而不是采用... 在MM5动力框架内,在其中Reisner2方案基础上采用双变参数方案,增加了云水、雨水、雪和霰的数浓度预报方程。云中凝结核CCN的数浓度采用超几何函数表示;云水向雨水的自动转换过程考虑了云滴谱的特征和发展变化对该过程的影响,而不是采用原方案给定阈值的方法描述该过程;对连续碰并方程不再将粒子落速差作为常量提出积分号外,而是直接作为粒子直径函数在积分号内求解,这样处理可以回避使用粒子群的平均落速带来的误差;增加了霰和雪、霰和冰晶的碰并微物理过程。粒子引入Г分布谱函数,对微物理过程采用了与之相适应的计算公式。通过增加新预报量的计算和输出程序,在MM5的显式方案中新增加了一个可选方案,并称之为新方案。模拟了一次层状云降水过程,在区域二分别采用了新方案和Reisner2方案以作对比。新旧方案降水模拟结果的对比表明新方案在降水范围和强度的预报效果有所改进。模拟结果给出了层状云的合理微观结构和它的一些特征,增强了MM5研究微观云物理的能力;通过单站微物理过程分析,揭示了降水过程的可能形成机制。说明新方案可以为层状云的宏微观结构特征、降水物理过程和人工影响天气研究提供一定依据。 展开更多

关键词 MM5 双参数谱演变方案 云凝结核 微物理结构

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云凝结核浓度对WRF模式模拟飑线降水的影响:不同云微物理参数化方案的对比研究 被引量：30

5

作者 董昊 徐海明 罗亚丽 《大气科学》 CSCD 北大核心 2012年第1期145-169,共25页

采用WRF模式模拟一次影响中国广东省的飑线过程,分别选取Morrison、Thompson07、Thompson09和WDM6云微物理方案实施了四组试验,每组试验包括不同云凝结核(CCN)浓度的三次模拟,称为"低浓度"、"中浓度"和"高浓度... 采用WRF模式模拟一次影响中国广东省的飑线过程,分别选取Morrison、Thompson07、Thompson09和WDM6云微物理方案实施了四组试验,每组试验包括不同云凝结核(CCN)浓度的三次模拟,称为"低浓度"、"中浓度"和"高浓度",将模拟区域划分为深对流、浅对流和层云区域,对比分析四组试验中CCN浓度变化对模拟的总降水量、不同区域降水率和不同区域面积的影响,进一步分析了云微物理过程、动力环流强度等受CCN浓度变化的影响。发现:(1)由于不同云微物理过程与CCN浓度有着直接或间接的联系、不同云微物理过程之间存在复杂的关联、云微物理过程与动力环流之间发生非线性耦合,采用不同的云微物理方案导致模拟的CCN—降雨影响既有相似、也有差异;(2)模拟的CCN—降水影响在采用Thompson09和Thompson07方案时更显著,采用WDM6方案时最小;(3)四组模拟试验均出现CCN浓度增加延迟降水产生、初期降水减弱的情况,在模拟后期降水量也随着CCN浓度增加而减小,而飑线成熟阶段CCN—降水影响更加复杂。 展开更多

关键词 云凝结核—降水影响 WRF模式 云微物理参数化方案 飑线

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三相云显式降水方案和高原东部“96.1”暴雪成因的中尺度数值模拟 被引量：87

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作者 邓远平 程麟生 张小玲 《高原气象》 CSCD 北大核心 2000年第4期401-414,共14页

对“96.1”高原暴雪天气过程进行的天气学成因分析指出 ,欧洲阻高崩溃 ,里海—咸海横槽转竖 ,槽后向南入侵青藏高原的干冷偏北气流与槽前来自孟加拉湾和中印半岛向北不断推进的强劲西南暖湿气流 ,在青藏高原东北部交汇而形成、发展并持... 对“96.1”高原暴雪天气过程进行的天气学成因分析指出 ,欧洲阻高崩溃 ,里海—咸海横槽转竖 ,槽后向南入侵青藏高原的干冷偏北气流与槽前来自孟加拉湾和中印半岛向北不断推进的强劲西南暖湿气流 ,在青藏高原东北部交汇而形成、发展并持续的切变线 ,是产生高原暴雪的中尺度天气系统。　　通过将冰相云微物理过程参数化和三相云显式降水方案引入MM4而发展的中尺度模式模拟系统 ,在采用常规观测资料的条件下 ,基本上成功地模拟出了“96.1”高原暴雪中尺度切变线的生成、发展和演变结构。结果表明 ,发展和改进的该中尺度模式模拟系统可用于青藏高原复杂地形和下垫面上中尺度系统发生、发展及结构演变的数值模拟研究。　　模拟的流场及诸物理场时空演变揭示 :流场辐合线与暴雪切变线时空演变一致表明 ,流场对高原中尺度系统的表征有本质上的重要性 ;散度场和涡度场相互耦合是暴雪切变线发生、发展的重要动力机制 ;垂直上升运动的加强和持续是水汽凝结和冻结成雪的必要条件 ;湿对流不稳定为暴雪提供了热力不稳定条件 ;辐合带、涡度带、上升运动区和深厚湿舌的迭置是产生暴雪的强耦合结构。模拟的暴雪带和降水量与观测分析大体一致 ,表明三相云显式降水方案基本上是合理的。 展开更多

关键词 高原暴雪 冰相云 数值模拟 三相云显式降水

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超强台风“威马逊”(2014)云微物理特征的模拟与对比分析 被引量：16

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作者 邓琳 端义宏 +1 位作者 高文华 张兴海 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期697-714,共18页

采用中尺度数值模式WRFv3.5对2014年超强台风"威马逊"进行数值模拟。利用雷达、卫星、自动站逐时降水资料,对比单参数WSM6云方案和双参数WDM6云方案在模拟台风路径、强度、降水分布及水成物含量上的差异,分析雨滴粒子的谱型... 采用中尺度数值模式WRFv3.5对2014年超强台风"威马逊"进行数值模拟。利用雷达、卫星、自动站逐时降水资料,对比单参数WSM6云方案和双参数WDM6云方案在模拟台风路径、强度、降水分布及水成物含量上的差异,分析雨滴粒子的谱型特征及微物理源、汇项对云中雨水含量的影响。与上海台风研究所的最佳路径数据对比显示,两方案均较好地模拟出了台风"威马逊"的移动路径,WDM6方案的整体路径误差更小;模拟的强度差异则较为显著,WDM6方案的海平面最低气压值偏高,强度偏弱。两方案模拟的累积降雨分布虽与自动站实测资料基本一致,但WDM6方案模拟的强降水概率偏高,弱降水概率偏低。两方案模拟的对流区雪、霰、雨水含量均大于TRMM卫星反演结果,且WDM6方案的对流云较多,总体雨水含量偏高;两方案均模拟出了雷达回波分布的整体特征,但眼区尺度偏大,WDM6方案在融化层以下缺少眼墙之外的弱回波区且大于39 dBz的强回波区偏多,同样显示了雨水含量(或尺度)偏大。由于WDM6方案为暖雨(云、雨水)双参数模式,对云滴活化、云雨转换及云、雨谱型有一定的改进,其能较合理地模拟出雨滴谱随台风发展的演变特征;模拟显示,云、雨滴的收集碰并及固态粒子的融化是雨水的主要源项,WDM6方案增加了云雨水自动转化率及雨水碰并云水率,导致该方案的空中雨水含量偏高,且随高度的降低快速减小;此外,由于WDM6方案使用简单的寇拉公式进行云滴活化,初始云凝结核数的变化即可造成雪、霰、云雨水含量的改变,故建议在具体大气气溶胶条件下,对方案中的云滴生成参数化过程做相应的调整。 展开更多

关键词 超强台风 WSM6和WDM6方案 云微物理特征

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2013年“菲特”台风暴雨数值模拟中微物理方案的对比试验 被引量：6

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作者 刘瑞 翟国庆 +1 位作者 朱佩君 李靓靓 《浙江大学学报（理学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期593-600,609,共9页

利用TRMM（热带测雨雷达）搭载的TMI（微波成像仪）反演廓线资料,分析＂菲特＂台风登陆前、后云团内部水凝物的分布种类,依此选择WRF区域中尺度模式下符合条件的6个云微物理过程参数化方案（Lin,WSM6,Godgce,WDM6,Morrison以及Thompson... 利用TRMM（热带测雨雷达）搭载的TMI（微波成像仪）反演廓线资料,分析＂菲特＂台风登陆前、后云团内部水凝物的分布种类,依此选择WRF区域中尺度模式下符合条件的6个云微物理过程参数化方案（Lin,WSM6,Godgce,WDM6,Morrison以及Thompson方案）,模拟2013年10月6～8日的台风过程.从降水落区、强度,水凝物及风场垂直分布,台风路径及强度等方面对预报性能进行对比,结果表明,选用的6个云微物理方案都较好地模拟了浙江暴雨的范围和强度.结合Ts评分,降水量级越大,模拟效果对云微物理方案选择越敏感,其中,Lin方案效果最佳,尤其对极端降水的模拟,其次为WSM6、WDM6及Thompson方案,Morrison和Godgce方案相对较差.结合水凝物平均值廓线分布发现,除WDM6方案外,其他方案对暖雨过程的模拟基本一致,而对冰相过程的模拟6个方案差别较大;同时,各方案对风分量的模拟结果较水凝物廓线差别小,说明对于动力因素模拟不敏感.另外,6个方案对于台风强度的模拟整体偏弱,相较之下,Lin方案较好地模拟了强度变化趋势. 展开更多

关键词 “菲特”台风 微波成像仪 云微物理参数化方案 气象研究与预报

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华北层状云系人工增雨个例数值研究 被引量：24

9

作者 高茜 王广河 史月琴 《气象》 CSCD 北大核心 2011年第10期1241-1251,共11页

利用耦合了CAMS详尽云方案和非静力中尺度数值模式MM5V3的CAMS中尺度云分辨模式对2008年3月20—21日环北京地区的一次层状云系降水进行模拟和人工催化数值试验。模拟自然降水分布与实测结果一致,分析微物理特征并在所得分析的基础上进... 利用耦合了CAMS详尽云方案和非静力中尺度数值模式MM5V3的CAMS中尺度云分辨模式对2008年3月20—21日环北京地区的一次层状云系降水进行模拟和人工催化数值试验。模拟自然降水分布与实测结果一致,分析微物理特征并在所得分析的基础上进行催化试验。研究在不同催化剂量、高度进行试验对降水的影响。结果表明:在过冷水含量高且冰晶含量低的区域引入人工冰晶可使地面降水增加。引入人工冰晶后催化区域水汽明显减少,云水也有减少,冰晶粒子和雪粒子增加,而且水汽减少的量明显大于过冷云水的减少量。同时催化后550 hPa附近的下沉气流中心变为上升气流,动力、热力效应明显。雪碰并冰晶增长、冰晶转化成雪增长是催化高度附近雪晶增加的主要过程,而催化高度以下,雪碰并过冷云滴增长是雪晶增加的主要过程;雪晶碰并过冷雨滴增长是霰粒子增加的主要过程;雨滴碰并云滴增长是雨滴增长的主要过程。 展开更多

关键词 层状云系降水 增雨潜力 CAMS中尺度云分辨模式 催化试验

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“98.5”华南前汛期暴雨云微物理场数值模拟分析 被引量：11

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作者 文莉娟 程麟生 +1 位作者 左洪超 吕世华 《高原气象》 CSCD 北大核心 2006年第3期423-429,共7页

为了进一步理解暴雨发生过程中云微物理场的演变和云微物理过程与动力、热力过程的相互作用，利用非静力中尺度数值模式MM5对1998年5月23-24日的华南暴雨过程进行了模拟，并详细分析了模拟结果。分析结果表明：利用混合冰相显式物理方... 为了进一步理解暴雨发生过程中云微物理场的演变和云微物理过程与动力、热力过程的相互作用，利用非静力中尺度数值模式MM5对1998年5月23-24日的华南暴雨过程进行了模拟，并详细分析了模拟结果。分析结果表明：利用混合冰相显式物理方案比其它方案模拟的降水更接近实际情况；云微物理场的模拟显示没有雪出现，这可能是华南降水云微物理的特点；每小时降水量有先减弱后又增强的趋势，暴雨过程中云的各微物理量的变化趋势与其一致；云的发展与良好的热力动力条件互相作用、共同加强，由南风带来的充足的水汽和热量为其发展提供前提条件，凝结潜热使上升运动向更高处伸展。 展开更多

关键词 华南暴雨 云微物理过程 混合冰相显式物理方案

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北京一次短时局地大暴雨过程的特征及对云物理方案的敏感性数值模拟试验 被引量：10

11

作者 陈赛男 郭学良 付丹红 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第6期1344-1364,共21页

云物理过程是云和降水形成的重要环节。本文针对2011年6月23日发生在北京地区的一次大暴雨过程进行了云降水与天气特征分析,并开展了WRF模式中10种不同云微物理方案对此次暴雨强度、落区和发生时间的敏感性数值模拟试验。研究结果表明,... 云物理过程是云和降水形成的重要环节。本文针对2011年6月23日发生在北京地区的一次大暴雨过程进行了云降水与天气特征分析,并开展了WRF模式中10种不同云微物理方案对此次暴雨强度、落区和发生时间的敏感性数值模拟试验。研究结果表明,此次大暴雨是由多单体组织、合并形成深厚的中尺度对流系统,并具有明显的短时局地特征和有利的高低空、高低纬度大中尺度天气环流形势及强烈的水汽输送条件。暴雨强度、落区和发生时间的数值模拟结果对云物理方案非常敏感。不同云物理方案对累积降水量≥50 mm和≥100 mm的暴雨模拟的ETS评分显示,只有Thompson方案对此暴雨量级的评分均为正,其他方案的ETS评分均不理想,特别是对累积降水量≥100 mm的大暴雨模拟。在小时暴雨强度和发生时间方面,Thompson方案模拟效果也较好,其次是Lin方案和WSM6方案;对区域累积最大降水量和落区的模拟方面,Thompson方案和Morrison方案模拟的最大累积降水量更接近观测值,但在落区方面,一些具有完整云物理过程的单参数方案(Lin方案、WSM6方案)模拟效果较好,但模拟的最大降水量偏小。针对暖雨的双参数方案WDM6对区域平均降水模拟较好,但对暴雨极端降水模拟较差。对造成差异的原因分析表明,不同云物理方案的差异主要体现在雪和霰的参数化方面,由于采用的粒子谱分布、密度和末速度不同,导致云中粒子间的碰并和形成过程不同,大部分云物理方案模拟的霰含量高,雪含量低。这种云微物理过程的差异会导致云动力过程的反馈作用出现明显不同,但这种反馈作用的差异主要体现在降水粒子对上升气流的拖曳作用不同。尽管云中相变潜热过程对云动力过程具有很重要的影响,但不同云物理方案在相变潜热过程和温度廓线分布方面造成的差异并不明显。因此,云物理方案中考虑合理的粒子谱分布、形态和密度变化,有利于提高暴雨的模拟效果。 展开更多

关键词 云物理方案 局地大暴雨 数值模拟 北京

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基于不同微物理过程的广西沿海南风型暖区暴雨的数值模拟研究 被引量：17

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作者 智协飞 董甫 +2 位作者 张玲 吉璐莹 朱寿鹏 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2020年第5期867-879,共13页

基于WRFV3.6.1,利用其8个云微物理参数化方案对2010—2016年华南汛期(4—9月)的6个南风型暖区暴雨个例进行数值模拟与多方案集成试验,并采用基于对象的诊断评估方法(MODE)对模拟结果进行评估。结果发现对于大多数个例,WRF模式都能较好... 基于WRFV3.6.1,利用其8个云微物理参数化方案对2010—2016年华南汛期(4—9月)的6个南风型暖区暴雨个例进行数值模拟与多方案集成试验,并采用基于对象的诊断评估方法(MODE)对模拟结果进行评估。结果发现对于大多数个例,WRF模式都能较好地模拟出暖区暴雨的降水带,对暖区降水带模拟最好的参数化方案是WSM6方案,其次是Lin方案;模拟效果较差的参数化方案为CAM5.1与NSSL 2-mon方案。选取模拟结果较好的个例进行诊断分析,发现不同参数化方案得到的动力学特征以及云微物理特征相关变量存在较大差异,导致模拟降水的差异。在单方案模拟的基础上,开展多方案集成试验,发现多方案集成方法能够有效降低模式模拟的不确定性,产生更稳定的模拟结果。 展开更多

关键词 WRF模式 云微物理参数化方案 暖区暴雨 MODE

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用WRF模式中不同云微物理参数化方案对华南一次暴雨过程的数值模拟和性能分析 被引量：56

13

作者 朱格利 林万涛 曹艳华 《大气科学》 CSCD 北大核心 2014年第3期513-523,共11页

本文使用中尺度数值模式WRFV3．4中的8种不同云微物理过程参数化方案，模拟2010年5月6～7日华南一次暴雨事件，探讨不同云微物理方案对华南暴雨模拟的影响。结果表明：不同云微物理方案对不同量级降水模拟效果总体较好。WSM3方案对小到... 本文使用中尺度数值模式WRFV3．4中的8种不同云微物理过程参数化方案，模拟2010年5月6～7日华南一次暴雨事件，探讨不同云微物理方案对华南暴雨模拟的影响。结果表明：不同云微物理方案对不同量级降水模拟效果总体较好。WSM3方案对小到大雨和大暴雨的模拟效果最好，对暴雨的模拟最差；WDM5方案对暴雨模拟效果最好。结合TS评分和误差分析结果，整体效果最好的是WSM5方案，最差的是Lin方案。对于同一云微物理参数化方案，不同分辨率的降水模拟结果差异不大，但同一分辨率的不同云微物理参数化方案的降水结果差异较大，这说明云微物理过程比模式分辨率对暴雨模拟的影响更大。 展开更多

关键词 WRF模式 云微物理参数化方案 华南 暴雨 TS评分

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微物理过程参数化方案对辽宁一次暴雪的数值模拟差异分析 被引量：7

14

作者 滕方达 李得勤 +4 位作者 蒋大凯 杨森 王寒 陆井龙 聂安祺 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期608-622,共15页

利用WRFv3.9.1中尺度数值模式,采用Lin、WSM6、Thompson、WDM6四种微物理过程参数化方案对2007年3月4日辽宁特大暴雪过程进行了数值模拟研究。使用61个国家级气象站降水观测资料,评估了模式对此次降水过程的模拟能力,对比分析了不同微... 利用WRFv3.9.1中尺度数值模式,采用Lin、WSM6、Thompson、WDM6四种微物理过程参数化方案对2007年3月4日辽宁特大暴雪过程进行了数值模拟研究。使用61个国家级气象站降水观测资料,评估了模式对此次降水过程的模拟能力,对比分析了不同微物理过程参数化方案模拟降雪过程中相态变化和水成物空间分布的差异。结果表明:4种微物理过程参数化方案均能模拟出与CloudSat卫星反演反射率分布相接近的结果,其中Thompson方案模拟的回波顶更高,向北伸展的范围也更大,其他3种方案回波顶高均在8 km附近。4种方案对降水落区的模拟略有差异,整体来看WSM6方案对本次降水的极值中心位置,以及不同降水量级的TS评分整体都优于其他3种参数化方案。降水相态模拟与观测的对比分析发现,WSM6、Lin和WDM6三种方案均能够模拟出雨雪分界线不断南压的过程且雨雪分界线位置准确,而Thompson方案对辽宁南部地区雨转雪时间模拟偏晚。从云微物理特征上看,4种方案均能模拟出大气低层存在的雨水粒子,其中WDM6方案模拟的雨水含量明显较其他3种方案更多,Thompson方案模拟出更多的雪粒子和最少的霰粒子,Lin方案霰粒子南北范围广、伸展高度高,WSM6和WDM6两种方案模拟出较少的霰粒子,这两种方案模拟的云冰高度也更低,正是各种水成物空间分布的差异决定了不同微物理过程参数化方案对降水量和降水相态模拟的差异。 展开更多

关键词 云微物理 参数化方案 暴雪模拟 降水相态

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GRAPES双参数云微物理方案的改进和云降水个例模拟研究:GRAPES_SCM对热带对流云个例的模拟研究 被引量：6

15

作者 李喆 马占山 +1 位作者 刘奇俊 杨军丽 《气象》 CSCD 北大核心 2019年第6期756-765,共10页

应用全球-区域同化预报系统单柱模式(GRAPES_SCM),对热带暖池国际云试验(TWP-ICE)个例进行数值模拟。通过和实际观测资料进行对比,诊断并改进了Liuma云微物理方案对热带对流云微物理特征的模拟能力。结果显示在GRAPES_SCM框架下,Lium a... 应用全球-区域同化预报系统单柱模式(GRAPES_SCM),对热带暖池国际云试验(TWP-ICE)个例进行数值模拟。通过和实际观测资料进行对比,诊断并改进了Liuma云微物理方案对热带对流云微物理特征的模拟能力。结果显示在GRAPES_SCM框架下,Lium a原方案和WSM6(WRF single moment)方案均能呈现出TWP-IC E期间热带云系的发展特征,并能够明显区分试验期间的季风活跃期和季风抑制期。活跃期Liuma原始方案和WSM6方案模拟的冰云组成结构差异显著,在Liuma原始方案所模拟的冰相水凝物分布中,存在冰雪含量过少、霰过多的现象。改进后的Lium a方案对程序中各微物理过程计算顺序进行了优化,改进后霰质量混合比明显减少,冰雪质量混合比明显增加,冰相水凝物分布较合理。 展开更多

关键词 GRAPES_SCM TWP-ICE Liuma云微物理方案 热带对流云

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WSM6云微物理方案对华北地区一次降雪预报偏强的原因分析 被引量：3

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作者 马占山 刘奇俊 +6 位作者 孙健 孔期 李喆 沈学顺 赵传峰 代刊 陶法 《气象》 CSCD 北大核心 2021年第9期1029-1046,共18页

国家气象中心GRAPES区域业务模式对2019年11月29—30日在华北地区降雪过程的预报出现显著高估现象,针对该模式中采用的WSM6云微物理方案进行了深入分析,并与Liu-Ma云微物理方案以及ERA5再分析数据进行比较,探究其可能存在的原因。主要... 国家气象中心GRAPES区域业务模式对2019年11月29—30日在华北地区降雪过程的预报出现显著高估现象,针对该模式中采用的WSM6云微物理方案进行了深入分析,并与Liu-Ma云微物理方案以及ERA5再分析数据进行比较,探究其可能存在的原因。主要结论如下:冰晶和雪的沉降是WSM6方案在本次地面降雪形成的最主要贡献,Liu-Ma方案则是以大粒子雪和霰的沉降为主,冰晶产生的贡献较少。WSM6方案严重低估了大气中的液态水含量,冰相粒子构成中以冰晶含量为最多,雪含量次之,这些特征都与ERA5资料和Liu-Ma方案有显著的不同,后两者具有较好的一致性。与Liu-Ma方案相比,WSM6方案在模式低层冰晶含量更高、冰晶平均落速更大,二者共同作用使冰晶沉降在本次降水形成中具有重要贡献;WSM6方案中雪的平均落速大于Liu-Ma方案,这是其雪的柱积分总量小而雪的沉降降水多于Liu-Ma方案的直接原因。在WSM6方案中冰晶的凝华/升华过程在冰相微物理过程中占据主导地位,致使雪和霰的凝华过程以及云水凝结过程都明显不足,这是该方案冰晶偏多、雪偏少、液水明显偏少的主要原因。针对冰晶凝华/升华过程(SVI)的敏感性试验发现,SVI转化率与地面降水呈正相关关系、与液水柱积分总量呈“跷跷板”关系,当降低SVI的转化率,地面降雪将显著减少,而柱积分液水总量则会明显增多。 展开更多

关键词 WSM6云微物理方案 liu-ma云微物理方案 降雪预报 高估 原因分析

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初始场与云微物理参数方案在飑线数值模拟中的对比研究 被引量：9

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作者 张弛 王咏青 +2 位作者 廖玥 沈新勇 李小凡 《高原气象》 CSCD 北大核心 2019年第2期410-420,共11页

采用CM1模式以200 m的高精度水平网格距对一次东北冷涡下的飑线过程进行模拟,采用1 km的水平网格距进行对比试验探究网格距的影响,并通过探空资料的替换与修改研究不稳定能量和垂直风切变对飑线发展的影响。研究表明,水平网格距增大主... 采用CM1模式以200 m的高精度水平网格距对一次东北冷涡下的飑线过程进行模拟,采用1 km的水平网格距进行对比试验探究网格距的影响,并通过探空资料的替换与修改研究不稳定能量和垂直风切变对飑线发展的影响。研究表明,水平网格距增大主要使系统演变减缓,强度也有一定的减弱;初始场的不稳定能量减小会使飑线减弱明显,直至无法生成;垂直风切变对飑线的形成影响较小,主要改变了飑线的结构,没有垂直风切变时形成的飑线更为松散。最后的敏感性试验研究了7种云微物理参数方案对飑线内水粒子分布的影响,发现不同的云微物理参数方案会使水粒子的含量和分布出现变化,进一步影响固、液态的降水,飑线模拟采用的NA方案高层冰和雪含量最高,但由于雨和降落到地表的雹、霰含量低,使得累计降水量最小。 展开更多

关键词 CM1模式 飑线 云微物理参数方案

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GRAPES全球模式云方案的诊断研究 被引量：5

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作者 陈雪娇 刘奇俊 马占山 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期65-78,共14页

在对GRAPES全球预报系统(GRAPES_GFS)云预报性能进行诊断评估的基础上,对凝结(华)和蒸发等物理过程及对流卷出对云的影响过程进行改进和优化,旨在提高GRAPES_GFS云量及其特征量和降水的预报精度。通过研究GRAPES全球模式、欧洲中期天气... 在对GRAPES全球预报系统(GRAPES_GFS)云预报性能进行诊断评估的基础上,对凝结(华)和蒸发等物理过程及对流卷出对云的影响过程进行改进和优化,旨在提高GRAPES_GFS云量及其特征量和降水的预报精度。通过研究GRAPES全球模式、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)和美国环境预报中心(NCEP)全球模式中3种云方案原理上的区别和联系,并将GRAPES_GFS预报结果与ECMWF第5代全球再分析资料(ERA5)做对比,分析云方案改进前后云量、云含水量、柱含水量等云宏观、微观物理量,降水量、向外长波辐射等基本物理量以及物理过程对温度和湿度的反馈倾向的预报性能,在此基础上对GRAPES_GFS原云方案进行改进。结果显示,云方案改进后,GRAPES_GFS在热带地区液水预报增大,云系和水成物垂直分布更合理;云量预报与ERA5预报结果更接近,特别是高云量预报的改进,使得热带向外长波辐射预报略有改进;低纬度地区日平均总降水量略有增大,特别是热带地区格点尺度降水增多较为明显,缓解了热带区域格点尺度降水预报偏小的现象。 展开更多

关键词 GRAPES 全球预报系统 云方案 诊断 评估

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一次江淮暴雨高分辨率数值预报中云微物理方案敏感性分析 被引量：7

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作者 孟泽华 高彦青 +1 位作者 马旭林 周勃旸 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期765-775,共11页

基于全可压非静力中尺度预报模式WRF,选取Lin、WSM3、WSM5、WSM6、Goddard五种云微物理方案和Kain-Fritsch积云对流参数化方案,对2017年6月10日的江淮暴雨过程开展高分辨率数值预报试验,重点研究了云微物理方案对强降水预报的敏感性。... 基于全可压非静力中尺度预报模式WRF,选取Lin、WSM3、WSM5、WSM6、Goddard五种云微物理方案和Kain-Fritsch积云对流参数化方案,对2017年6月10日的江淮暴雨过程开展高分辨率数值预报试验,重点研究了云微物理方案对强降水预报的敏感性。结果表明:Lin方案模拟的局地暴雨区降水量随时间的演变与实况较为吻合,但降雨量偏小,WSM5、WSM6和Goddard方案模拟的降水量级与实况更为吻合;不同云微物理方案对此次江淮暴雨的预报能力具有明显差异,小雨量区域的模拟效果基本一致,暴雨和大暴雨对云微物理方案更加敏感;云中水成物的三维结构特征差异明显,其水成物含量也显著不同。WSM5方案模拟的雨水和云水含量较高,其降水量和落区质量较好;不同微物理方案产生差异明显的垂直速度,导致云量、云高有所差异,进而影响降水预报的性能,说明选用更为敏感的云微物理方案对降水预报质量的改善具有重要作用。 展开更多

关键词 数值预报 江淮暴雨 云微物理方案 敏感性分析

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云凝结核浓度对一次梅雨锋降水影响的数值模拟 被引量：1

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作者 鹿翔 王春明 陈浩伟 《安徽农业科学》 CAS 2016年第2期219-223,228,共6页

利用WRF模式（V3．6），采用WDM6双参数微物理方案对2012年7月2～3日江淮地区的一次持续性梅雨锋暴雨过程进行数值模拟，对不同初始云凝结核（CCN）浓度背景下的地面累积降水量和云中微物理过程进行对比分析。结果表明，初始CCN浓度在... 利用WRF模式（V3．6），采用WDM6双参数微物理方案对2012年7月2～3日江淮地区的一次持续性梅雨锋暴雨过程进行数值模拟，对不同初始云凝结核（CCN）浓度背景下的地面累积降水量和云中微物理过程进行对比分析。结果表明，初始CCN浓度在一定程度上影响了降水的微物理过程，进而影响降水量；当背景CCN浓度增加时，在降水前期引起云滴半径减小，云滴转化效率变低，抑制暖云降水，后期冷云过程得到加强，大量冰相粒子生成，最终导致降水增加。 展开更多

关键词 云凝结核 微物理方案 梅雨锋 降水 数值模拟

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