数值模式中对流与云参数化的回顾与展望

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作者 王勇 夏雯雯 +1 位作者 韩轶伦 张广俊 《气象学报》 北大核心 2025年第3期552-565,共14页

回顾了数值模式中对流与云参数化的发展历程。首先介绍了对流参数化的发展历程,包括早期的Kuo(郭晓岚)方案和对流调整方案,当前广泛使用的质量通量型方案和基于机器学习的方案,详细介绍了方案的研发和改进,以及这些方案对数值模式的改... 回顾了数值模式中对流与云参数化的发展历程。首先介绍了对流参数化的发展历程,包括早期的Kuo(郭晓岚)方案和对流调整方案,当前广泛使用的质量通量型方案和基于机器学习的方案,详细介绍了方案的研发和改进,以及这些方案对数值模式的改进效果。随后,探讨了云参数化方案的发展历程,介绍了云宏物理方案和云微物理方案取得的成果。最后,展望了未来对流与云参数化的发展方向,指出深度学习技术将在未来发挥重要作用,并提出了发展混合模型和多尺度气候建模方法的建议。限于篇幅,文中重点关注中国科学家及海外华裔科学家的相关成果。 展开更多

关键词 对流参数化 云参数化 机器学习

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基于三维点云的小麦叶片曲面参数化重建方法

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作者 朱顺尧 瞿宏俊 +2 位作者 夏倩 郭维 郭亚 《智慧农业(中英文)》 2025年第1期85-96,共12页

[目的/意义]植物叶形是植物结构形状的重要组成部分。叶片三维结构模型的建立有助于模拟和分析植物生长。针对三维结构表示与数学模型参数的互操作性,本研究提出了一套参数驱动的具有互操作性的小麦叶片点云反演模型。[方法]利用参数化... [目的/意义]植物叶形是植物结构形状的重要组成部分。叶片三维结构模型的建立有助于模拟和分析植物生长。针对三维结构表示与数学模型参数的互操作性,本研究提出了一套参数驱动的具有互操作性的小麦叶片点云反演模型。[方法]利用参数化建模技术,建立具有7个特征参数的小麦叶片参数化曲面模型。基于小麦叶片三维点云对模型参数进行反演估计,实现叶片曲面的逆向参数化构建。为验证该方法可靠性,使用Chamfer距离评估重建点云与原点云间差异度。[结果和讨论]该模型能有效地重建小麦叶片,对于实测数据基于点云的参数化重建结果的平均偏差约为1.2 mm,具有较高的精度。重构模型与点云具有互操作性,可以灵活调整模型参数,生成形状相近的叶簇。反演参数具有较高的可解释性,可用于点云时间序列的一致、连续地估计。[结论]该模型对叶片的一些细节特征进行了适度的简化,只需要少量的参数就可以还原叶片的几何形状。该方法不仅简单、直接、高效,而且得到的参数几何意义更明确,具有可编辑性和可解释性,对小麦叶片的模拟分析和数字孪生具有重要的应用价值。 展开更多

关键词 小麦叶片 曲面参数化 三维点云 点云重建 参数反演 数字孪生

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GRIST单柱模式及其在评估两套物理方案包中的应用

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作者 张萌 李晓涵 +1 位作者 陈湉茹 张祎 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期789-800,共12页

介绍了面向全球-区域一体化预测系统(GRIST)发展的单柱模式(GRIST_SCM)。GRIST_SCM通过将三维大气动力简化为一维计算,实现对大气柱内物理过程的独立测试和评估。基于GRIST_SCM,考察了面向天气预测应用的物理参数化包(PhysW)和面向气候... 介绍了面向全球-区域一体化预测系统(GRIST)发展的单柱模式(GRIST_SCM)。GRIST_SCM通过将三维大气动力简化为一维计算,实现对大气柱内物理过程的独立测试和评估。基于GRIST_SCM,考察了面向天气预测应用的物理参数化包(PhysW)和面向气候模拟及气候变化预估的物理参数化包(PhysC)在刻画云降水过程时的物理过程间相互作用。基于热带暖池国际云试验,展示了两套物理参数化包对一次深对流过程的模拟性能。PhysW和PhysC都形成了与观测总体一致的云和降水演变趋势。区别在于:PhysC对降水事件生消的捕捉能力弱于PhysW,其原因是深对流触发过于频繁,产生持续弱对流降水;PhysW形成的暖云量少于观测和PhysC,主要原因是深对流对低层水汽的垂直输送较强,使得基于环境相对湿度诊断的大尺度凝结过程以蒸发为主。GRIST_SCM详细展示了两种物理参数化包对于云降水过程的刻画能力及其差异背后的物理机制。由于PhysW对流参数化能更好地捕捉降水生消过程,因此PhysW表现出比PhysC更好的降水模拟能力,而PhysC模拟的云量分布和云生消过程与观测更接近,因此展现出优于PhysW的云过程模拟能力。 展开更多

关键词 单柱模式 物理参数化 云和降水过程模拟

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基于车载点云数据的城市道路特征目标提取与三维重构 被引量：2

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作者 邓宇彤 李峰 +5 位作者 周思齐 魏文雪 张松 杨扬 张强 李艳飞 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期498-507,共10页

随着现代城市交通管理、智能驾驶、城市规划和地理信息系统领域的发展,对高效、自动化的城市道路特征提取和三维重构技术的需求日益迫切。提出一种从激光点云数据中自动提取道路特征并建立三维模型的方法,该方法能够有效处理大规模复杂... 随着现代城市交通管理、智能驾驶、城市规划和地理信息系统领域的发展,对高效、自动化的城市道路特征提取和三维重构技术的需求日益迫切。提出一种从激光点云数据中自动提取道路特征并建立三维模型的方法,该方法能够有效处理大规模复杂环境下的数据。首先通过提取路缘石描述算子来确定边界线,然后生成点云数据的地理参考图像,提取出精细化的道路标识线。接着在平滑度约束下进行杆状地物检测,再通过分类算法区分路灯和行道树。最后,分析了道路模型三维重构所需的参数,并提出一种连续四边形重建方法,实现了对道路元素的三维重构。实验结果显示,该研究方法在道路点云数据目标提取的评价精度达到92%,验证了其有效性。 展开更多

关键词 点云 城市道路 目标提取 目标分类 三维重构 参数化

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云微物理参数化对华北降雪影响的数值模拟 被引量：19

5

作者 林文实 李江南 +4 位作者 樊琦 吴池胜 古志明 孟金平 布和朝鲁 《高原气象》 CSCD 北大核心 2007年第1期107-115,共9页

对发生在华北地区的一次降雪过程进行了中尺度数值模拟。结果表明,高纬强冷空气南下和低纬倒槽的水汽输送是造成这次长时间降雪过程的主要原因。采用混合方案的中尺度数值模拟表明,这次降雪天气不是对流云造成的,而是稳定性的非对流云... 对发生在华北地区的一次降雪过程进行了中尺度数值模拟。结果表明,高纬强冷空气南下和低纬倒槽的水汽输送是造成这次长时间降雪过程的主要原因。采用混合方案的中尺度数值模拟表明,这次降雪天气不是对流云造成的,而是稳定性的非对流云降雪。敏感性试验也表明,采用其他积云参数化方案对模拟的降雪量基本没有影响。控制试验模拟的24h降雪量与实际观测比较吻合。模拟结果表明,当采用Dudhia简单冰相方案时,会有过多的云冰、过冷却水及雪;当采用Reisner 1混合相方案时,会有过多的云冰和雪;修改的各个Reisner 2方案对此次降雪的预报改进不大,但各个Reisner 2方案的敏感性试验中云冰混合比、过冷却水混合比和雪混合比稍微有差异。 展开更多

关键词 华北地区 云微物理参数化 非对流云 降雪 数值模拟

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台风“云娜”在近海强度变化及结构特征的数值研究Ⅰ:云微物理参数化对云结构及降水特征的影响 被引量：18

6

作者 程锐 宇如聪 +1 位作者 傅云飞 徐幼平 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期764-776,共13页

首先对AREM模式模拟的台风基本结构和云结构进行验证,检验了模拟结果的可靠性。在此基础上,设计了5组试验来研究云微物理参数化方案对台风"云娜"云结构及降水特征的影响。试验设计主要突出冰相云微物理过程、云微物理特征引... 首先对AREM模式模拟的台风基本结构和云结构进行验证,检验了模拟结果的可靠性。在此基础上,设计了5组试验来研究云微物理参数化方案对台风"云娜"云结构及降水特征的影响。试验设计主要突出冰相云微物理过程、云微物理特征引发的冷却效应以及霰下落速度的重要性。结果表明:云微物理参数化过程对云的发展和降水特征的影响更为显著。各试验的水凝物分布和强度不同,降水类型和强度存在较大差异,由此引起的云中热力结构也有较大区别;在所有试验方案中,24 h降水率最大差异为52.5 mm/h。云微物理过程对云和降水特征的具体影响表现在:(1)如果不考虑雨水蒸发冷却效应,此时台风内核上升运动强度最强(达到-19 Pa/s),雨水和霰粒子增长最明显,相对于对照试验增量分别为1.8和2.5 g/kg。(2)霰和雪的融化对于螺旋雨带中雨滴的增长十分重要,但他们可能不是云墙中雨水形成的主导因子。(3)不同方案的降水模拟特征也存在较大差别,采用暖云参数化后,降水区域最小,但其中对流降水比例最大(63.19%);霰落速减半后,降水区域最大,其中非对流降水比例也最大(51.15%)。 展开更多

关键词 热带气旋 边界层 强度变化 Saomei 垂直风切变

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一个统计低云方案及其在大气环流模式中应用初探 被引量：8

7

作者 戴福山 宇如聪 +1 位作者 张学洪 俞永强 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2004年第4期385-394,共10页

文中利用湍流耗散特征时间尺度和湍流垂直扩散系数对湍流二阶距进行参数化 ,将一个统计云方案与一阶湍流闭合方案进行耦合。基于数值试验 ,在不同的相对湿度、温度垂直梯度、以及湍流耗散特征时间尺度条件下 ,对该方案云量模拟能力的分... 文中利用湍流耗散特征时间尺度和湍流垂直扩散系数对湍流二阶距进行参数化 ,将一个统计云方案与一阶湍流闭合方案进行耦合。基于数值试验 ,在不同的相对湿度、温度垂直梯度、以及湍流耗散特征时间尺度条件下 ,对该方案云量模拟能力的分析 ,发现该统计云方案对其采用的参数及湍流耗散特征时间尺度敏感。基于该数值模拟分析 ,修改了该统计云方案 ,并结合其他边界层积云参数化方案 ,给出了一个基于统计的低云参数化方案。将其初步应用于NCARCCM 3后发现 :该方案可以显著增强CCM 3对副热带低云的模拟能力 ,可以合理地模拟出大洋东部大陆西岸冷海域低云量大值中心 ,显示出该方案对于改进大气环流模式低云参数化具有潜在的应用前景。 展开更多

关键词 大气环流模式 湍流 统计云方案 低云 参数化

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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

8

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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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

9

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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台风“云娜”在近海强度变化及结构特征的数值研究Ⅱ:云微物理参数化对强度和路径的影响 被引量：14

10

作者 程锐 宇如聪 +1 位作者 徐幼平 傅云飞 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期777-786,共10页

在分析云微物理参数化对云结构和降水特征的影响的基础上,研究云微物理参数化过程对台风"云娜"强度与路径的影响。结果表明:云微物理过程对台风强度和路径有一定影响,其中不考虑雨水蒸发冷却效应后,比其他试验最终地面最大风... 在分析云微物理参数化对云结构和降水特征的影响的基础上,研究云微物理参数化过程对台风"云娜"强度与路径的影响。结果表明:云微物理过程对台风强度和路径有一定影响,其中不考虑雨水蒸发冷却效应后,比其他试验最终地面最大风速强7 m/s以上,但此时登陆地点误差最大,与对照试验偏离150 km左右。我们还从螺旋雨带结构变化及环境风切变影响角度分析台风临近登陆时强度模拟减弱的原因,发现过强的外围螺旋雨带以及环境风场垂直切变对于台风的加深、维持是不利的,他们可能会造成"云娜"临近登陆时强度的下降。不难看出,云微物理过程可以加强甚至产生外螺旋雨带,当外围雨带发展加强之后,可以引起局地辐合强度增强,从而限制了大量水汽和能量向台风内核输送,从而会导致台风强度下降。此外,外围螺旋雨带的发展,还可以从对流层中层带来干冷空气入侵行星边界层;而当入流边界层中雨水下落时,其自身的蒸发也会使周围气块温度下降;这些干冷气团在入流气流的输送下进入台风内核,从而对云墙产生了"冷侵蚀",最终引起台风强度下降。因此,减小上述两方面的模拟误差,应能改进台风"云娜"登陆过程中强度的模拟效果。 展开更多

关键词 台风强度 云微物理参数化 螺旋雨带 环境风切变

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海-陆-气全球耦合模式能量收支的误差 被引量：6

11

作者 张韬 吴国雄 郭裕福 《气象学报》 CSCD 北大核心 2002年第3期278-289,共12页

通过分析GOALS模式两个版本GOALS 1.1和GOALS 2的能量收支 ,并与观测对比 ,结果表明 :模式模拟的地表净短波辐射通量在高纬地区偏低 ,而净长波辐射通量又偏高 ,导致极地表面温度偏低 ,感热通量在高纬地区为很高的负值。而在陆地上感热... 通过分析GOALS模式两个版本GOALS 1.1和GOALS 2的能量收支 ,并与观测对比 ,结果表明 :模式模拟的地表净短波辐射通量在高纬地区偏低 ,而净长波辐射通量又偏高 ,导致极地表面温度偏低 ,感热通量在高纬地区为很高的负值。而在陆地上感热加热作用显著偏强 ,使地表有较大的向上净能量给大气 ,引起陆地上有些暖中心也偏强 ,这也解释了模式模拟地表面空气温度场的误差原因。海洋上潜热通量偏低 ,特别是在副热带洋面上偏少更明显。陆地上的欧亚和北美大陆大部分地区潜热通量仍偏低。这也是模式降水在大部分地区偏少的重要原因。两模式大气顶OLR偏低的模拟主要是在中低纬度 ,大气顶净短波辐射通量的模拟在中低纬度虽然与NCEP结果接近 ,但与地球辐射收支试验ERBE资料比较仍偏小较多 ,说明改进中低纬度云 辐射参数化方案对改进全球能量收支的模拟有重要意义。GOALS 2模式中诊断云方案模拟的云量除赤道地区外普遍偏小 ,尤以中纬度为甚 ,造成那里能量收支出现大的误差 。 展开更多

关键词 海-陆-气全球耦合模式 气候系统 能量收支 云参数化方案 潜热通量

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一种基于映射法的散乱点云Delaunay三角剖分算法 被引量：15

12

作者 李凤霞 刘咏梅 +1 位作者 王晓哲 饶永辉 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2015年第3期950-953,共4页

针对直接在三维空间构建海量点云的Delaunay三角网格效率低下,提出一种新的基于映射法的Delaunay三角网格构建算法。首先提出一种基于区域增长法的点云分片方法,能够保证对分片后的点云数据进行映射而不产生重叠;然后保持空间点云之间... 针对直接在三维空间构建海量点云的Delaunay三角网格效率低下,提出一种新的基于映射法的Delaunay三角网格构建算法。首先提出一种基于区域增长法的点云分片方法,能够保证对分片后的点云数据进行映射而不产生重叠;然后保持空间点云之间的距离特性,将三维点云映射到二维平面;在二维平面内进行Delaunay三角剖分,再将结果返回到三维空间内。实验结果表明,算法能够构建质量较好的三角网格。由于该算法将点云的三角剖分转换到低维空间,通过实验结果对比本算法与其他算法效果,证明该方法能够更快地完成重构。 展开更多

关键词 点云 点云分片 无网格参数化 DELAUNAY三角化 三角网格

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云粒子谱演化研究中的一些问题 被引量：34

13

作者 许焕斌 段英 《气象学报》 CSCD 北大核心 1999年第4期450-460,共11页

简略介绍了描述云中水凝物粒子群尺度谱演变的方法：谱函数方法和分档方法，并给出了分档模式实例。讨论了谱参数本身以及在应用中应注意的问题。分析了两类方法的对比研究的结果指出，一些重要的云降水物理过程，如粒子类型间的转化... 简略介绍了描述云中水凝物粒子群尺度谱演变的方法：谱函数方法和分档方法，并给出了分档模式实例。讨论了谱参数本身以及在应用中应注意的问题。分析了两类方法的对比研究的结果指出，一些重要的云降水物理过程，如粒子类型间的转化，涉及粒子运动状态和人工播撒的效应等过程，应当用分档方法来处理。 展开更多

关键词 粒子谱演变 云参数化 分挡模式 云

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CMA-GFS V4.0模式关键技术研发和业务化 被引量：19

14

作者 张进 孙健 +12 位作者 沈学顺 苏勇 马占山 井浩 刘奇俊 张红亮 蒋沁谷 陈峰峰 李喆 金之雁 伍湘君 梁妙玲 刘琨 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期513-526,共14页

针对CMA-GFS V3.3强降水预报偏弱、西北太平洋副热带高压等天气系统预报衰减偏快以及模式计算效率偏低等问题,对模式物理过程与动力框架关键技术开展研发改进。在预报性能方面,通过在云微物理方案中增加霰粒子相关的微物理过程、调整蒸... 针对CMA-GFS V3.3强降水预报偏弱、西北太平洋副热带高压等天气系统预报衰减偏快以及模式计算效率偏低等问题,对模式物理过程与动力框架关键技术开展研发改进。在预报性能方面,通过在云微物理方案中增加霰粒子相关的微物理过程、调整蒸发速率,并在积云对流方案中改进触发条件、卷入率、准平衡闭合假定等关键因子的参数化方法,缓解模式强降水预报不足和小雨过多的问题;采用质量守恒修正算法解决模式长时间积分质量损失问题,改善天气形势预报。在计算效率方面,研制二维参考廓线方案延长模式积分时间步长,开发预条件经典斯蒂菲尔迭代(PCSI)算法提高Helmholtz方程的求解效率,对辐射方案、预估-修正算法等进行计算效率优化。通过上述关键技术的研发和应用,CMA-GFS在降水和天气形势方面的预报技巧得到显著提升,计算效率提高1/3左右,满足模式在0.125°分辨率下业务运行的时效要求,为CMA-GFS V3.3升级到V4.0奠定了基础。 展开更多

关键词 CMA-GFS 云微物理 对流参数化 质量守恒修正 参考廓线

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云和辐射──（II）环流模式中的云和云辐射参数化 被引量：12

15

作者 赵高祥 汪宏七 《大气科学》 CSCD 北大核心 1994年第S1期933-958,共26页

这一部分论述了在环流模式中应用的各种云参数化和云辐射参数化方案。云参数化分为云的诊断和预报二大类，云辐射参数化则包活云光学性质的参数化和云整体辐射性质（反射率、透过率、吸收率和发射率）的参数化。

关键词 云 辐射 参数化

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区域气候模式中云量参数化方案的研究 被引量：11

16

作者 钱云 钱永甫 《热带气象学报》 CSCD 1994年第4期342-348,共7页

首先统计并分析了模式区域内夏季平均的云量分布状况，然后在一有限区域模式中，引进了云－辐射计算模式。比较了３种不同的云量参数化方案，最后提出了一种考虑了大气相对湿度、垂直运动速度的本模式的云量参数化方案，并简要分析了模... 首先统计并分析了模式区域内夏季平均的云量分布状况，然后在一有限区域模式中，引进了云－辐射计算模式。比较了３种不同的云量参数化方案，最后提出了一种考虑了大气相对湿度、垂直运动速度的本模式的云量参数化方案，并简要分析了模式引入不同方案后的模拟结果。模拟结果表明，本模式的方案模拟的云量分布及气候要素场都与实况最接近，说明这一机制反映了云在气候系统中的反馈作用。不同的区域模式宜用不同的云量参数化方案。云量增加导致日平均地表温度下降。 展开更多

关键词 云量 参数化方案 区域气候模式

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中尺度模式云降水物理方案介绍 被引量：39

17

作者 楼小凤 胡志晋 +1 位作者 王鹏云 周秀骥 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2003年第b03期49-59,共11页

介绍大气模式中湿过程的饱和凝结、对流参数化和显式云物理三种方法的适用条件和特点。中尺度大气模式的对流参数化和显式过程一般有多种方案 ,介绍了多种方案的主要处理方法、基本微物理过程、预报量和主要特点。对流云模式都采用显式... 介绍大气模式中湿过程的饱和凝结、对流参数化和显式云物理三种方法的适用条件和特点。中尺度大气模式的对流参数化和显式过程一般有多种方案 ,介绍了多种方案的主要处理方法、基本微物理过程、预报量和主要特点。对流云模式都采用显式过程 ,但不同模式的湿过程有一定的差别 ,有各自的微物理特点 ,对有代表性的云物理方案进行了叙述和分析。 展开更多

关键词 中尺度模式 对流云模式 微物理 湿过程 大气模式 饱和凝结 对流参数化 显式云物理 热力效应 人工增雨技术

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一次梅雨锋暴雨过程数值模拟的云微物理参数化敏感性研究 被引量：9

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作者 周志敏 崔春光 +1 位作者 胡扬 康兆萍 《大气科学》 CSCD 北大核心 2021年第6期1292-1312,共21页

梅雨锋暴雨中的云微物理过程对降水的演变有着重要影响。本文通过WRF模式(3.4.1版本),针对2018年6月29~30日一次梅雨锋背景下的暴雨过程进行数值模拟,分别采用了Morrison、Thompson和MY云微物理参数化方案进行对比分析,结果发现:(1)三... 梅雨锋暴雨中的云微物理过程对降水的演变有着重要影响。本文通过WRF模式(3.4.1版本),针对2018年6月29~30日一次梅雨锋背景下的暴雨过程进行数值模拟,分别采用了Morrison、Thompson和MY云微物理参数化方案进行对比分析,结果发现:(1)三个方案模拟的背景场在天气尺度上,都与ERA5再分析资料一致,能够模拟出有利于强降水发生的环流场。云微物理过程对梅雨期暴雨的局地环流有着显著影响,不同方案存在明显差异,本次过程中,Thompson方案模拟出更强的局地环流系统变率和上升气流。三个方案的模拟降水均有所夸大,小时降水率始终大于观测值。冰相粒子融化或雨滴搜集云滴的高估可能是造成降水模拟值偏强的重要原因之一,总体来看,Morrison方案的模拟效果相对最优。(2)冰相粒子融化、雨滴搜集云滴是雨滴增长的关键源项,蒸发则是其最重要的汇项。总的来说,雨滴对云滴的搜集量大于冰相粒子融化。但上述过程在不同方案中存在空间上的差异,从而使得模拟降水的空间分布存在差异。(3)Thompson方案中,冰相粒子融化量最大,雨滴蒸发项显著大于其它两个方案,在底层表现得最为明显。同时,该方案水汽凝结效应最强,使得雨滴搜集更多云滴。该方案模拟的雨滴最多,降水最强。该方案中凝华的主要产物为雪,且其在与过冷水碰并增长过程中占主导地位,故模拟的雪最多。(4)Morrison方案中,水汽主要凝华为雪和少量霰(冰晶忽略不计);Thompson方案中水汽基本凝华为雪,其它冰相粒子极少;MY方案中,水汽主要凝华为雪和冰晶,冰晶总量略少于雪,但显著大于其它方案。(5)云滴在凇附过程中的总体贡献大于雨滴。Morrison和MY方案中,霰粒子搜集云滴增长的量均最大。Morrison方案中,其它凇附过程不同程度发挥作用,而MY方案中,其它凇附过程几乎可忽略不计。并且,霰粒子搜集云滴的增长量大于凝华过程产生的雪粒子总量。贝吉龙及凇附效应的差异,是不同方案中冰相粒子分布差异的关键原因之一。 展开更多

关键词 梅雨锋暴雨 数值模拟 云微物理参数化 源汇项

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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：18

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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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辐射参数化方案对一个海气耦合模式云和辐射模拟的影响 被引量：5

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作者 汪方 丁一汇 徐影 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2007年第3期257-265,共9页

比较Morcrette辐射方案和Fu_Liou辐射方案对NCC/IAP T63海气耦合模式云和辐射模拟的影响,结果表明:两种方案模拟的大气顶入射辐射存在明显的差异;晴空大气Fu_Liou方案的短波吸收能力在全球普遍较Morcrette方案低;在60°S^60°N... 比较Morcrette辐射方案和Fu_Liou辐射方案对NCC/IAP T63海气耦合模式云和辐射模拟的影响,结果表明:两种方案模拟的大气顶入射辐射存在明显的差异;晴空大气Fu_Liou方案的短波吸收能力在全球普遍较Morcrette方案低;在60°S^60°N之间,Fu_Liou方案模拟的行星反照率更接近于ERBE卫星观测;在对大气顶净辐射的模拟上,除了冬季的太平洋和大西洋东岸云量明显减少的部分地区外,Fu_Liou方案对大气顶净辐射的模拟总体上较Morcrette方案有了较为明显的改善;Fu_Liou方案模拟的海洋低层云显著减少,而热带地区高云的模拟明显增加;由于采用了“二元云量”算法,尽管云量有所减少,Fu_Liou方案模拟的云短波吸收作用仍有所增强,一定程度上改进了Morcrette方案云的短波吸收作用偏弱的现象。 展开更多

关键词 辐射参数化 海气耦合模式 云和辐射 模拟

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