利用实况资料和再分析资料,结合WRF(weather research and forecasting)模式对南通一次极端大风过程进行诊断分析及数值模拟。分析了该个例发生的天气形势背景和系统的水平、垂直结构,探究大风天气成因,并进一步对比不同参数化方案的模...利用实况资料和再分析资料,结合WRF(weather research and forecasting)模式对南通一次极端大风过程进行诊断分析及数值模拟。分析了该个例发生的天气形势背景和系统的水平、垂直结构,探究大风天气成因,并进一步对比不同参数化方案的模拟效果。结果表明:1)大风过程发生在高空深厚冷涡和地面强暖湿低压的环流背景下,上空存在不稳定层结和不稳定能量的累积;雷暴大风在12—13时经历了发展、成熟、消散3个阶段,飑线以碎块型的方式形成。2)3种微物理方案中,MG方案模拟出更大面积的层云、强回波和极端大风,模拟的最大地面阵风为44.47 m·s^(-1)。Lin方案较好地模拟出飑线的演变过程和垂直结构特征,模拟的最强上升气流达23.55 m·s^(-1),下沉气流达-13.21 m·s^(-1)。3)水平方向上,雷暴大风附近存在成熟的飑线地面中尺度系统,地面存在深厚冷池出流、变压梯度大值区和冷锋过境,它们共同促进了地面大风的生成。4)垂直方向上,对流单体上空高层辐散、低层辐合,存在强上升气流和水汽潜热释放;后侧的干空气蒸发和粒子的拖曳加强下沉运动,配合地面冷池出流和辐散气流,造成了极端大风天气。展开更多
以往开展的基于长江流域WRF(Weather Research and Forecasting)模式的微物理过程方案参数化优选的研究,没有对长江中下游这一特定区域多个气象要素积云对流参数化方案进行优选。本研究在适合微物理过程、边界层等参数化方案的基础上,...以往开展的基于长江流域WRF(Weather Research and Forecasting)模式的微物理过程方案参数化优选的研究,没有对长江中下游这一特定区域多个气象要素积云对流参数化方案进行优选。本研究在适合微物理过程、边界层等参数化方案的基础上,选用长江中下游流域为研究对象,针对降水、气温进行三种积云对流参数化方案KF(Kain-Fritsch)、BMJ(Betts-Miller-Janjic)及GF(Grell-Freitas)的优选,并同时从不同海拔、水汽来源两个角度对比分析三种方案产生差异的原因,从而针对不同天气型选择合适的参数化方案。结果表明:(1)选取的三种积云对流参数化方案在降水和气温模拟结果表现不同。KF方案在降水模拟中表现较好,日降水模拟相关系数为0.73~0.77;GF方案在气温模拟中表现优异,日均气温模拟相关系数为0.71~0.77。(2)三种方案在不同海拔高程的表现差异明显,KF和BMJ方案较好地展现了武陵山—大巴山一带降水与地形的对应关系。在经度剖面上,KF方案2015、2017年6月的降水模拟误差分别为5.96%、6.06%。GF方案则对地形抬升作用的描述过于强烈,导致剖面降雨量变化幅度较大。(3)三种方案模拟结果的水汽来源有所不同,KF方案显示印度洋季风带来充沛水汽,水成物含量少,云水混合比集中,更适合长江中下游流域的降水模拟;GF方案则显示南海暖湿气流较强,水成物含量多,云系发展旺盛,更适合强对流天气频发地区的降水模拟。(4)不同水汽来源对三种积云对流参数化方案模拟结果的精度影响不大。尽管2017年6月较2015年6月受到来自西太平洋的水汽影响更大,但降水模拟结果仍显示KF方案表现最佳。展开更多
在全球变暖背景下,对东亚气候进行准确模拟以研究气候变化至关重要.参数化方案的选择对模式性能有重要影响.利用全球再分析资料驱动WRF(Weather Research and Forecasting)模式对2020年夏季CORDEX(Coordinated Regional Downscaling Exp...在全球变暖背景下,对东亚气候进行准确模拟以研究气候变化至关重要.参数化方案的选择对模式性能有重要影响.利用全球再分析资料驱动WRF(Weather Research and Forecasting)模式对2020年夏季CORDEX(Coordinated Regional Downscaling Experiment)东亚区域进行了分辨率为12.5 km的高分辨率多参数化组合模拟试验,通过设置不同的积云对流(CU)、微物理(MP)和边界层(PBL)方案的组合来研究参数化方案对东亚夏季区域气候模拟的影响.结果表明,2020年夏季降水模拟对积云对流方案最为敏感,其次是微物理方案,边界层方案的影响最小.通过与观测降水的比较,控制(CTL)试验的Modifed Tiedtke,Thompson和MYNN 2.5方案组合在所有试验中表现出最好的再现降水能力,或许可用于东亚夏季强降水的模拟.CU试验降水差异与低层环流偏差有关,积云方案KSAS,Grell-Freitas和BMJ明显的环流偏差是造成降水偏差的主要原因.不同MP试验的模拟降水受不同水成物粒子的垂直分布影响,液态粒子和雪粒子对降水有重要贡献.PBL试验通过边界层高度和地表潜热通量影响降水,发现通常更低的边界层高度和更多的潜热通量能模拟更多的降水.展开更多
基于高分辨率的天气预报模式(Weather Research and Forecasting Model,WRF)与海洋环流模式(Hybrid Coordinate Oceanic Circulation Model,HYCOM)耦合数值模拟,对比观测台风最佳路径数据集和PISTON(Propagation of Intraseasonal Tropi...基于高分辨率的天气预报模式(Weather Research and Forecasting Model,WRF)与海洋环流模式(Hybrid Coordinate Oceanic Circulation Model,HYCOM)耦合数值模拟,对比观测台风最佳路径数据集和PISTON(Propagation of Intraseasonal Tropical Oscillations)项目提供的浮标观测数据,通过敏感性试验评估三种微物理参数化方案对1822号超强台风“山竹(Mangkhut)”的路径、强度演变和上层海洋响应的影响.研究表明:海-气耦合模式能在一定程度上模拟台风的移动路径与强度特征,但在台风初期会出现对强度的高估.还能模拟台风造成的海表面温度和盐度空间分布的不对称性.与浮标观测数据相比,海-气耦合模式会略高估海洋冷却与盐度的增加幅度.微物理参数化方案对Mangkhut的模拟有一定影响,Morrison方案对最低平均海平面气压和10 m高度处最大风速的模拟误差较WSM6与Thompson方案低,但该方案会高估海洋表层冷却,因而对Mangkhut成熟到衰减初期的风速模拟偏低. Morrison方案对三小时累积降水量的模拟在Mangkhut前期大于WSM6方案,中后期小于WSM6方案,而与Thompson方案相比,整体相差不大.微物理参数化方案对海洋表面对台风响应的模拟有一定影响,但敏感性有限.海洋表面的热盐变化同时与台风强度和移速有关,海表面温度和海表面盐度的变化幅度都随台风强度的增大而增大,随着台风移速的增大而减小,而台风的强度与移速对于海表响应的影响存在一定的相关性.展开更多
WRF(weather research and forecasting)模式中参数化方案的选择与近地面风场的仿真模拟结果关系密切。为解决新疆北部不同地形地区风场模拟准确性的问题,采用WRF中尺度气象模式,探究4类参数化方案(边界层、微物理、陆面过程、近地面层...WRF(weather research and forecasting)模式中参数化方案的选择与近地面风场的仿真模拟结果关系密切。为解决新疆北部不同地形地区风场模拟准确性的问题,采用WRF中尺度气象模式,探究4类参数化方案(边界层、微物理、陆面过程、近地面层)以及次网格地形方案对新疆北部不同地形地区风场模拟结果的影响。结果表明:每组试验均能模拟出风速的变化趋势;陆面过程RUC(rapid update cycle)方案和微物理Lin(Purdue Lin)方案对平原地区模拟结果较好,陆面过程Noah方案和微物理WSM6(WRF single moment 6 class)方案对山区地形模拟结果较好,且对于平原和山谷地形,次网格地形方案对模拟地区均能起到较好的修正作用。展开更多
为了研究微物理参数化方案对珠江三角洲(简称珠三角)降水模拟的影响,利用WRF中尺度数值预报模式,在3 km模式分辨率下,在微物理方案为WSM6方案条件下,选用KF、BMJ、GD以及G3等四种积云参数化方案对2010年5月14日广东珠三角地区的一次暴...为了研究微物理参数化方案对珠江三角洲(简称珠三角)降水模拟的影响,利用WRF中尺度数值预报模式,在3 km模式分辨率下,在微物理方案为WSM6方案条件下,选用KF、BMJ、GD以及G3等四种积云参数化方案对2010年5月14日广东珠三角地区的一次暴雨过程进行了模拟试验。结果显示,KF方案对于降水带和降水量的模拟与实况较为一致。在积云参数化方案为KF条件下,分别选用Kessler、Lin et al、WSM 3、WSM5、Ferrier(New eta)和WSM6等6种微物理方案再次对这次暴雨过程进行模拟试验,模拟结果的对比分析表明:选用Lin et al微物理方案时,模式较好地模拟出了强降水雨带的位置和降水强度;而其他5种参数方案的模拟效果均不好,降水量明显偏小,雨带位置偏差较大;同时对低空急流、K指数和上升速度等物理量分析可知,Lin et al方案能较好地模拟出降水实况。展开更多
文摘利用实况资料和再分析资料,结合WRF(weather research and forecasting)模式对南通一次极端大风过程进行诊断分析及数值模拟。分析了该个例发生的天气形势背景和系统的水平、垂直结构,探究大风天气成因,并进一步对比不同参数化方案的模拟效果。结果表明:1)大风过程发生在高空深厚冷涡和地面强暖湿低压的环流背景下,上空存在不稳定层结和不稳定能量的累积;雷暴大风在12—13时经历了发展、成熟、消散3个阶段,飑线以碎块型的方式形成。2)3种微物理方案中,MG方案模拟出更大面积的层云、强回波和极端大风,模拟的最大地面阵风为44.47 m·s^(-1)。Lin方案较好地模拟出飑线的演变过程和垂直结构特征,模拟的最强上升气流达23.55 m·s^(-1),下沉气流达-13.21 m·s^(-1)。3)水平方向上,雷暴大风附近存在成熟的飑线地面中尺度系统,地面存在深厚冷池出流、变压梯度大值区和冷锋过境,它们共同促进了地面大风的生成。4)垂直方向上,对流单体上空高层辐散、低层辐合,存在强上升气流和水汽潜热释放;后侧的干空气蒸发和粒子的拖曳加强下沉运动,配合地面冷池出流和辐散气流,造成了极端大风天气。
文摘以往开展的基于长江流域WRF(Weather Research and Forecasting)模式的微物理过程方案参数化优选的研究,没有对长江中下游这一特定区域多个气象要素积云对流参数化方案进行优选。本研究在适合微物理过程、边界层等参数化方案的基础上,选用长江中下游流域为研究对象,针对降水、气温进行三种积云对流参数化方案KF(Kain-Fritsch)、BMJ(Betts-Miller-Janjic)及GF(Grell-Freitas)的优选,并同时从不同海拔、水汽来源两个角度对比分析三种方案产生差异的原因,从而针对不同天气型选择合适的参数化方案。结果表明:(1)选取的三种积云对流参数化方案在降水和气温模拟结果表现不同。KF方案在降水模拟中表现较好,日降水模拟相关系数为0.73~0.77;GF方案在气温模拟中表现优异,日均气温模拟相关系数为0.71~0.77。(2)三种方案在不同海拔高程的表现差异明显,KF和BMJ方案较好地展现了武陵山—大巴山一带降水与地形的对应关系。在经度剖面上,KF方案2015、2017年6月的降水模拟误差分别为5.96%、6.06%。GF方案则对地形抬升作用的描述过于强烈,导致剖面降雨量变化幅度较大。(3)三种方案模拟结果的水汽来源有所不同,KF方案显示印度洋季风带来充沛水汽,水成物含量少,云水混合比集中,更适合长江中下游流域的降水模拟;GF方案则显示南海暖湿气流较强,水成物含量多,云系发展旺盛,更适合强对流天气频发地区的降水模拟。(4)不同水汽来源对三种积云对流参数化方案模拟结果的精度影响不大。尽管2017年6月较2015年6月受到来自西太平洋的水汽影响更大,但降水模拟结果仍显示KF方案表现最佳。
文摘在全球变暖背景下,对东亚气候进行准确模拟以研究气候变化至关重要.参数化方案的选择对模式性能有重要影响.利用全球再分析资料驱动WRF(Weather Research and Forecasting)模式对2020年夏季CORDEX(Coordinated Regional Downscaling Experiment)东亚区域进行了分辨率为12.5 km的高分辨率多参数化组合模拟试验,通过设置不同的积云对流(CU)、微物理(MP)和边界层(PBL)方案的组合来研究参数化方案对东亚夏季区域气候模拟的影响.结果表明,2020年夏季降水模拟对积云对流方案最为敏感,其次是微物理方案,边界层方案的影响最小.通过与观测降水的比较,控制(CTL)试验的Modifed Tiedtke,Thompson和MYNN 2.5方案组合在所有试验中表现出最好的再现降水能力,或许可用于东亚夏季强降水的模拟.CU试验降水差异与低层环流偏差有关,积云方案KSAS,Grell-Freitas和BMJ明显的环流偏差是造成降水偏差的主要原因.不同MP试验的模拟降水受不同水成物粒子的垂直分布影响,液态粒子和雪粒子对降水有重要贡献.PBL试验通过边界层高度和地表潜热通量影响降水,发现通常更低的边界层高度和更多的潜热通量能模拟更多的降水.
文摘基于高分辨率的天气预报模式(Weather Research and Forecasting Model,WRF)与海洋环流模式(Hybrid Coordinate Oceanic Circulation Model,HYCOM)耦合数值模拟,对比观测台风最佳路径数据集和PISTON(Propagation of Intraseasonal Tropical Oscillations)项目提供的浮标观测数据,通过敏感性试验评估三种微物理参数化方案对1822号超强台风“山竹(Mangkhut)”的路径、强度演变和上层海洋响应的影响.研究表明:海-气耦合模式能在一定程度上模拟台风的移动路径与强度特征,但在台风初期会出现对强度的高估.还能模拟台风造成的海表面温度和盐度空间分布的不对称性.与浮标观测数据相比,海-气耦合模式会略高估海洋冷却与盐度的增加幅度.微物理参数化方案对Mangkhut的模拟有一定影响,Morrison方案对最低平均海平面气压和10 m高度处最大风速的模拟误差较WSM6与Thompson方案低,但该方案会高估海洋表层冷却,因而对Mangkhut成熟到衰减初期的风速模拟偏低. Morrison方案对三小时累积降水量的模拟在Mangkhut前期大于WSM6方案,中后期小于WSM6方案,而与Thompson方案相比,整体相差不大.微物理参数化方案对海洋表面对台风响应的模拟有一定影响,但敏感性有限.海洋表面的热盐变化同时与台风强度和移速有关,海表面温度和海表面盐度的变化幅度都随台风强度的增大而增大,随着台风移速的增大而减小,而台风的强度与移速对于海表响应的影响存在一定的相关性.
文摘WRF(weather research and forecasting)模式中参数化方案的选择与近地面风场的仿真模拟结果关系密切。为解决新疆北部不同地形地区风场模拟准确性的问题,采用WRF中尺度气象模式,探究4类参数化方案(边界层、微物理、陆面过程、近地面层)以及次网格地形方案对新疆北部不同地形地区风场模拟结果的影响。结果表明:每组试验均能模拟出风速的变化趋势;陆面过程RUC(rapid update cycle)方案和微物理Lin(Purdue Lin)方案对平原地区模拟结果较好,陆面过程Noah方案和微物理WSM6(WRF single moment 6 class)方案对山区地形模拟结果较好,且对于平原和山谷地形,次网格地形方案对模拟地区均能起到较好的修正作用。
文摘为了研究微物理参数化方案对珠江三角洲(简称珠三角)降水模拟的影响,利用WRF中尺度数值预报模式,在3 km模式分辨率下,在微物理方案为WSM6方案条件下,选用KF、BMJ、GD以及G3等四种积云参数化方案对2010年5月14日广东珠三角地区的一次暴雨过程进行了模拟试验。结果显示,KF方案对于降水带和降水量的模拟与实况较为一致。在积云参数化方案为KF条件下,分别选用Kessler、Lin et al、WSM 3、WSM5、Ferrier(New eta)和WSM6等6种微物理方案再次对这次暴雨过程进行模拟试验,模拟结果的对比分析表明:选用Lin et al微物理方案时,模式较好地模拟出了强降水雨带的位置和降水强度;而其他5种参数方案的模拟效果均不好,降水量明显偏小,雨带位置偏差较大;同时对低空急流、K指数和上升速度等物理量分析可知,Lin et al方案能较好地模拟出降水实况。
