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WRF 微物理方案对四川一次强降水模拟的影响
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陈功 ,廖捷 ,孙凌
1、中国气象局成都高原气象研究所,四川成都,610072
2、成都信息工程学院大气探测学院,四川成都,610225
摘 要
云物理过程是中尺度数值模式中最重要的非绝热加热物理过程之一,成云降雨过程发生以后通过感热、
潜热和动量输送等反馈作用影响大尺度环流,并在决定大气温度、湿度场的垂直结构中起着关键作用,也
是人们最为关心的降水预报的关键所在。因此在中尺度数值天气预报模式当中,更加准确的描述云物理过
程将能够很大程度上提高模式预报降水能力。本文利用了WRF模式,对2010年7月14-18 日四川一次强降水
过程进行了三组数值模拟实验,每组实验采用了不同的微物理参数化方案,特别选取了WRF模式3.0版本以
后更新加入的三种微物理过程参数话方案,包括(1)WDM6方案(2 )New Thompson方案(3 )SBU-YLIN
方案,在其他参数设置均相同的情况下,首先详细分析了在整个降水过程的各个阶段,三种方案下模式模
拟的结果与实况的差异,以及三种方案结果之间的差异。认为在降水初期,WDM6方案的模拟结果对比实
况来看盆地东部降水中心偏南,而New Thompson方案和SBU-YLin方案模拟的雅安地区降水中心强度和范
围都过大,但对于盆地东部的降水中心模拟较好,New Thompson方案对广元地区的降水模拟较实况偏弱。
总体看来,New Thompson方案和SBU-YLin效果相当,WDM6略差。在大范围降水产生的时期,三种方案
模拟的效果与实况都非常接近,只是各方案对乐山宜宾一线雨带的模拟都有不同程度的加强,使得这一线
成了整个区域的最强的中心,其中SBU-YLin方案加强最大,New Thompson方案次之,而实际过程中这一
时期最强中心还是在川东北一带。WDM6方案模拟降水强度与实况最为接近,但中心偏东。其中7月16 日18
时-7月17 日06时是各方案模拟效果最好的一个时段。总体看来,三种方案给出的的模拟结果相差并不大,
较难得出哪种方案的结果最好的结论,但可以初步看出,对于本次降水的模拟来讲,WDM6方案模拟降水
的量级是比较好的,较少出现模拟过强的现象,而SBU-YLin方案通常来说降水中心强度都要大过实际;从
降水落区上来看,SBU-YLin方案的表现较好,WDM6方案则有一定偏差。在这两方面New Thompson方案
都介于以上两方案之间。最后初步分析了各方案模拟所得的水相参量,主要包括水汽、云水、云冰、雨、
雪和霰粒子的混合比,认为造成各方案之间降水差异的原因,主要是各方案处理云水粒子的差别造成。
关键词:微物理过程,水相参量,强降水,数值模拟,WRF
1 引 言
云物理过程是中尺度数值模式中最重要的非绝热加热物理过程之一,成云降雨过程发生
以后通过感热、潜热和动量输送等反馈作用影响大尺度环流,并在决定大气温度、湿度场的
垂直结构中起着关键作用,也是人们最为关心的降水预报的关键所在[1] 。因此在中尺度数值
天气预报模式当中,更加准确的描述云物理过程将能够很大程度上提高模式预报降水能力。
中尺度数值模式当中描述云物理过程的参数化方案有积云对流方案和微物理方案,积云对流
参数化主要是由于积云对流过程小于模式网格作所能分辨的尺度,不能够直接计算,而为微
物理方案则是直接计算网格尺度上的各种物理参量,目前模式通常采用嵌套技术模拟,每重
区域所采用的分辨率不同,因此通常两种云物理方案会综合使用,对于模拟时采用小于等于
3 km 的网格距,则必须采用微物理方案。目前一些研究认为,对于降水过程的模拟,最敏
感的是对流方案,对于弱降水边界层和微物理方案的敏感性是相当的,而对于强降水,微物
本文得到川气课题2011-青年-02与成都高原气象研究所开放基金的资助
作者简介:陈功,硕士,主要从事高原天气研究。E-mail:chengong_2008@
[2]
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