中尺度模式分辨率对淮河流域异常暴雨过程模拟的影响.pdf

中尺度模式分辨率对淮河流域异常暴雨过程模拟的影响 1) 2) 邓莲堂 史学丽 1) 国家气象中心 2) 国家气候中心 中国气象局 北京 100081 摘 要 本文主要利用NCAR 和NOAA 的新一代中尺度模式WRF Weather Research and Forecast 对2003 年7 月1- 10 日期间发生在我国淮河流域的2 次异常持续的暴雨过程进行数值模拟试验 并研究了采用 不同空间分辨率对模拟结果的影响 研究结果表明 WRF 模式很好地再现了研究时段的平均降水形势 以及其中的2 次暴雨天气过程 对于区域平均的降水 气压以及水平风场等要素也有合理地模拟 不同 的分辨率对于环流形势场的模拟有影响 而对于地面量 尤其是降水 模拟的影响更明显 关键词 WRF 模式 暴雨过程 分辨率 淮河流域 1 前言 随着计算机技术的飞速发展和观测资料的日益丰富 中尺度模式的发展亦日趋成熟 并且越来越成 为一个重要的研究和应用手段 模式的发展不仅体现在分辨率不断提高 从几百公里到几十公里 乃至 几公里 非静力框架的应用和四维资料同化等方面 还体现在模式对于物理过程的描述也越来越详细 和复杂逼真 尤其是对于中尺度大气系统发生和发展至关重要的有关水汽相变的微物理过程 对流参数 化 长波短波辐射 行星边界层和陆面过程等 模式中包括的可供选择的参数化方案也越来越多 因此 中尺度模式广泛应用于各种中尺度天气系统和区域气候的研究和预测 航空航海天气条件保障 空气质 量和大气化学研究 等等[1-3] 鉴于这种日趋增加的应用需求 在发展了广泛使用的中尺度模式 MM4 和 MM5 之后 美国大气研究中心(NCAR)和大气海洋局 NOAA 等多家研究部门及大学联合开发了 新一代中尺度数值模式WRF 并希望以此取代和更新目前存在的中尺度模式 如NCAR 的MM4/MM5 NCEP 的ETA 和NOAA/FSL 的RUC 数值模拟和预报系统[4] 对于有限区域的中尺度模式来说 模拟和预报研究中仍然存在一些问题 例如分辨率 物理过程以 [5] 及边界嵌套等问题 尤其是水平分辨率 它在很大程度上影响着局地要素 尤其是降水 对流等 值 的分布及强度 以及局地系统的发展 尤其对高山峡谷流域地区和极端强度的局地降水预报 分辨率成 为一个关键的因素 如果模式所采用的水平分辨率太低 则往往不能够预报出流域降水的分布特点和强 度 甚至会对极大强度的局地降水出现完全漏报情况 因此本文将利用WRF 模式 对2003 年7 月1- 10 日发生在淮河流域的异常暴雨过程进行模拟 以研究采用不同水平分辨率对模式结果的影响 在我国已经有一些利用WRF 模式对我国的天气特征进行数值试验的研究 例如孙健等 2003 利 用WRF 模式和MM5 分别对1998 年发生在华南 淮河流域和长江流域的三次暴雨过程进行了对比分析 结果表明WRF 模式在天气系统的模拟和降水落区等方面要优于MM5[6] 陈炯等 2003 研究了WRF 模式对2003 年7 月8- 11 日的降雨过程进行模拟 比较了不同的边界层参数化方案的模拟结果 结果表 [7] 明采用MYJ 方案的模拟结果与实况更为接近 但是上述研究中 WRF 模式都是针对某一次暴雨过程 进行研究 积分时间不太长 而且采用一种分辨率 因此本文除了考察WRF 模式对于淮河流域连续2 次暴雨过程的模拟能力外 还将考察不同水平分辨率对模拟效果的影响 我们的最终目的是用气候版本 的WRF 模式进行较长时间的积分试验 因此本文作为研究的开始 着重考察对于中国地区2003 年夏 季的暴雨过程而言较好的模式参数设置 从而为下一步的工作做准备 本文的第二部分将介绍WRF 模式系统的有关情况 第三部分主要介绍数值试验设计 第四部分是 2003 年7 月份暴雨形势的介绍 模式结果的分析研究在第五部分 最后是本文的结论