3. 三维云模式.ppt

第三章 对流云数值模拟 3.2 三维云模式概述 七. 对流云宏观特征小结 垂直厚度H与水平宽度L具有同一量级 尺度从几百米到十几km 3.2 概述 二、大气所三维冰雹云模式 3.3 三维雹云数值模式的 动力学框架 一、模式控制方程组 二、湍流参数化——次网格尺度混合项D 三、边界条件 四、初始条件 3.5 该模式程序结构和运行方法 2.2 模式控制试验 中科院大气所三维完全弹性强风暴模式 (IAP-CSM3D) 包含了水汽、云水、雨水、冰晶、雪、霰、冻滴和冰雹等8种水物质的微物理过程, 各类粒子的数浓度分布密度函数用Gamma函数表达 双参数，既预报水质粒的比质量，也预报比数浓度 2.2 模式控制试验-模拟方案设计 △x= △y=1.0km, △z=0.5km, △t=5s, △t’=1s Domain: 200km×200km×22km T=360min 最大云滴数浓度 (unit:cm-3) Ctl 600 (M.O.Andreae等, science,2004,亚马逊地区) 2.2 模式控制试验 二、运行方法 第一步：准备好探空资料（indata,wind），设 定格点数（domain.DEF） 对流扰动等参数（model.input） 第二步：把include文件、主程序和所有有关子程序编译、链接、运行 第三步：处理输出结果dname所对应的文件 Tiwi岛 (130.0-131.55?E， 11.16-11.95?S ) 由两块相对平坦的小岛组成，海拔最高为120米。Tiwi岛东西长约150km，南北约50km。岛上大多数区域覆盖着桉树林和红树林。 湿季里，对流频繁 3.6 所模拟强风暴的大体情况 2.2 模式控制试验 强雷暴在地方时14:20达到最强,中心54-58dBz,右边的单体很快消散 11:30 , 出现初始回波 见CooK(2004) 17时对流云主体消失 卷云持续到19时以后 2003年11月23日 18时的红外卫星云图. 伸展约300km 图2 对流云主体移动方向和云砧伸展方向 Fig.2 Directions of the storm motion and cirrus outflow Australia 图1 2003年11月23日飞机观测飞行路线图 Fig. 1 Location of Tiwi Islands and the flight tracks on 23rd November 2002 本文修改了初始扰动方案 雷达反射率因子的计算方法 在不同高度上,含水量的水平起伏不一样, 云的下部变化小,而云的中上部变化大 值得一提的是 对流云中含水量的空间分布是十分复杂的.发展旺盛的对流云中常有多个极大值中心,最大值中心未必位于云中心,有时在云边缘含水量可急剧增加到很大. 2. 生命期 几min到几h 3. 气流 包含有系统性上升气流区,系统性上升气流区,湍流区. 上升气流区和下沉气流区的水平尺度众数为1-2km 垂直气流的平均值一般为几米/秒,最大垂直速度可达30-40米/秒, 甚至也出现过63米/秒 的最大上升气流速度 一般来说,上升速度随高度的分布曲线近似为抛物线型 积云中的湍流交换系数达102m2/s 一般来说, 温度的正距平和上升运动配置在一起,负距平则和下沉运动相联系.正,负距平可达甚至超过4℃ 4. 温度 对流云内温度的垂直递减率比湿绝热递减率要大,它与云外的空气温度递减率相近 5. 含水量 平均值约为几g.m-3, 最大可超过10 g.m-3 云数值模拟最早可追溯到五十年代中期, 建立了各种一维、二维云模式。 直到70年代以后随着计算机性能的提高，三维云模式才得以建立。 一、国内著名三维云模式: 1、中科院大气所 孔凡铀1990：完全弹性三维冷云单参数模式 洪延超1998：三维弹性冰雹云催化模式 在以上模式基础上，对云微物理过程的处理进行了改进，并结合进催化剂的核化过程，可以用来研究催化防雹技术。 郭学良2001：三维冰雹分档强对流云模式 2、中国气象科学研究院 刘玉宝1992：双向套网格、变网格距准弹性中β-γ大气模式 胡志晋2000：三维层状云模式 胡志晋2000：三维对流云模式 3、总参大气所 许焕斌等1990：三维冰雹云模式 这门课里主要以大气所的三维冰雹云模式为例， 学习三维云模式的运转和结果分析 1998年洪延超研究员保留孔的对流云模式中 的动力学框架（包括初始条件、边界条件、启动 云发展方法在内），对云微物