CAMS复杂云微物理方案与GRAPES模式耦合的数值试验.pdfVIP

第19卷3期 应用气象学报 V01．19．No．3 OFAPPLIEDMETEOROLOGICALSCIENCE 2008年6月 JOURNAL 2008 June CAMS复杂云微物理方案与GRAPES 模式耦合的数值试验+ 孙 晶1’ 楼小凤1’ 胡志晋1’ 沈学顺2) 1’(中国气象科学研究院中国气象局人工影响天气中心中国气象局云雾物理重点开放实验室，北京100081) 2’(中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京100081) 摘 要 CAMS复杂云微物理方案是混合相双参数方案，包括11个云物理变量和31个云物理过程，能够同时预报水 成物的比质量和数浓度。通过在GRAPES非静力中尺度模式中增加预报量并修改相关程序后，实现了二者的耦 合，耦合后模式运行稳定。选取2005年8月15—17日我国华北地区一次暴雨过程，利用耦合后的模式进行48h 模拟试验，同时还选取了GRAPES模式中其他3个比较复杂的微物理方案进行模拟，着重分析了降水和水成物分 布的模拟结果。研究结果表明：CAMS方案能够模拟出与实测相接近的雨带分布特征，并且对降水演变的模拟结 果与其他方案比较一致，对暴雨中心位置的模拟有待改进。CAMS方案模拟的水成物垂直分布与其他方案相比具 有相似的总体特征，各相态粒子的量级和分布合理，不同方案的结果在量值上有所差别。个例分析结果显示出 CAMS方案对降水和水成物的分布能够合理描述。今后应通过更多个例进行更为精细的模拟试验，对新方案进行 检验。 关键词：微物理方案；GRAPES模式；水成物 量管理方式采用变量注册表机制，这些设计都避免 引 言 了以往程序编写过程中因变量增减而带来的大量工 作，极大方便了新的物理方案与模式之间相互耦合。 为了提高我国数值天气预报水平，加快我国数 中尺度模式中描述湿物理过程的方案主要有对 值预报研究与业务的发展，我国科学家从2001年开流参数化方案和云微物理方案L3j。对流参数化方案 始自主研制新一代数值预报模式GRAPES(Global／处理的是次网格尺度降水过程，云微物理方案是直 AssimilationandPrediction Regional System)。接在格点上计算网格尺度降水。随着模式分辨率的 提高，当模式网格距达到可以分辨积云对流的尺度 GRAPES模式是全球／区域同化预报系统，是集常规 与非常规变分同化、静力平衡与非静力平衡、全球与 时，云微物理方案对描述云和降水物理过程的作用 区域模式、科研与业务应用、串行与并行计算、标准 变得更为重要，它可能模拟出几公里的对流单体及 化与模块化程序、理想试验与实际预报等为一体，中 其组成的各种中尺度对流云系[4-7]。显式方案根据 小尺度与大尺度通用的先进数值预报系统…。 包括的云微物理过程的复杂程度和模式预报变量的 GRAPES模式采用半隐式半拉格朗日时空分离技不同，可以分为暖云方案、简单冰相方案和复杂冰相 术，水平方向采用Arakawa—C网格格点，垂直方向采方案旧J。复杂冰相方案由于其考虑了比较全面和详 细的微物理过程，更加适用于在多方面研究领域中 用Charney—Phillips非均匀跳层设计。该模式软件 具有模块化、标准化、并行化的特点，具有高可移植 发挥作