不同微物理参数化方案对降雨数值模拟的影响试验——以北京为例
发布时间：2022-01-15 00:54
城市暴雨预报对防洪排涝具有重要意义。基于中尺度数值天气预报模型WRF,构建北京市暴雨模拟模型,采用13种微物理参数化方案,对2007年8月1日下午至8月2日凌晨的暴雨过程进行了模拟试验。结果表明,对该场降雨,Kessler方案模拟得到的面平均降雨量与实测值最接近;WSM5方案模拟得到的面平均降雨过程与实测过程吻合最好;累积降雨高值区域落区模拟和最大1h降雨强度模拟,Milbrandt方案表现最好;综合考虑降雨量、降雨过程、累积降雨高值区域落区范围和最大1h降雨强度指标,Milbrandt和Thompson方案表现最好。此外,相比单矩方案,采用多矩方案可能会提高对微物理过程的描述精度。研究结果对北京市暴雨预报具有一定参考意义。
【文章来源】：水文. 2020,40(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
研究区域范围及DEM
图3为13个方案计算得到的累积降雨量面分布。各方案模拟得到的降雨落区范围基本一致，大体集中于从北到南的一个条带区域，且南、北各有一个降雨中心，与实测结果基本吻合，累积雨量范围位于0～80mm，但不同方案模拟得到的不同量级降雨范围和分布情况不尽相同。各方案预报结果累积降雨分布的TS、BS、FAR、POFD和POD指标（这里以35mm为阈值进行说明）如表5所示。对累积降雨35mm以上区域，TS表现最好的是Milbrandt方案，预报雨区范围跟实测匹配度达35%，其次是Kessler和Eta Ferrier方案，分别为31%和30%。BS得分最高（雨区面积最接近）的为Kessler和Lin方案，其中Kessler方案预报35mm以上区域的面积跟实测几乎一样。FAR最低的是Milbrandt方案，仅22%,WSM6方案最高，达82%。POFD最小的是WSM3和Milbrandt方案，POD最大的是Kessler、Eta Ferrier和Milbrandt方案。对同一个指标以不同量级的累积降雨为阈值进行统计和对比，分析不同参数化方案对不同量级累积降雨的模拟效果。选择的几个累积降雨级别分界点分别为1mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm和40mm。其中1mm作为“晴雨”预报的分界阈值。限于篇幅，只列出TS得分的统计结果（见表6和图4）。
对城市防洪以及很多其他应用（如水文模型、污染物冲刷等）而言，降雨强度是一个很重要的指标。本文计算了各参数化方案模拟得到的各站最大小时雨强，与实测的最大小时雨强（93mm/h）偏差及偏差百分比，以及187个站模拟得到的最大1h雨强和实测最大1h雨强的相关系数CC2（见表7）。从表7中可见，Thompson方案得到的单站最大小时雨强最大，约76mm，与实测最大小时雨强最接近，误差在20%以内；其次是Kessler方案，误差不到25%；最差的是WSM3方案，误差近70%。从相关系数来看，模拟最大1h雨强和实测最大1h雨强相关系数最高的为Milbrandt方案，达到了0.4，其次为Thompson方案（0.37）。3.5 综合评价指标
【参考文献】：
期刊论文
[1]两类双参数云微物理方案对夏季强降水事件模拟能力的对比研究[J]. 王文君,朱彬,杨素英,陆其峰,刘宁薇,李岩,王梓航. 大气科学学报. 2018(06)
[2]WRF单柱模式中单参数方法对热带对流模拟能力的影响[J]. 梅海霞,沈新勇,王卫国,黄小梅. 气候与环境研究. 2015(06)
[3]8.19华北暴雨模拟中微物理方案的对比试验[J]. 马严枝,陆昌根,高守亭. 大气科学. 2012(04)
[4]WRF微物理方案对四川一次强降水模拟的影响[J]. 陈功,廖捷,孙凌. 高原山地气象研究. 2012(01)
硕士论文
[1]中尺度模式中不同微物理方案对强降水预报的影响[D]. 牛俊丽.中国气象科学研究院 2007
本文编号：3589564
【文章来源】：水文. 2020,40(05)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
研究区域范围及DEM
图3为13个方案计算得到的累积降雨量面分布。各方案模拟得到的降雨落区范围基本一致，大体集中于从北到南的一个条带区域，且南、北各有一个降雨中心，与实测结果基本吻合，累积雨量范围位于0～80mm，但不同方案模拟得到的不同量级降雨范围和分布情况不尽相同。各方案预报结果累积降雨分布的TS、BS、FAR、POFD和POD指标（这里以35mm为阈值进行说明）如表5所示。对累积降雨35mm以上区域，TS表现最好的是Milbrandt方案，预报雨区范围跟实测匹配度达35%，其次是Kessler和Eta Ferrier方案，分别为31%和30%。BS得分最高（雨区面积最接近）的为Kessler和Lin方案，其中Kessler方案预报35mm以上区域的面积跟实测几乎一样。FAR最低的是Milbrandt方案，仅22%,WSM6方案最高，达82%。POFD最小的是WSM3和Milbrandt方案，POD最大的是Kessler、Eta Ferrier和Milbrandt方案。对同一个指标以不同量级的累积降雨为阈值进行统计和对比，分析不同参数化方案对不同量级累积降雨的模拟效果。选择的几个累积降雨级别分界点分别为1mm、5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm和40mm。其中1mm作为“晴雨”预报的分界阈值。限于篇幅，只列出TS得分的统计结果（见表6和图4）。
对城市防洪以及很多其他应用（如水文模型、污染物冲刷等）而言，降雨强度是一个很重要的指标。本文计算了各参数化方案模拟得到的各站最大小时雨强，与实测的最大小时雨强（93mm/h）偏差及偏差百分比，以及187个站模拟得到的最大1h雨强和实测最大1h雨强的相关系数CC2（见表7）。从表7中可见，Thompson方案得到的单站最大小时雨强最大，约76mm，与实测最大小时雨强最接近，误差在20%以内；其次是Kessler方案，误差不到25%；最差的是WSM3方案，误差近70%。从相关系数来看，模拟最大1h雨强和实测最大1h雨强相关系数最高的为Milbrandt方案，达到了0.4，其次为Thompson方案（0.37）。3.5 综合评价指标
【参考文献】：
期刊论文
[1]两类双参数云微物理方案对夏季强降水事件模拟能力的对比研究[J]. 王文君,朱彬,杨素英,陆其峰,刘宁薇,李岩,王梓航. 大气科学学报. 2018(06)
[2]WRF单柱模式中单参数方法对热带对流模拟能力的影响[J]. 梅海霞,沈新勇,王卫国,黄小梅. 气候与环境研究. 2015(06)
[3]8.19华北暴雨模拟中微物理方案的对比试验[J]. 马严枝,陆昌根,高守亭. 大气科学. 2012(04)
[4]WRF微物理方案对四川一次强降水模拟的影响[J]. 陈功,廖捷,孙凌. 高原山地气象研究. 2012(01)
硕士论文
[1]中尺度模式中不同微物理方案对强降水预报的影响[D]. 牛俊丽.中国气象科学研究院 2007
本文编号：3589564
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