不同云微物理和积云对流参数化方案对“7.21”北京特大暴雨模拟的对比试验

发布时间：2020-07-10 17:04

【摘要】：本文利用高分辨率中尺度模式WRFV3.5.1版本,通过改变17种云微物理过程参数化方案对2012年7月21日-22日北京特大暴雨过程进行了对比试验,评估各组试验对“7.21”北京特大暴雨过程的模拟能力,并讨论各方案模拟差异的原因。在挑选出最优云微物理参数化方案的基础上,比较KF、BMJ、GD、SAS这四种不同积云对流参数化方案对降水模拟的影响,研究各方案对流激发的时间和空间分布特征,各基本物理量的差异以及对流降水和层云降水对降水模拟的影响。模拟结果表明,不同云微物理方案对不同量级降水的模拟效果各有优势。NSSL 1-momlfo方案对中雨和大暴雨两个等级降水的模拟效果最好,降水中心值最接近实况；Eta (Ferrier)和Kessler方案分别对大雨和暴雨等级降水的模拟效果最好。总体上,能够较好地模拟出本次特大暴雨过程的方案依次为NSSL 1-mom、NSSL 1-momlfo和Milbrandt 2-mom方案,而WDM6方案的模拟效果最差。云中水成物演变特征表明,模拟较好的方案中液态水、云冰和霰的含量较多且随时间演变与地面降水强度的变化相一致。另外,模拟较好的方案中冰相粒子多,过冷水的范围大且含量高,有利于各相态粒子相互转化,促进冰相过程发展,致使降水量增多。集合平均的结果可以产生较稳定的预报结果,降低方案成员的不确定性。不同积云对流参数化方案对强降水中心的模拟有着重要影响,KF方案的模拟效果较好,暴雨雨带位置与实况接近,强度也吻合。BMJ方案夸大了强降水区的范围和强度。而GD方案和SAS方案模拟效果较差,基本没有模拟出强降水中心,大暴雨雨带分布零散,TS评分较低。各方案的初始对流激发状态以及时间演变过程显著不同,预报对流激发的时间也不同。总体上,KF方案能较好地模拟对流的触发,在强降水发生时,大暴雨上空有强上升运动,水汽条件较好。同时,KF方案和BMJ方案的深对流区降水效率较高,而SAS方案基本均为层云区域,无法模拟出强降水中心。
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P458.121.1

【参考文献】

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本文编号：2749204