三种边界层参数化方案对强对流天气模拟结果影响的数值试验
发布时间：2021-01-22 05:50
本文利用常规气象观测资料、多普勒天气雷达资料、卫星产品和中国自动气象站与CMORPH降水融合产品,分别采用耦合MRF、UW、YSU边界层参数化方案的WRF中尺度数值模式对地形下垫面相对单一的浙江地区一次强对流天气及发生在地形下垫面较为复杂的甘肃地区一次强对流天气过程进行数值模拟。通过数值试验及对比分析,研究了三种边界层方案对两次对流降水触发机制、对流系统宏微观演变特征及降水机理模拟结果的影响,结果表明:不同边界层方案模拟的对流云宏微观特征存在差异。对浙江个例来说,YSU、MRF方案模拟雷达回波演变特征与实况较为吻合,高低空流场配置及水汽输送条件较好,降水强度较强。浙江个例的YSU、MRF方案模拟结果中,大量云水在强上升气流输送下形成过冷云水,霰与充足过冷云水碰冻导致霰粒子比含水量较高,使得霰融化生成雨水过程较强。UW方案模拟得到的对流雷达回波与实况偏差较大,原因在于该方案模拟的对流宏观触发条件较差。UW方案模拟得到的对流云中过冷水含量较低,导致霰粒子增长有限,霰粒子融化生成雨水较少。甘肃个例中,三种边界层方案均能模拟出对流云发展、成熟及消散阶段特征。其中,MRF、UW方案模拟的对流宏观...
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
009年11月9日00时(UTC)高度场（实线，间距为4hPa）、温度场（虚线，间距为4℃）
浙江地区模拟区域（A：杭州市；B：绍兴市；C：金华市）
图 3-5 2009 年 11 月 9 日 6:00 时、07:50 时、10:50 时及 12:00 时模拟和实况的组合雷达反射率（a1~a4）MRF；（b1~b4）UW；（c1~c4）YSU；（d1~d4）实况3.3 对流形成的宏观物理机制分析3.3.1 边界层高度不同边界层参数化方案计算边界层高度的方法不一，MRF、YSU 方案均是通过临界理查逊数法确定边界层高度，而 UW 方案计算的边界层高度则是由湍流动能廓线决定。图 3-6 为耦合三种边界层方案模式输出（累积降水图中标出的矩形区域）以及通过统一算法计算得到的区域平均边界层高度时间序列图。由图 3-6 可见不同边界层方案模拟输出的边界层高度相差甚远。本文统一用临界理查森数法来确定边界层高度[74]。计算总体理查森数的公式为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于WRF模式和CloudSat卫星资料对黄淮下游一次强对流天气过程的诊断分析和数值模拟[J]. 况祥,银燕,陈景华,肖辉. 气象科学. 2018(03)
[2]不同边界层方案对一次西南涡暴雨过程模拟的对比试验[J]. 吴秋月,华维,胡垚,范广洲. 长江流域资源与环境. 2018(05)
[3]不同边界层参数化方案对一次梅雨锋暴雨过程湍流交换特征模拟的影响[J]. 沈新勇,马铮,郭春燕,李小凡. 热带气象学报. 2017(06)
[4]WRF模式对高影响浙江型台风微物理和边界层参数化方案的优化试验[J]. 徐亚钦,翟国庆,李国平,余贞寿,严红梅. 热带气象学报. 2017(02)
[5]“7.18”山东暴雨过程分析III:WRF模式边界层参数化方案对物理量场的影响[J]. 谭伟才,文映方,李启华. 安徽农业科学. 2016(20)
[6]WRF模式多种边界层参数化方案对四川盆地不同量级降水影响的数值试验[J]. 高笃鸣,李跃清,蒋兴文,李娟,吴遥. 大气科学. 2016(02)
[7]边界层方案对WRF3D模式夏季降水预报的影响分析[J]. 许建玉,刘羽. 暴雨灾害. 2016(01)
[8]中尺度数值大气模式WRF在水文气象领域的研究[J]. 田济扬,刘佳,李传哲,于福亮. 南水北调与水利科技. 2015(06)
[9]北京及周边城市气溶胶污染对城市降水的影响[J]. 陈卫东,付丹红,苗世光,张亦洲. 科学通报. 2015(22)
[10]两种边界层参数化方案对WRF模拟青藏高原2013年夏季降水的影响[J]. 吴遥,李跃清,蒋兴文,黄小梅,高笃鸣. 高原山地气象研究. 2015(02)
博士论文
[1]降水粒子谱分布特征对我国东部一次超级单体龙卷过程的影响研究[D]. 郑凯琳.南京大学 2013
硕士论文
[1]CCN浓度对华东地区夏冬两次暴雨过程影响的数值模拟和诊断分析[D]. 靳奎峰.南京信息工程大学 2017
[2]降水粒子谱形参数对江淮强对流天气影响的数值研究[D]. 王琼.南京信息工程大学 2017
[3]青藏高原东部和四川盆地强对流降水的数值模拟[D]. 马恩点.南京信息工程大学 2017
[4]北极大气边界层高度和地表能量平衡的气候特征分析[D]. 朱芳泽.南京信息工程大学 2017
[5]边界层参数化方案对暴雨模拟结果的影响研究[D]. 周彦均.南京信息工程大学 2015
[6]江苏地区一次大雾天气的诊断分析与数值模拟研究[D]. 陈光.南京航空航天大学 2012
[7]青藏高原东南部WRF边界层模拟与观测对比探讨研究[D]. 王寅钧.南京信息工程大学 2011
本文编号：2992685
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
009年11月9日00时(UTC)高度场（实线，间距为4hPa）、温度场（虚线，间距为4℃）
浙江地区模拟区域（A：杭州市；B：绍兴市；C：金华市）
图 3-5 2009 年 11 月 9 日 6:00 时、07:50 时、10:50 时及 12:00 时模拟和实况的组合雷达反射率（a1~a4）MRF；（b1~b4）UW；（c1~c4）YSU；（d1~d4）实况3.3 对流形成的宏观物理机制分析3.3.1 边界层高度不同边界层参数化方案计算边界层高度的方法不一，MRF、YSU 方案均是通过临界理查逊数法确定边界层高度，而 UW 方案计算的边界层高度则是由湍流动能廓线决定。图 3-6 为耦合三种边界层方案模式输出（累积降水图中标出的矩形区域）以及通过统一算法计算得到的区域平均边界层高度时间序列图。由图 3-6 可见不同边界层方案模拟输出的边界层高度相差甚远。本文统一用临界理查森数法来确定边界层高度[74]。计算总体理查森数的公式为：
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于WRF模式和CloudSat卫星资料对黄淮下游一次强对流天气过程的诊断分析和数值模拟[J]. 况祥,银燕,陈景华,肖辉. 气象科学. 2018(03)
[2]不同边界层方案对一次西南涡暴雨过程模拟的对比试验[J]. 吴秋月,华维,胡垚,范广洲. 长江流域资源与环境. 2018(05)
[3]不同边界层参数化方案对一次梅雨锋暴雨过程湍流交换特征模拟的影响[J]. 沈新勇,马铮,郭春燕,李小凡. 热带气象学报. 2017(06)
[4]WRF模式对高影响浙江型台风微物理和边界层参数化方案的优化试验[J]. 徐亚钦,翟国庆,李国平,余贞寿,严红梅. 热带气象学报. 2017(02)
[5]“7.18”山东暴雨过程分析III:WRF模式边界层参数化方案对物理量场的影响[J]. 谭伟才,文映方,李启华. 安徽农业科学. 2016(20)
[6]WRF模式多种边界层参数化方案对四川盆地不同量级降水影响的数值试验[J]. 高笃鸣,李跃清,蒋兴文,李娟,吴遥. 大气科学. 2016(02)
[7]边界层方案对WRF3D模式夏季降水预报的影响分析[J]. 许建玉,刘羽. 暴雨灾害. 2016(01)
[8]中尺度数值大气模式WRF在水文气象领域的研究[J]. 田济扬,刘佳,李传哲,于福亮. 南水北调与水利科技. 2015(06)
[9]北京及周边城市气溶胶污染对城市降水的影响[J]. 陈卫东,付丹红,苗世光,张亦洲. 科学通报. 2015(22)
[10]两种边界层参数化方案对WRF模拟青藏高原2013年夏季降水的影响[J]. 吴遥,李跃清,蒋兴文,黄小梅,高笃鸣. 高原山地气象研究. 2015(02)
博士论文
[1]降水粒子谱分布特征对我国东部一次超级单体龙卷过程的影响研究[D]. 郑凯琳.南京大学 2013
硕士论文
[1]CCN浓度对华东地区夏冬两次暴雨过程影响的数值模拟和诊断分析[D]. 靳奎峰.南京信息工程大学 2017
[2]降水粒子谱形参数对江淮强对流天气影响的数值研究[D]. 王琼.南京信息工程大学 2017
[3]青藏高原东部和四川盆地强对流降水的数值模拟[D]. 马恩点.南京信息工程大学 2017
[4]北极大气边界层高度和地表能量平衡的气候特征分析[D]. 朱芳泽.南京信息工程大学 2017
[5]边界层参数化方案对暴雨模拟结果的影响研究[D]. 周彦均.南京信息工程大学 2015
[6]江苏地区一次大雾天气的诊断分析与数值模拟研究[D]. 陈光.南京航空航天大学 2012
[7]青藏高原东南部WRF边界层模拟与观测对比探讨研究[D]. 王寅钧.南京信息工程大学 2011
本文编号：2992685
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