基于兰州市城市冠层模式的一次降水过程的数值模拟
发布时间：2021-06-15 08:23
基于耦合了城市冠层模式（UCM）的中尺度天气预报模式（WRF）的数值模型,模拟分析了兰州市一次对流降水天气过程.探讨了不同云-微物理参数方案和积云对流参数化方案的组合对此次降水过程模拟的影响,对比分析了WRF模式在耦合单层城市冠层前后对城市降水的影响.在不同的参数化方案组合中,此次降水过程风险评分最高的组合是WSM-6方案和G-F方案,其对小雨、中雨和大到暴雨的评分分别为0.50、0.36、0.33.选择此参数化方案,利用耦合UCM的WRF模式模拟降水,结果表明,耦合UCM模式后的降水范围变大,降水量的趋势更接近实况.降水过程中,与单独的WRF模式模拟结果相比,耦合UCM的WRF模式模拟的2 m温度平均偏低1.7℃、2 m高度水汽混合比偏高0.7 g/kg,对流有效位能偏高5 J/kg,增强了降水的有利条件.对比发现城市冠层能够激发出更强的大气对流运动,影响近地面水汽的分布和城市下风向降水的分布.
【文章来源】：兰州大学学报(自然科学版). 2020,56(05)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
模式嵌套区域图及D03区域城市区域分布
其中,NA是预报量级与观测量级一致的站点个数;NB表示预报出现某量级的降水,而观测并非该量级降水的站点个数;NC表示观测结果出现某量级降水,而预报结果并非该量级的站点个数.本研究中站点的降水量由格点资料插值得到,24 h累积降水量0.1～9.9 mm为小雨,10.0～24.9 mm为中雨,25.0～49.9 mm为大雨,≥50.0 mm为暴雨.此次降水过程中站点实况并未出现暴雨量级,因此将大雨与暴雨合并考虑,即24 h累积降水量≥25.0 mm时称为大到暴雨.按照小雨、中雨、大到暴雨3个等级对兰州地区22个站点进行TS评分,站点统计见表3,分布位置见图2.2 降水过程分析
2017年8月5-6日,兰州市发生了一次强对流降水天气过程,城区多处路段出现积水、积淤和路基塌陷等险情,严重影响了市民正常出行和车辆通行,降水时间集中于5日20:00-21:00(降水量7.0 mm)和6日07:00-08:00(降水量6.8 mm),降水时段较为集中(图3).8月5日兰州地区受地面低压控制,白天天气晴好,20:00开始降水,此时地面气温由16:00的30.7℃降至22.0℃,气压迅速升高至1 004.2 h Pa,3 h变压达2.7 h Pa,空气湿度也显著增大,降水时间短,持续时间不足1 h;8月6日07:00再次产生降水,维持时间仍然较短.由兰州市发布的强降水预警信息可见,此次降水过程西固区有站点累积雨量超过50 mm.由大范围降水落区分布可见,降水中心位于临夏、定西和兰州东南部.降水过程呈现出降水时间集中、降水强度大的特点.由MICAPS资料得到的500 h Pa高空天气形势可见,8月5日20:00兰州地区位于西太平洋副热带高压西北角,有充足的水汽沿西太平洋副热带高压西侧向兰州地区输送,计算兰州地区的抬升指数为-3.61,表明此时层结不稳定,出现对流性天气的可能性很大,结合降水分布特点,可认为此次降水过程是一次局地对流天气过程.
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同城市冠层模式对城市地表能量平衡模拟能力的检验[J]. 李聪元,杨帆,张宁. 南京大学学报(自然科学). 2018(03)
[2]2016年汛期中国降水极端特征及与1998年对比[J]. 高荣,宋连春,钟海玲. 气象. 2018(05)
[3]中国夏季极端降水空间格局及其对城市化的响应（1961～2010）[J]. 孔锋,王一飞,方建,吕丽莉. 长江流域资源与环境. 2018(05)
[4]近55 a中国西北地区夏季降水的时空演变特征[J]. 郑丽娜. 海洋气象学报. 2018(02)
[5]我国主要流域降水过程时空分布特征分析[J]. 王莉萍,王维国,张建忠. 自然灾害学报. 2018(02)
[6]我国极端降水变化趋势及其对城市排水压力的影响[J]. 陆咏晴,严岩,丁丁,赵春黎,宋扬,赵景柱. 生态学报. 2018(05)
[7]城市中湍流和能量通量的观测分析:以榆中县为例[J]. 董龙翔,杨宾,郭阳,左洪超. 兰州大学学报(自然科学版). 2018(01)
[8]近54 a中国西北地区气温和降水的时空变化特征[J]. 商沙沙,廉丽姝,马婷,张琨,韩拓. 干旱区研究. 2018(01)
[9]WRF模式不同陆面过程方案模拟兰州新区低空气象场特征[J]. 赖锡柳,王颖,杨雪玲,王丽霞. 兰州大学学报(自然科学版). 2017(03)
[10]WRF模式不同参数化方案组合对干旱区一次暴雨模拟的对比分析[J]. 赵舒曼,左洪超,郭阳,董龙翔,朱岩,杨彦龙. 干旱区研究. 2016(06)
硕士论文
[1]对流触发条件对BCCCSM模式夏季降水日变化模拟的影响分析评估[D]. 孙悦.中国气象科学研究院 2016
[2]城市冠层参数化在WRF中的应用研究[D]. 尹瑞雪.兰州大学 2012
本文编号：3230704
【文章来源】：兰州大学学报(自然科学版). 2020,56(05)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
模式嵌套区域图及D03区域城市区域分布
其中,NA是预报量级与观测量级一致的站点个数;NB表示预报出现某量级的降水,而观测并非该量级降水的站点个数;NC表示观测结果出现某量级降水,而预报结果并非该量级的站点个数.本研究中站点的降水量由格点资料插值得到,24 h累积降水量0.1～9.9 mm为小雨,10.0～24.9 mm为中雨,25.0～49.9 mm为大雨,≥50.0 mm为暴雨.此次降水过程中站点实况并未出现暴雨量级,因此将大雨与暴雨合并考虑,即24 h累积降水量≥25.0 mm时称为大到暴雨.按照小雨、中雨、大到暴雨3个等级对兰州地区22个站点进行TS评分,站点统计见表3,分布位置见图2.2 降水过程分析
2017年8月5-6日,兰州市发生了一次强对流降水天气过程,城区多处路段出现积水、积淤和路基塌陷等险情,严重影响了市民正常出行和车辆通行,降水时间集中于5日20:00-21:00(降水量7.0 mm)和6日07:00-08:00(降水量6.8 mm),降水时段较为集中(图3).8月5日兰州地区受地面低压控制,白天天气晴好,20:00开始降水,此时地面气温由16:00的30.7℃降至22.0℃,气压迅速升高至1 004.2 h Pa,3 h变压达2.7 h Pa,空气湿度也显著增大,降水时间短,持续时间不足1 h;8月6日07:00再次产生降水,维持时间仍然较短.由兰州市发布的强降水预警信息可见,此次降水过程西固区有站点累积雨量超过50 mm.由大范围降水落区分布可见,降水中心位于临夏、定西和兰州东南部.降水过程呈现出降水时间集中、降水强度大的特点.由MICAPS资料得到的500 h Pa高空天气形势可见,8月5日20:00兰州地区位于西太平洋副热带高压西北角,有充足的水汽沿西太平洋副热带高压西侧向兰州地区输送,计算兰州地区的抬升指数为-3.61,表明此时层结不稳定,出现对流性天气的可能性很大,结合降水分布特点,可认为此次降水过程是一次局地对流天气过程.
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同城市冠层模式对城市地表能量平衡模拟能力的检验[J]. 李聪元,杨帆,张宁. 南京大学学报(自然科学). 2018(03)
[2]2016年汛期中国降水极端特征及与1998年对比[J]. 高荣,宋连春,钟海玲. 气象. 2018(05)
[3]中国夏季极端降水空间格局及其对城市化的响应（1961～2010）[J]. 孔锋,王一飞,方建,吕丽莉. 长江流域资源与环境. 2018(05)
[4]近55 a中国西北地区夏季降水的时空演变特征[J]. 郑丽娜. 海洋气象学报. 2018(02)
[5]我国主要流域降水过程时空分布特征分析[J]. 王莉萍,王维国,张建忠. 自然灾害学报. 2018(02)
[6]我国极端降水变化趋势及其对城市排水压力的影响[J]. 陆咏晴,严岩,丁丁,赵春黎,宋扬,赵景柱. 生态学报. 2018(05)
[7]城市中湍流和能量通量的观测分析:以榆中县为例[J]. 董龙翔,杨宾,郭阳,左洪超. 兰州大学学报(自然科学版). 2018(01)
[8]近54 a中国西北地区气温和降水的时空变化特征[J]. 商沙沙,廉丽姝,马婷,张琨,韩拓. 干旱区研究. 2018(01)
[9]WRF模式不同陆面过程方案模拟兰州新区低空气象场特征[J]. 赖锡柳,王颖,杨雪玲,王丽霞. 兰州大学学报(自然科学版). 2017(03)
[10]WRF模式不同参数化方案组合对干旱区一次暴雨模拟的对比分析[J]. 赵舒曼,左洪超,郭阳,董龙翔,朱岩,杨彦龙. 干旱区研究. 2016(06)
硕士论文
[1]对流触发条件对BCCCSM模式夏季降水日变化模拟的影响分析评估[D]. 孙悦.中国气象科学研究院 2016
[2]城市冠层参数化在WRF中的应用研究[D]. 尹瑞雪.兰州大学 2012
本文编号：3230704
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