基于CloudSat卫星的台风“彩云”（0914）云微物理结构模拟研究
发布时间：2021-10-15 07:09
使用NCEP （National Centerfor Environmental Prediction） FNL （Final Operational Global Analysis）资料作为初始场和边界条件,用WRF（Weather Research and Forecasting model）模式对西太平洋超强台风"彩云"（0914）进行数值模拟,结合CloudSat卫星数据产品评估Lin、WSM6、Thompson和WDM6四种云微物理参数化方案对热带气旋模拟的适用性。结果表明:不同参数化方案模拟的环流形式区别不大,但对于热带气旋中心的最低气压模拟有差别。WSM6与WDM6模拟的热带气旋云量最多,Lin方案最少。但不同参数化方案模拟的热带气旋云系位置比较一致。不管从模拟的云冰剖面图还是剖面平均的云冰含量看,Thompson方案对云冰的模拟效果都是最优。雷达反射率强回波区域与云冰含量的高值区相对应,但高值区的强度、中心高度均大于CloudSat观测。水成物分布特征表明,Lin方案模拟的冰晶粒子与雪粒子较其他方案分布高度更高且含量偏小,雪粒子大部分由冰晶粒子碰并过程形成;Thomps...
【文章来源】：热带气象学报. 2020,36(06)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
2009年9月12日06时ECMWF再分析资料500 h Pa环流形势(a)与四种参数化方案模拟环流形势(b～e)
使用WRF(Weather Research and Forecasting Model)3.9版本，模式采用双层嵌套网格，外层网格水平分辨率为9 km，网格数为439×412，记为d01；内层网格水平分辨率为3 km，网格数为754×679，记为d02；中心经纬度为148.85°E,16.30°N，模拟区域如图1所示。设置模式层顶为50 h Pa，垂直方向分为39层，积分步长30 s，模式每1 h输出一次，模式起报时间分别为2009年9月11日12时和2009年9月14日12时，分别积分24 h，前12小时作为spin-up时间，不对模式模拟效果进行检验。模式的驱动资料使用时间分辨率为6 h，空间分辨率为0.75°×0.75°NCEP (National Center for Environmental Prediction) FNL (Final Operational Global Analysis)资料，选用的物理过程有ACM2边界层方案[10]、RRTM长波辐射方案、Dudhia短波辐射方案[11]、Revised MM5 Monin-Obukhov近地层方案、Noah陆面模式，仅在15 km分辨率外层粗网格区使用Kain-Fritsch积云对流方案[12-14]，内层网格关闭积云对流参数化方案，云微物理参数化方案分别选用Lin[15-16]、WSM6[17]、Thompson[18]和WDM6[19-20]方案。4 模拟结果分析
图2 2009年9月12日06时ECMWF再分析资料500 h Pa环流形势(a)与四种参数化方案模拟环流形势(b～e)使用UPP后处理系统输出的总云量与MTSAT-1R卫星观测的云图进行对比(图4～5)。根据中国气象局热带气旋最佳路径数据集，Case A“彩云”中心位于153.4°E,14.3°N,Cloud Sat扫描范围为153.8～156.3°E,5.5～17.1°N。此时模式积分15 h，云系的位置与观测接近，但Lin方案模拟的云量小于其他参数化方案模拟结果。在Case B的模拟中，模式积分16 h，观测中心位于145.7°E,17.6°N,Cloud Sat扫描范围为144.9～147.1°E,12.0～21.9°N。四种云微物理参数化方案模拟的云系位置、形状与观测都比较接近，但四种方案都不能看到台风眼，模拟强度偏弱[21]。两次试验中，不同参数化方案模拟的热带气旋云系位置差别不大，同时环流形式场的差别也不大，表明云微物理参数化方案不是影响模拟台风云系位置的关键因素，但对于云量的模拟有一定区别，WSM6方案与WDM6方案模拟的云量结果都非常接近，且模拟的云量最大，其次是Thompson方案，Lin方案对于云量的模拟都存在低估，但总体来看模拟结果还是很好地抓住了云系的特征。因此，基于以上模拟结果，对不同云微物理参数化方案模拟的热带气旋内部水成物进行分析。
本文编号：3437640
【文章来源】：热带气象学报. 2020,36(06)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
2009年9月12日06时ECMWF再分析资料500 h Pa环流形势(a)与四种参数化方案模拟环流形势(b～e)
使用WRF(Weather Research and Forecasting Model)3.9版本，模式采用双层嵌套网格，外层网格水平分辨率为9 km，网格数为439×412，记为d01；内层网格水平分辨率为3 km，网格数为754×679，记为d02；中心经纬度为148.85°E,16.30°N，模拟区域如图1所示。设置模式层顶为50 h Pa，垂直方向分为39层，积分步长30 s，模式每1 h输出一次，模式起报时间分别为2009年9月11日12时和2009年9月14日12时，分别积分24 h，前12小时作为spin-up时间，不对模式模拟效果进行检验。模式的驱动资料使用时间分辨率为6 h，空间分辨率为0.75°×0.75°NCEP (National Center for Environmental Prediction) FNL (Final Operational Global Analysis)资料，选用的物理过程有ACM2边界层方案[10]、RRTM长波辐射方案、Dudhia短波辐射方案[11]、Revised MM5 Monin-Obukhov近地层方案、Noah陆面模式，仅在15 km分辨率外层粗网格区使用Kain-Fritsch积云对流方案[12-14]，内层网格关闭积云对流参数化方案，云微物理参数化方案分别选用Lin[15-16]、WSM6[17]、Thompson[18]和WDM6[19-20]方案。4 模拟结果分析
图2 2009年9月12日06时ECMWF再分析资料500 h Pa环流形势(a)与四种参数化方案模拟环流形势(b～e)使用UPP后处理系统输出的总云量与MTSAT-1R卫星观测的云图进行对比(图4～5)。根据中国气象局热带气旋最佳路径数据集，Case A“彩云”中心位于153.4°E,14.3°N,Cloud Sat扫描范围为153.8～156.3°E,5.5～17.1°N。此时模式积分15 h，云系的位置与观测接近，但Lin方案模拟的云量小于其他参数化方案模拟结果。在Case B的模拟中，模式积分16 h，观测中心位于145.7°E,17.6°N,Cloud Sat扫描范围为144.9～147.1°E,12.0～21.9°N。四种云微物理参数化方案模拟的云系位置、形状与观测都比较接近，但四种方案都不能看到台风眼，模拟强度偏弱[21]。两次试验中，不同参数化方案模拟的热带气旋云系位置差别不大，同时环流形式场的差别也不大，表明云微物理参数化方案不是影响模拟台风云系位置的关键因素，但对于云量的模拟有一定区别，WSM6方案与WDM6方案模拟的云量结果都非常接近，且模拟的云量最大，其次是Thompson方案，Lin方案对于云量的模拟都存在低估，但总体来看模拟结果还是很好地抓住了云系的特征。因此，基于以上模拟结果，对不同云微物理参数化方案模拟的热带气旋内部水成物进行分析。
本文编号：3437640
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