积云对流参数化方案诊断和初步改进研究

来源 :中国气象科学研究院 | 被引量 : 9次 | 上传用户:hubeijj111
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在一般的天气数值预报模式和气候模式中,积云参数化方案是影响模式性能极为关键的部分。因此对积云参数化方案进行性能评价和改进研究具有非常重要的意义。本文首先利用GRAPES单柱模式,采用GCSS WG4第三次个例资料,对GRAPES中的BMJ、SAS和KFeta三种积云参数化方案进行了数值试验和诊断分析。然后根据单柱模式诊断结果及前人的研究成果,对KFeta方案中进行修改,并用单廓线试验、单柱试验和GRAPESMeso实际个例验证考察新修改方案的性能。最后鉴于积云对流动量输送的重要性以及GRAPES模式中没有考虑该效应,通过在KFeta方案中添加积云对流动量输送部分的方式将积云动量输送效应引入GRAPES模式,并以2010年超强台风“鲇鱼”为个例进行了数值试验。结果表明:(1)BMJ方案具有较强的水汽向上输送能力,易造成低层偏干,中高层偏湿,BMJ方案模拟的大气层结过于稳定;KFeta方案则由于对流穿透过强导致对流层高层偏冷严重,同时KFeta方案模拟的湿度在低层有偏湿的倾向。(2)本文提出的对KFeta方案的修改主要是:在该方案的垂直速度方程中增强湍流扰动效应、增加表征气压扰动的项,优化和调整该方程中最大环境流入率的下限和降水效率系数。单廓线试验、单柱试验和GRAPESMeso实际个例证明本文新提出的和Anderson等(2007)提出的修改方案都能有效地改善对流层高层的位温模拟。但Anderson提出的修改方案的影响是多方面的和复杂的,需要用更多的个例和更好的资料去评估。(3)数值试验表明,考虑积云对流动量输送效应能有效改进超强台风“鲇鱼”的路径模拟。在强度模拟上,在时间段一(2010年10月14日00时到18日00时),积云动量输送效应表现为抑制台风增强的作用;在时间段二(18日00时到22日00时)则表现为促进台风强度增加的作用。这可能跟积云动量输送造成的风场有关。在时间段一,积云动量输送造成的低层风场在台风中心附近主要体现为辐散或者是负涡度性质,因此抑制台风发展;在时间段二,积云动量输送造成的低层风场在台风中心附近则体现为辐合或正涡度性质,促进台风发展。
其他文献
随着数值天气预报和计算机技术的迅速发展,数值天气预报模式的分辨率也越来越高,但模式的有限网格尺度始终不能显式分辨大气中存在的所有尺度。由于湍流运动经常活跃在比模式的水平网格更小的尺度上,因而为描述这些次网格物理过程的作用,参数化的处理方式依然十分重要。换句话说就是将次网格过程使用包含可分辨的网格尺度变量的公式来表示。行星边界层代表了地表与模式最底层之间热量、动量和水汽的湍流输送,因此边界层直接影响
随着通用图形处理器(GPGPU)计算技术的快速发展,通过大规模增加处理系统的并发度来提升性能成为计算机高性能计算的最新趋势。目前,通用图形处理器已经被应用到科学计算的诸多领域。长波辐射作为GRAPES模式中极为重要的物理过程,其巨大的计算量对整个GRAPES模式的运行效率有着重要影响。本文依托英伟达公司计算统一设备架构(NVIDIA CUDA)技术平台,以GRAPES全球模式中长波辐射传输方案为例
江淮地区2007年梅雨期开始于6月19日,结束于7月26日,长达38天,期间暴雨频发,造成淮河流域自1954年以来最严重的洪涝灾害。本文整理了该时期的两种非常规观测资料,即地基天气雷达拼图资料和加密自动气象站(AWS)逐小时降水资料,对资料进行了处理、分析和检验,为进一步研究梅雨期降水过程的中小尺度特征奠定了资料基础,并利用地面降水观测检验了高分辨率的卫星降水产品CMORPH。研究工作分为以下三个
区域气候模式相对全球模式能提供更为详细的气候和气候变化信息,使得区域气候模式被越来越多的应用到区域的气候模拟和研究中。云南省位于青藏高原的东南侧,是低纬高原,特殊的地理位置和复杂的地形特征使得云南地区的天气气候的预报预测工作难度极大,尽管许多学者针对云南地区的天气气候开展了大量的研究,但目前仍然没有使用区域气候模式进行云南地区的长时间的模拟研究和进行区域气候模式在云南地区的初步应用。本文使用在国内
本文将雷暴云的起电、放电物理过程引入中尺度的WRF (Weather Research andForecasting)模式,并对超级单体、飑线和台风过程进行了模拟研究。起电过程在Milbrandt双参数微物理方案中写入,包含霰、雹与冰晶、雪之间的非感应起电机制,以及霰、雹与云滴之间的感应起电机制。放电参数化方案考虑了闪电的整体效应。对一次超级单体的模拟结果表明,电荷结构呈现正、负、正的三极性结构,
利用1981-2007年逐日大气再分析资料、APHRODITE中亚洲季风区域逐日降水资料以及向外长波辐射OLR(Outgoing Longwave Radiation)逐日资料,通过多种统计分析方法,研究夏季(5-9月)亚洲与太平洋区域的大气遥相关,分析了其季节演变与夏季亚洲-太平洋大气环流和亚洲季风区降水的联系,并利用27年的气候平均资料研究亚洲-太平洋涛动的气候季节内振荡特征,对其相联系的大气
电解锰渣已成为阻碍电解锰行业发展的瓶颈,其中锰渣含有的大量石膏是限制其资源化利用的关键。针对锰渣中石膏浸出问题,本文研究了NH4HCO3和NH4Cl用量、浸出初始pH、浸出时间、浸出温度对锰渣中石膏转变规律的影响。研究结果表明,当锰渣与NH4HCO3和NH4Cl之间的质量比为20:8:1.5,固液比为1:5,浸出初始pH为7.5,浸出温度为70℃,浸出时间为120min时,石膏的浸出率达到90.0
利用北京地区高时空分辨率的地面自动站资料、微波辐射计资料、风廓线数据、多普勒雷达数据、雷达变分同化分析系统(VDRAS)的高分辨率边界层分析场资料、以及6小时一次的NCEP再分析资料等,对奥运会期间影响北京地区特别是北京城区的两次强降水过程,即发生在2008年8月10日和14日的两场暴雨,进行了比较细致的分析和对比,得到如下主要结论:1. 8月10日为一次全市性大-暴雨,降水持续时间达24小时左右
卫星降水资料在测站分布稀疏的复杂地形区域具有较大优越性,但是由于卫星与测站获取降水的原理不同,需要对卫星资料的可用性进行评估。青藏高原与其紧邻近的四川盆地物理距离很近、降水日变化特征迥然。考虑到以往绝大部分研究都把高原与四川盆地的降水日变化分别进行研究,且早期研究的实际降水观测资料具有局限性,加上对机制研究不深入。本研究首先利用2003-2008年暖季(5-9月)逐小时测站降水资料对CMORPH和
为了研究闪电先导与地物的相互作用,建立了先导的物理模式和随机模式来模拟下行先导与上行先导的连接过程。选取电位梯度最大的方向为先导发展方向的为先导物理模式,根据概率随机选取先导下一步发展方向的为先导随机模式。先导二维物理模式的模拟得到先导梯级长度在14.2m-82.9m的范围内,下行先导感应电荷的数量级为10 ?5 C/m,先导梯级长度和感应电荷量均随着先导离地高度的下降而增加,模拟结果与观测值相吻