飑线模拟对云微物理方案的敏感性研究

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本文主要利用WRF模式中多种云微物理方案对2014年5月22日发生在中国华南地区的一次飑线过程进行了数值模拟研究。尽管大部分云微物理方案能够模拟出本次飑线过程的形态、移动、发生发展以及消亡的基本特征,但不同云微物理方案模拟的飑线系统差别依然很明显,特别是模拟的飑线长度。Morrsion方案模拟的飑线移动速度比WSM6方案和WDM6方案较慢,但模拟的冷池强度和飑线后部层云与层云降水优于WSM6方案和WDM6方案。对于本次过程,同一方案的单参数版和双参数版对飑线系统中的冰相水成物的模拟影响不明显,但使用霰粒子假设与使用雹粒子假设对模拟可以产生较为明显的影响。WDM6雹方案中雹粒子由于下落速度较大,能够下落至在融化层以下从而对大气低层冷池的形成产生影响,而本文中使用的所有方案中的霰粒子主要在融化层以上融化。尽管冰相水成物的模拟差别非常明显,更进一步的分析表明,雨蒸发过程才是冷池形成与维持的主要因素。而雨蒸发率的计算又主要受到模拟的雨滴谱的影响。雨蒸发越强,形成的冷池强度也越强,从而使得飑线的移动速度越快,长度也越长。SBU-YLIN方案对于本次过程模拟较差主要是由于环境相对湿度达到90%时,雨停止蒸发造成的。通过对雨蒸发公式和饱和调整方案的一些改进,SBU-YLIN方案能够较好地模拟出本次飑线过程。本研究的结果表明,雨蒸发是飑线长度模拟的关键因素,雨蒸发越强,飑线的长度也越长。提升模式对飑线长度模拟和层云区模拟的效果不仅仅需要更加真实可靠的冰相水成物参数化方案,也需要更加合理的雨蒸发参数化方案。
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