雨滴蒸发、破碎对对流降水影响的数值研究
编号:280
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更新:2025-03-27 13:41:06 浏览:8次
口头报告
摘要
本文对我国东南部一次中尺度对流强降水过程宏微观演变特征进行分析,并分别采用天气研究与预报模式(Weather Research and Forecasting, WRF)中将霰粒子与冰雹归为一类并只有云冰和雨水为双参数化方案的Thompson(THOM)方案和将霰粒子与冰雹分为两类且所有水凝物为双参数化方案的Milbrandt–Yau(MY)方案对该过程进行数值模拟。利用美国俄克拉荷马大学风暴分析与预报中心开发的双偏振雷达模拟器(Center for Analysis and Prediction of Storms-Polarimetric Radar data Simulator, CAPS-PRS)将模拟结果转化为双偏振雷达观测量,与双偏振雷达观测数据中蕴含的对流降水微物理特征进行对比。
模拟结果表明,两种微物理方案在0℃层以下均高估了比差分相位(Specific Differential Phase, KDP)和差分反射率(Differential Reflectivity, ZDR),且两方案在0℃层以下均产生了更多的大雨滴。然而,THOM方案模拟雷达反射率(Radar Reflectivity, ZH)的垂直结构更接近雷达观测数据,并且其累计降水量与降水观测数据更为一致,模拟效果优于MY方案。鉴于雨滴下落至暖层后破碎、蒸发过程对雨滴粒径存在的直接影响,对THOM方案的雨滴破碎阈值(Breakup Threshold, Db)和蒸发效率(Evaporation Efficiency, EE)开展了敏感性试验。
分析敏感性试验结果发现,减小Db后破碎效率增强,雨滴质量权重粒径(Dm,r)小于2 mm的小雨滴明显增多,冷池强度和范围得到增强;增大Db减弱破碎效率略微减弱了冷池强度和范围,对Dm,r的影响较小。EE增大,雨滴蒸发效率增强,Dm,r在0-1 mm之间的小雨滴蒸发显著,导致Dm,r大于1 mm的雨滴占比提高,冷池强度和范围显著增强。相反,EE减小会减弱蒸发效率,使得Dm,r小于0.5 mm雨滴的占比增加,显著削弱冷池。相对来说, Db的改变对对流发展的影响较小,EE增大导致对流发展速度加快。与双偏振雷达观测数据的对比表明,减小Db可以改善模式对ZDR分布特征的模拟效果。
关键词
云微物理参数化,双偏振雷达模拟器,雨滴破碎,雨滴蒸发
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