云凝物的辐射效应和微物理过程影响台风暴雨的机理研究

论文摘要

云辐射效应和微物理过程对台风暴雨存在重要影响,而目前对这些方面的研究还不彻底。本文以1513号台风为例,展开了一系列敏感性试验,定量地分析了云粒子辐射效应和云微物理过程对台风暴雨的影响。本文取得的研究成果如下:（1）云水、雨滴和霰的辐射效应相对较弱,对台风暴雨的影响较弱;云冰和雪的辐射效应相对较强,对降水的影响较大。云冰和雪垂直分布上的差异使得它们的辐射效应截然不同,因而对降水的作用也不相同。云冰（峰值在11 km）使得高空辐射冷却减弱而中低空不变,减弱的不稳定度抑制对流发展,从而减少降水;雪（峰值在9 km）造成高空辐射冷却增强而中低空减弱,增强的不稳定度促进对流发展,最终导致降水增加。（2）潜热试验表明:凝结潜热对维持台风强度具有至关重要的作用;雨滴蒸发冷却效应减少潜热释放,减弱暖心结构,抑制对流发展与台风强度,最终大幅削弱降水强度;凝华释放的潜热虽然不如凝结潜热多,但也起到了促进对流和增强降水的作用。净凝结中云粒子的潜热效应对降水的影响强于云辐射效应。（3）利用敏感性试验探究降水对Bergeron-Findeisen过程参数化方案（Hsie、Krueger和Zeng）中分别采用温度参数K和T（在K参数的基础上作了修改）的响应,结果显示:降水对Hsie和Krueger方案下的两套参数并不敏感,而在Zeng方案中,两套参数造成了较大的降水差异。T参数大幅削弱了Bergeron-Findeisen过程,一方面直接抑制云冰和雪生成,另一方面减少的潜热释放减弱了对流,间接抑制云冰和雪生成。这导致霰生成的减少及霰融化成雨滴过程的减弱,最终减弱了降水强度。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景和意义
•   1.2 台风暴雨的研究现状
•     1.2.1 台风环流内部暴雨研究
•     1.2.2 台风环流外暴雨研究
•     1.2.3 下垫面对台风暴雨的影响
•     1.2.4 云辐射和微物理过程对台风暴雨的影响
•   1.3 研究目标与内容
•     1.3.1 研究目标
•     1.3.2 研究内容
•   1.4 技术路线和逻辑结构
•     1.4.1 技术路线
•     1.4.2 逻辑结构
• 2 台风“苏迪罗”的数值模拟
•   2.1 台风个例介绍
•   2.2 数值模式介绍
•   2.3 模拟方案介绍
•   2.4 资料介绍
•   2.5 收支方程介绍
•     2.5.1 热量收支方程
•     2.5.2 地面降水和云微物理收支方程
•   2.6 模拟效果检验
•     2.6.1 台风路径和强度检验
•     2.6.2 台风暴雨的模拟检验
•     2.6.3 雷达和探空资料检验
•   2.7 本章小结
• 3 云凝物辐射效应对台风降水的影响
•   3.1 敏感性试验设计
•   3.2 敏感性试验结果
•   3.3 热量收支分析
•   3.4 云冰辐射效应影响降水机制
•   3.5 雪辐射效应影响降水机制
•   3.6 本章小结
• 4 潜热对台风的影响
•   4.1 敏感性试验设计
•   4.2 潜热变化对台风强度的影响
•     4.2.1 台风路径和强度
•     4.2.2 潜热加热
•     4.2.3 云凝物分布
•   4.3 云微物理过程对台风结构的影响
•   4.4 云徽物理过程对台风降水的影响
•   4.5 本章小结
• 5 冰晶凝华增长方案对台风降水的影响
•   5.1 敏感性试验设计
•   5.2 模拟结果比较
•   5.3 不同微物理方案的水收支分析
•   5.4 区域平均的热量收支分析
•   5.5 本章小结
• 6 总结与讨论
•   6.1 主要结论
•   6.2 创新点
•   6.3 存在的不足
•   6.4 下一步工作计划
• 参考文献
• 作者简历与科研成果

文章来源

类型: 博士论文

作者: 王彬

导师: 李小凡

关键词: 台风暴雨,数值模拟,辐射效应,潜热释放,热量辐散,贝吉龙芬德森过程

来源: 浙江大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学,气象学

单位: 浙江大学

分类号: P444;P426.5

DOI: 10.27461/d.cnki.gzjdx.2019.000630

总页数: 111

文件大小: 10892K

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