三种边界层参数化方案对强对流天气模拟结果影响的数值试验

论文摘要

本文利用常规气象观测资料、多普勒天气雷达资料、卫星产品和中国自动气象站与CMORPH降水融合产品,分别采用耦合MRF、UW、YSU边界层参数化方案的WRF中尺度数值模式对地形下垫面相对单一的浙江地区一次强对流天气及发生在地形下垫面较为复杂的甘肃地区一次强对流天气过程进行数值模拟。通过数值试验及对比分析,研究了三种边界层方案对两次对流降水触发机制、对流系统宏微观演变特征及降水机理模拟结果的影响,结果表明:不同边界层方案模拟的对流云宏微观特征存在差异。对浙江个例来说,YSU、MRF方案模拟雷达回波演变特征与实况较为吻合,高低空流场配置及水汽输送条件较好,降水强度较强。浙江个例的YSU、MRF方案模拟结果中,大量云水在强上升气流输送下形成过冷云水,霰与充足过冷云水碰冻导致霰粒子比含水量较高,使得霰融化生成雨水过程较强。UW方案模拟得到的对流雷达回波与实况偏差较大,原因在于该方案模拟的对流宏观触发条件较差。UW方案模拟得到的对流云中过冷水含量较低,导致霰粒子增长有限,霰粒子融化生成雨水较少。甘肃个例中,三种边界层方案均能模拟出对流云发展、成熟及消散阶段特征。其中,MRF、UW方案模拟的对流宏观触发条件较好,降水强度较强。对流云中水成物粒子比含水量相对较高,霰粒子及雪晶粒子融化对雨水形成的贡献较强。而YSU方案模拟得到的动力抬升条件、水汽条件均较差,对流云中水成物粒子含量低,降水强度弱。综上可见,边界层参数化方案对不同地域的强对流降水可能具有不同的模拟效果。本文选取的三种边界层参数化方案中,MRF方案模拟的两次对流降水均较强,UW方案模拟得到的两次个例累积降水量TS评分均较高,YSU方案对两次强对流降水模拟效果差异较大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 国内外研究进展
• 第二章 数值模式、资料以及研究方案介绍
•   2.1 数值模式介绍
•   2.2 资料介绍
•   2.3 研究方案介绍
•   2.4 降水预报TS评分方法简介
• 第三章 三种边界层参数化方案对浙江一次强对流降水的数值模拟
•   3.1 个例及模拟方案介绍
•     3.1.1 个例简介
•     3.1.2 环流形势分析
•     3.1.3 模拟方案介绍
•   3.2 数值模拟结果与实况对比分析
•     3.2.1 大气层结特征
•     3.2.2 地面降水特征
•     3.2.3 雷达回波演变特征
•   3.3 对流形成的宏观物理机制分析
•     3.3.1 边界层高度
•     3.3.2 感热通量、水汽通量
•     3.3.3 自由对流高度
•     3.3.4 动力抬升条件
•     3.3.5 最大上升气流
•     3.3.6 水汽条件
•   3.4 云物理结构及微物理转化特征
•   3.5 本章小结
• 第四章 三种边界层参数化方案对甘南一次强对流降水的数值模拟
•   4.1 个例及模拟方案介绍
•     4.1.1 个例简介
•     4.1.2 环流形势分析
•     4.1.3 模拟方案介绍
•   4.2 数值模拟结果分析
•     4.2.1 大气层结特征
•     4.2.2 地面降水特征
•     4.2.3 对流云演变特征
•   4.3 对流形成的宏观物理机制分析
•     4.3.1 边界层高度
•     4.3.2 感热通量、水汽通量
•     4.3.3 自由对流高度
•     4.3.4 动力抬升条件
•     4.3.5 最大上升气流
•     4.3.6 水汽条件
•   4.4 云物理结构及微物理转化特征
•   4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 全文总结
•   5.2 本文特色
•   5.3 研究展望
• 参考文献
• 个人简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 唐洁

导师: 刘晓莉

关键词: 数值模拟,不同地域,强对流天气,云微物理结构,边界层参数化方案

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 南京信息工程大学

分类号: P426.6;P412

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000080

总页数: 58

文件大小: 6081K

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