典型非球形冰晶粒子的凝华增长数值模拟试验
  • 【摘要】

    在凝华增长过程中,冰晶的形状随着温度和湿度的改变而改变,准确模拟冰晶粒子的演变对于提高云模式的模拟能力起着非常重要的作用.在现有的云模式中,冰晶形状通常假设为球形,而在实际大气中,冰晶形状十分复杂.本研究中,我们根据冰晶凝华增长理论模型建立了一个单个冰晶粒子增长模型,模拟了温度分别为-1°C~-30°C时,单个典型非球形冰晶粒子的凝华增长过程.与风洞观测数据相对比,该模型能够抓住单个冰晶粒子的轴长... 展开>>在凝华增长过程中,冰晶的形状随着温度和湿度的改变而改变,准确模拟冰晶粒子的演变对于提高云模式的模拟能力起着非常重要的作用.在现有的云模式中,冰晶形状通常假设为球形,而在实际大气中,冰晶形状十分复杂.本研究中,我们根据冰晶凝华增长理论模型建立了一个单个冰晶粒子增长模型,模拟了温度分别为-1°C~-30°C时,单个典型非球形冰晶粒子的凝华增长过程.与风洞观测数据相对比,该模型能够抓住单个冰晶粒子的轴长,质量以及纵横比随温度和湿度的变化过程.我们进一步将该理论增长模型应用到群粒子的凝华增长过程的模拟.我们釆用欧拉二维正定平流输送法(MPDATA)模拟了典型非球形冰晶群粒子的凝华增长,并对比分析了在不同纵横比分辨率下的模拟效果以及温度变化对冰晶形状的影响,结果表明运用该数值方法可以合理地模拟出群粒子在凝华增长过程中纵横比的演变.与目前采用的拉格朗日-欧拉混合平流算法比较,该算法能够耦合到欧拉动力框架下的分档云模式中去,这对我们研究冰晶粒子形状对云微物理过程和动力过程的影响,以及它们对冰粒子凝华增长的反馈作用具有非常重要的科学意义. 收起<<

  • 【作者】

    葛森  孙继明  牛生杰 

  • 【作者单位】

    南京信息工程大学大气物理学院/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室

  • 【刊期】

    大气科学 ISTIC PKU 2016年3期

  • 【关键词】

    冰晶  凝华增长  纵横比  多维正定平流输送法(MPDATA) 

  • 【基金项目】

    国家重点基础研究发展计划(973计划)项目2014CB441403 国家自然科学基金项目41375138 中国科学院大气物理研究所百人计划项目Y16B015601 江苏高校优势学科建设工程项目PADA