一次梅雨锋暴雨过程的数值试验和云尺度模拟
  • 【摘要】

    观测和数值模拟研究已经表明,潜热释放对中国东部夏季梅雨锋系统及其锋面降水的维持和发展发挥着非常重要的作用.然而,国内目前在如何协调中尺度模式的降水方案(这里指次网格尺度对流参数化方案和可分辨尺度云微物理方案)用在梅雨锋降雨预报的系统评估方面的考虑甚少.在本论文的第一部分,为了增进对梅雨锋暴雨模拟中降水过程的认识,作者针对2003年7月4-5日一次梅雨锋暴雨过程,构造了四组试验,利用中尺度非静力MM... 展开>>观测和数值模拟研究已经表明,潜热释放对中国东部夏季梅雨锋系统及其锋面降水的维持和发展发挥着非常重要的作用.然而,国内目前在如何协调中尺度模式的降水方案(这里指次网格尺度对流参数化方案和可分辨尺度云微物理方案)用在梅雨锋降雨预报的系统评估方面的考虑甚少.在本论文的第一部分,为了增进对梅雨锋暴雨模拟中降水过程的认识,作者针对2003年7月4-5日一次梅雨锋暴雨过程,构造了四组试验,利用中尺度非静力MM5模式考察了两种分辨率(36 km/12 km),各种隐/显式方案搭配下,对所生成的雨带、雨量和降水类型的配置进行了仔细的研究,得到了一些有意义的结论,为今后更好地使用模式,更好地利用数值模式来认识中尺度降水过程中的气象问题打下基础.主要结论包括:模拟总降水的水平分布和强度、及显式降水和隐式降水的划分对积云参数化方案的选择非常敏感.但对特定积云参数化而言,降水的模拟对36 km/12 km水平分辨率不敏感(除Betts-Miller方案外);在中尺度网格分辨率10-50 km范围内,不同积云参数化方案对梅雨锋降水分布和降水量模拟的影响比不同显式方案带来的变化大得多. 在论文的第二部分,作者利用MM5模式研究不同的初始扰动(误差)对03年7月4-5日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨数值预报不确定性的影响.文中主要关注提前36 h定量降水的可预报性问题.数值结果表明,利用常规观测资料和NCEP分析资料形成初始场的控制试验能够提前36 h做出较好的模拟.扰动温度场的敏感性试验表明,扰动温度的均方差愈大,降水预报不确定性也愈大.误差演变特征和增长机制分析表明,误差增长具有升尺度特征;误差首先在对流层低层和高层增长,然后大值区向对流层中层扩展.湿降水过程是对流层中低层误差增长的主要机制;而对流层高层的误差增长是大气干动力与湿过程共同作用的结果,前期主要以干过程为主,后期湿过程起主要作用. 在论文的第三部分中,我们的444 m水平分辨率的云尺度模拟研究表明,模式成功再现了观测到的中尺度对流系统的初生,发展,成熟和消亡;模式也合理复制除了累积降水的总体形势和降水中心随时间的演变过程,中尺度云场特征和对流云的运动发展.研究结果还表明,梅雨锋对流系统中包含许多相互独立的对流性热塔结构.Vis5D三维图像显示出这些对流性热塔的水平尺度为2-5 km,是由前期对流系统残留下来的蒸发性下沉冷出流与系统前方高θe气流汇合而激发生成的.随后,这些对流性热塔相对于引导对流线向系统后方移动,并逐渐衰弱,形成层状云区.这些对流性热塔均具有正负涡度柱结构,并且正旋涡度大值区位于引导辐合区一侧.我们的研究发现对改进夏季定量降水预报,和理解中纬度对流系统中涡旋热塔(VHTs)和对流层中层中尺度对流涡旋(MCV)等方面具有重要的意义. 收起<<

  • 【作者】

    张曼 

  • 【学科专业】

    气象学

  • 【授予学位】

    博士

  • 【授予单位】

    中国科学院研究生院

  • 【导师姓名】

    Prof.Da-Lin Zhang%王昂生

  • 【学位年度】

    2009

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    梅雨锋%暴雨%数值模拟%中尺度可预报性%涡旋热塔