本文采用WRF4.2模式对2020年5月19日发生在贵阳的一次冰雹过程进行数值模拟,再现了冰雹云在贵阳市的移动路径和发展演变过程。通过对冰雹云不同发展阶段的动力、热力和云微物理特征的分析,以及冰雹混合比源汇项的收支分析,得到了冰雹形...本文采用WRF4.2模式对2020年5月19日发生在贵阳的一次冰雹过程进行数值模拟,再现了冰雹云在贵阳市的移动路径和发展演变过程。通过对冰雹云不同发展阶段的动力、热力和云微物理特征的分析,以及冰雹混合比源汇项的收支分析,得到了冰雹形成的微物理机制及概念模型。研究结果表明:(1)模拟的冰雹云在成熟阶段呈现典型的超级单体结构,存在悬垂回波和回波空洞。云内最大上升速度可达20 m s^(−1),上升气流从地面延伸至12 km,在高空西风的作用下向东流出,形成宽广的高空云砧。在上升气流后部中低层为强下沉气流。(2)雹胚粒子通过云冰碰冻雨滴形成,通过收集过冷云滴和雨滴增长,雹粒子的最大汇项是融化成雨水。(3)在冰雹云的成熟阶段,雹收集过冷云滴的效率增大,主要发生在强上升运动区中高层(6~10 km高度),大量雹粒子分布在上升运动区中高层以及悬垂回波区,最大混合比可达11 g kg^(−1)。(4)在冰雹云的消散阶段,云内上升速度减弱,高空云砧的范围扩大。雹粒子净转化效率降低,雹混合比减少。雹融化为雨水的效率增大,雨水分布质心降低,在近地面产生大量雨水。展开更多
观测和分档方案的数值模拟都证明气溶胶的谱分布特征对云滴谱的演变有直接影响继而作用于降水的发展。目前广泛使用的总体双参数云滴谱方案因为表征云滴谱的预报量不足,在凝结过程中云滴谱呈不正常的拓宽现象。因此在参数化方案中,气溶...观测和分档方案的数值模拟都证明气溶胶的谱分布特征对云滴谱的演变有直接影响继而作用于降水的发展。目前广泛使用的总体双参数云滴谱方案因为表征云滴谱的预报量不足,在凝结过程中云滴谱呈不正常的拓宽现象。因此在参数化方案中,气溶胶谱对云滴谱的影响未有明确结论。中科学院大气物理研究所(IAP)云降水物理与强风暴重点实验室(LACS)新研发的三参数方案(IAP-LACS)通过增加的预报量克服了云滴谱的拓宽问题,提高了云滴谱模拟的准确性。为了研究在参数化方案中气溶胶谱分布特征对云滴谱的影响,本文采用新方案进行WRF(Weather Research and Forecasting mode)大涡理想性试验,验证了新方案中气溶胶对数正态谱函数中数浓度、几何半径和标准差3个参量对云滴谱演变的影响。针对3个参量的敏感性试验表明新的气溶胶活化方案和三参数云滴凝结增长方案能够描述气溶胶谱对云滴谱演变的影响规律:气溶胶数浓度对云滴谱影响最显著,数浓度越高活化生成的云滴数量越多,云滴半径越小,云滴谱趋向窄谱,气溶胶数浓度低时,云滴数量少、半径大。较大的几何半径使气溶胶谱向大粒径移动,导致大云滴生成,标准差对云滴谱的影响最不显著。展开更多
文摘本文采用WRF4.2模式对2020年5月19日发生在贵阳的一次冰雹过程进行数值模拟,再现了冰雹云在贵阳市的移动路径和发展演变过程。通过对冰雹云不同发展阶段的动力、热力和云微物理特征的分析,以及冰雹混合比源汇项的收支分析,得到了冰雹形成的微物理机制及概念模型。研究结果表明:(1)模拟的冰雹云在成熟阶段呈现典型的超级单体结构,存在悬垂回波和回波空洞。云内最大上升速度可达20 m s^(−1),上升气流从地面延伸至12 km,在高空西风的作用下向东流出,形成宽广的高空云砧。在上升气流后部中低层为强下沉气流。(2)雹胚粒子通过云冰碰冻雨滴形成,通过收集过冷云滴和雨滴增长,雹粒子的最大汇项是融化成雨水。(3)在冰雹云的成熟阶段,雹收集过冷云滴的效率增大,主要发生在强上升运动区中高层(6~10 km高度),大量雹粒子分布在上升运动区中高层以及悬垂回波区,最大混合比可达11 g kg^(−1)。(4)在冰雹云的消散阶段,云内上升速度减弱,高空云砧的范围扩大。雹粒子净转化效率降低,雹混合比减少。雹融化为雨水的效率增大,雨水分布质心降低,在近地面产生大量雨水。
文摘观测和分档方案的数值模拟都证明气溶胶的谱分布特征对云滴谱的演变有直接影响继而作用于降水的发展。目前广泛使用的总体双参数云滴谱方案因为表征云滴谱的预报量不足,在凝结过程中云滴谱呈不正常的拓宽现象。因此在参数化方案中,气溶胶谱对云滴谱的影响未有明确结论。中科学院大气物理研究所(IAP)云降水物理与强风暴重点实验室(LACS)新研发的三参数方案(IAP-LACS)通过增加的预报量克服了云滴谱的拓宽问题,提高了云滴谱模拟的准确性。为了研究在参数化方案中气溶胶谱分布特征对云滴谱的影响,本文采用新方案进行WRF(Weather Research and Forecasting mode)大涡理想性试验,验证了新方案中气溶胶对数正态谱函数中数浓度、几何半径和标准差3个参量对云滴谱演变的影响。针对3个参量的敏感性试验表明新的气溶胶活化方案和三参数云滴凝结增长方案能够描述气溶胶谱对云滴谱演变的影响规律:气溶胶数浓度对云滴谱影响最显著,数浓度越高活化生成的云滴数量越多,云滴半径越小,云滴谱趋向窄谱,气溶胶数浓度低时,云滴数量少、半径大。较大的几何半径使气溶胶谱向大粒径移动,导致大云滴生成,标准差对云滴谱的影响最不显著。
