云凝结物平流输送对降水云系发展影响的数值模拟研究

大气动力学中"平流输送"是非常重要的宏观动力学过程,云凝结物的平流输送与降水云系的发展演变密切相关,它把宏观动力过程与各种云凝结物粒子的时空演变联系起来,云凝结物的平流输送可以增加或减少局地大气中云凝结物的含量,改变云凝结物的空间分布状况,影响云凝结物的微观物理过程,进而促进或抑制降水云系的发展演变。本文在数值模拟研究中,通过改变云凝结物平流输送的状况来研究宏观动力过程对云微观物理过程的影响,因而利用ARPS模式开展3个分别排除云凝结物水平平流输送、垂直平流输送和三维平流输送的敏感试验,进行关于云凝结物平流输送对降水云系发展演变影响的敏感性数值模拟研究。结果表明,云凝结物的平流输送对水汽比湿的影响很小。云凝结物的三维平流输送有利于增加降水云系中雪和霰的混合比含量,抑制云水、雨水和云冰混合比含量的增长。云凝结物的水平平流输送可以降低降水云系中云水和雨水的混合比含量,增加云冰和雪的混合比含量;云凝结物垂直平流输送的作用是增加降水云系中雨水、雪和霰的混合比含量,减少云与冰混合比含量。云凝结物三维平流输送效应的分析表明,云凝结物的三维平流输送主要通过调整云凝结物的微物理过程源汇项以及降水粒子(雨水、雪和霰)的下落末速项来改变降水云系中云凝结物的垂直结构;另外,雪的三维平流输送对雪本身的分布也有一定影响。

TRMM卫星的闪电观测资料在中尺度数值模式中的Nudging同化应用研究

在以往研究的基础上,本文提出一种利用TRMM卫星闪电观测资料改善中尺度数值模式水物质初始场的Nudging同化技术,这是把物理初始化方法与Nudging同化方法相结合的一种技术。根据TRMM卫星闪电观测水平分布,对水汽和云凝结物进行Nudging同化,对积云对流参数化方案进行调整,改变模式初始水汽和云凝结物场的含量,以达到提高中尺度数值模式初始场质量的目的。本文把这种Nudging同化技术应用于一次短时降水过程的中尺度数值模拟,结果分析表明,这种Nudging同化技术有利于增加模式初始场中水汽和云凝结物含量,特别是水汽和云水的含量,实现水汽和云凝结物的合理空间分布,改善中尺度数值模式短时降水和云凝结物的预报效果,这在一定程度上验证了该Nudging同化技术的可行性。