在GRAPES模式中引入夹卷过程的影响试验

边界层过程是数值天气预报模式和气候模式中一个重要的物理过程。针对目前GRAPES模式中MRF边界层参数化方案存在的一些问题,引入考虑夹卷过程的改进方案,并从单柱试验和实际个例试验进行了验证。Wangara单柱试验表明,改进方案产生的边界层高度和边界层结构更合理;并在对临界Richardson数的敏感性试验的基础上,确定了适合于GRAPES模式的边界层夹卷方案。另外,对2010年第11号台风"凡亚比"进行的试验表明,改进方案的台风路径预报误差小于MRF方案,且其对降水和各物理量时空分布的描述更接近实测。

夹卷混合过程及其影响因子对云内过饱和度的影响

云内过饱和度是影响云宏微观物理特性的关键之一。利用显式混合气泡模式,首先研究了云滴周围过饱和度在夹卷混合过程中的演变特征,结果表明:过饱和度先因干空气作用减小,后因云滴蒸发作用增大,直到气块恢复饱和。随后分析了不同的热力、动力和微物理因子对过饱和度的减小幅度和饱和恢复快慢程度的影响。敏感性试验表明:减幅小、恢复快的因子是较大的卷入空气相对湿度和初始云滴数浓度;相对湿度越大,夹卷的影响越小;数浓度越大,云滴尺度越小,蒸发越快,对湿度的补充越强。减幅大、恢复慢的因子是较大的卷入空气比例;卷入空气越多,蒸发量越大。减幅大、恢复快的因子是较大的湍流动能耗散率;混合过程越快,云滴蒸发越快。研究结果有助于提升对夹卷混合过程和暖云降水理论的理解。

云中夹卷混合过程的研究进展

夹卷混合过程表征了云和环境空气之间的相互作用,是云物理和动力过程中不确定性最大的过程之一。它影响着暖云降水形成过程,气溶胶间接效应的强度,云-气候之间的反馈等。本文总结了夹卷混合机制的含义和分类,云降水物理和光学性质的重要性,以及夹卷混合过程的定量描述和参数化。在此基础上,指出了夹卷混合过程研究的难点和未来的研究方向。

基于偏振激光雷达对远距离传输沙尘在局地混合过程的观测研究

利用国控站点的PM_(2.5)和PM_(10)含量,分析了一次蒙古地区沙尘的远距离传输事件;并结合532 nm偏振激光雷达的观测结果,研究了沙尘在武汉地区的混合过程。研究表明,在这次沙尘事件中,边界层顶的夹卷过程和边界层内的对流混合对沙尘在局地的分布起到重要的作用。在沙尘输入初始时期,沙尘高度约为1 km,主沙尘层经过边界层顶的夹卷过程进入边界层内,并在对流混合作用下在边界层内最终呈现近似均匀的高度分布。在沙尘事件末期,北方污染的输入带来约4300 t城市气溶胶,约为军运会期间武汉地区城市气溶胶总含量的十倍。