利用美国国家环境预测中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合研发的天气研究和预报模式(Weather Research and Forecasting Model,WRF),研究了不同积云对流参数化方案和微物理过程方案...利用美国国家环境预测中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合研发的天气研究和预报模式(Weather Research and Forecasting Model,WRF),研究了不同积云对流参数化方案和微物理过程方案对0514号台风"彩蝶"路径的影响。结果表明,积云对流参数化方案对台风路径影响较大,KF方案比BM方案能更好地模拟出台风路径;使用KF方案时,选择微物理方案比不选微物理方案对于台风路径有更好的模拟结果,其中,Ferrier、WSM6和Lin非常接近于实况;KF方案较好地模拟出副热带高压(简称副高)的西伸和东退的变化以及台风环流的风场分布和强度。展开更多
使用1980~2017年共38年崇明站逐日降水资料对崇明站年降水量及暴雨日数的特征进行分析,并使用中尺度数值预报模式WRF3.9.1.1(Weather Research and Forecasting model)针对崇明年降水量及暴雨日数异常年份2015年的最强降水过程进行数值...使用1980~2017年共38年崇明站逐日降水资料对崇明站年降水量及暴雨日数的特征进行分析,并使用中尺度数值预报模式WRF3.9.1.1(Weather Research and Forecasting model)针对崇明年降水量及暴雨日数异常年份2015年的最强降水过程进行数值模拟,结合站点降水观测资料使用统计方法来系统验证模拟结果。通过敏感性试验着重研究尺度自适应的GF(Grell–Freitas)与传统的KF(Kain–Fritsch)、BMJ(Betts–Miller–Janji?)积云对流参数化方案在不同比率的网格嵌套方式下对于本次过程极端降水总量及逐时变化预报的影响。研究结果表明:使用大比率(9:1或15:1)的双层嵌套可以更真实地模拟强降水区累积降水量分布和逐时变化情况,而使用传统的小比率(3:1或5:1)三层嵌套网格会导致大暴雨和特大暴雨的TS(Threat Score)评分降低,小时降水峰值模拟偏弱等问题;模式外圈使用传统的KF、BMJ积云对流方案比尺度自适应的GF方案对于内圈高分辨率的极端降水总量、逐时变化模拟更有优势,特别是使用KF方案,可以更真实地模拟出极端降水中心的日变化强度;而使用GF方案对于入海口降水模拟偏弱,大暴雨和特大暴雨的TS评分普遍偏低,小时降水峰值也被严重低估。展开更多
青藏高原是全球气候变化的敏感地区,该地区的降水变化对全球及区域气候系统影响深远。运用WRF模型对高原的降水状况进行模拟研究,可以揭示降水形成机制和变化规律。但目前缺少利用WRF模式的不同组合改进青藏高原降水高估。为了改善降水...青藏高原是全球气候变化的敏感地区,该地区的降水变化对全球及区域气候系统影响深远。运用WRF模型对高原的降水状况进行模拟研究,可以揭示降水形成机制和变化规律。但目前缺少利用WRF模式的不同组合改进青藏高原降水高估。为了改善降水高估的问题,本研究利用区域气候站逐时降水实况资料和NCEP 0.25度的3小时全球再分析格点资料,采用WRF4.0,对2019年7月28日发生在玉树地区的降水事件进行了对比分析,涉及多种积云对流方案与分辨率的组合。通过比较各种方案对降水量及降水分布的模拟效果,从而得到了相关的研究结论:不同积云对流参数化方案对降水落区和强度模拟的影响显著,GD方案在降水区域模拟上效果最好,与实际降水空间分布相似性最大,而BMJ方案效果最差。总体来看,各方案均普遍高估降水量,提高模式水平分辨率可以提高降水模拟精度,但对雨带走向和范围影响不大。模式能很好地模拟降水演变过程及其后的温度、露点、CAPE和风场等物理量,除NKF-5 km方案外,其余方案的CAPE模拟结果基本与实际一致。NKF方案倾向于产生更高的CAPE,这可能是其降水模拟效果较差的原因。The Tibetan Plateau is a sensitive region for global climate change, and variations in precipitation in this area have far-reaching impacts on both global and regional climate systems. Conducting simulation studies on precipitation conditions in the plateau using the WRF model can reveal mechanisms and patterns of precipitation formation. However, there is currently a lack of research utilizing different combinations of the WRF model to improve the overestimation of precipitation on the Tibetan Plateau. To address this overestimation issue, this study utilized hourly precipitation data from regional climate stations and 3-hourly global reanalysis grid data from NCEP with a resolution of 0.25 degrees. The WRF model was employed to conduct comparative analyses of a precipitation event that occurred in the Yushu region on July 28, 2019, involving various combinations of cumulus convection schemes and resolutions. By comparing the simulation effects of different schemes on precipitation amount and distribution, the study drew relevant conclusions: different cumulus convection schemes significantly affect the simulation of precipitation regions and intensity. The GD scheme performed the best in simulating precipitation areas, exhibiting the highest similarity to the actual spatial distribution of precipitation, while the BMJ scheme performed the worst. Overall, all schemes tended to overestimate precipitation amounts. Increasing the model’s horizontal resolution can enhance precipitation simulation accuracy but has a minimal impact on the direction and extent of rain belts. The model effectively simulates the evolution of precipitation and subsequent physical quantities such as temperature, dew point, CAPE, and wind fields. With the exception of the NKF-5 km scheme, the CAPE simulation results of the other schemes were generally consistent with actual observations. The NKF scheme tends to produce higher CAPE, which may be a contributing factor to its poorer precipitation simulation performance.展开更多
本文利用中尺度模式WRF V4.0.2(Weather Research and Forecasting Model,Version 4.0.2)对浙江省两次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟,分别选用WSM6和Thompson云微物理方案、YSU和MYJ边界层方案、以及11种对流参数化方案进行试验,探究不同...本文利用中尺度模式WRF V4.0.2(Weather Research and Forecasting Model,Version 4.0.2)对浙江省两次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟,分别选用WSM6和Thompson云微物理方案、YSU和MYJ边界层方案、以及11种对流参数化方案进行试验,探究不同积云对流参数化方案对梅雨锋暴雨的1 km高分辨率预报的影响,结果表明:(1)在对各试验的降水预报评估过程中,使用传统点对点方法和邻域法都能客观表现出各试验的预报水平,而邻域检验法能更客观地评估模式对小范围强降水的预报水平。(2)三类积云对流方案(包括:无积云对流方案、传统积云对流方案和尺度自适应积云对流方案)都能较好地模拟出小雨降水的发生情况,但随着降水强度增强至暴雨、大暴雨量级时,尺度自适应的积云对流方案对降水的预报结果有明显改善。(3)在不同微物理和边界层组合方案下,尺度自适应积云对流方案的模拟结果差异更显著,而传统积云对流方案的模拟结果的效果差异不明显。(4)在1~10 km的“灰色区域”范围内,当网格分辨率逐渐提高到1 km时,尺度自适应积云对流方案较传统积云对流方案对模式的预报结果有明显的改善。本研究的结果在一定程度上可为高精度业务预报工作中对尺度自适应积云对流参数化方案的应用提供参考。展开更多
文摘利用美国国家环境预测中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)和国家大气研究中心(NCAR)联合研发的天气研究和预报模式(Weather Research and Forecasting Model,WRF),研究了不同积云对流参数化方案和微物理过程方案对0514号台风"彩蝶"路径的影响。结果表明,积云对流参数化方案对台风路径影响较大,KF方案比BM方案能更好地模拟出台风路径;使用KF方案时,选择微物理方案比不选微物理方案对于台风路径有更好的模拟结果,其中,Ferrier、WSM6和Lin非常接近于实况;KF方案较好地模拟出副热带高压(简称副高)的西伸和东退的变化以及台风环流的风场分布和强度。
文摘使用1980~2017年共38年崇明站逐日降水资料对崇明站年降水量及暴雨日数的特征进行分析,并使用中尺度数值预报模式WRF3.9.1.1(Weather Research and Forecasting model)针对崇明年降水量及暴雨日数异常年份2015年的最强降水过程进行数值模拟,结合站点降水观测资料使用统计方法来系统验证模拟结果。通过敏感性试验着重研究尺度自适应的GF(Grell–Freitas)与传统的KF(Kain–Fritsch)、BMJ(Betts–Miller–Janji?)积云对流参数化方案在不同比率的网格嵌套方式下对于本次过程极端降水总量及逐时变化预报的影响。研究结果表明:使用大比率(9:1或15:1)的双层嵌套可以更真实地模拟强降水区累积降水量分布和逐时变化情况,而使用传统的小比率(3:1或5:1)三层嵌套网格会导致大暴雨和特大暴雨的TS(Threat Score)评分降低,小时降水峰值模拟偏弱等问题;模式外圈使用传统的KF、BMJ积云对流方案比尺度自适应的GF方案对于内圈高分辨率的极端降水总量、逐时变化模拟更有优势,特别是使用KF方案,可以更真实地模拟出极端降水中心的日变化强度;而使用GF方案对于入海口降水模拟偏弱,大暴雨和特大暴雨的TS评分普遍偏低,小时降水峰值也被严重低估。
文摘青藏高原是全球气候变化的敏感地区,该地区的降水变化对全球及区域气候系统影响深远。运用WRF模型对高原的降水状况进行模拟研究,可以揭示降水形成机制和变化规律。但目前缺少利用WRF模式的不同组合改进青藏高原降水高估。为了改善降水高估的问题,本研究利用区域气候站逐时降水实况资料和NCEP 0.25度的3小时全球再分析格点资料,采用WRF4.0,对2019年7月28日发生在玉树地区的降水事件进行了对比分析,涉及多种积云对流方案与分辨率的组合。通过比较各种方案对降水量及降水分布的模拟效果,从而得到了相关的研究结论:不同积云对流参数化方案对降水落区和强度模拟的影响显著,GD方案在降水区域模拟上效果最好,与实际降水空间分布相似性最大,而BMJ方案效果最差。总体来看,各方案均普遍高估降水量,提高模式水平分辨率可以提高降水模拟精度,但对雨带走向和范围影响不大。模式能很好地模拟降水演变过程及其后的温度、露点、CAPE和风场等物理量,除NKF-5 km方案外,其余方案的CAPE模拟结果基本与实际一致。NKF方案倾向于产生更高的CAPE,这可能是其降水模拟效果较差的原因。The Tibetan Plateau is a sensitive region for global climate change, and variations in precipitation in this area have far-reaching impacts on both global and regional climate systems. Conducting simulation studies on precipitation conditions in the plateau using the WRF model can reveal mechanisms and patterns of precipitation formation. However, there is currently a lack of research utilizing different combinations of the WRF model to improve the overestimation of precipitation on the Tibetan Plateau. To address this overestimation issue, this study utilized hourly precipitation data from regional climate stations and 3-hourly global reanalysis grid data from NCEP with a resolution of 0.25 degrees. The WRF model was employed to conduct comparative analyses of a precipitation event that occurred in the Yushu region on July 28, 2019, involving various combinations of cumulus convection schemes and resolutions. By comparing the simulation effects of different schemes on precipitation amount and distribution, the study drew relevant conclusions: different cumulus convection schemes significantly affect the simulation of precipitation regions and intensity. The GD scheme performed the best in simulating precipitation areas, exhibiting the highest similarity to the actual spatial distribution of precipitation, while the BMJ scheme performed the worst. Overall, all schemes tended to overestimate precipitation amounts. Increasing the model’s horizontal resolution can enhance precipitation simulation accuracy but has a minimal impact on the direction and extent of rain belts. The model effectively simulates the evolution of precipitation and subsequent physical quantities such as temperature, dew point, CAPE, and wind fields. With the exception of the NKF-5 km scheme, the CAPE simulation results of the other schemes were generally consistent with actual observations. The NKF scheme tends to produce higher CAPE, which may be a contributing factor to its poorer precipitation simulation performance.
文摘本文利用中尺度模式WRF V4.0.2(Weather Research and Forecasting Model,Version 4.0.2)对浙江省两次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟,分别选用WSM6和Thompson云微物理方案、YSU和MYJ边界层方案、以及11种对流参数化方案进行试验,探究不同积云对流参数化方案对梅雨锋暴雨的1 km高分辨率预报的影响,结果表明:(1)在对各试验的降水预报评估过程中,使用传统点对点方法和邻域法都能客观表现出各试验的预报水平,而邻域检验法能更客观地评估模式对小范围强降水的预报水平。(2)三类积云对流方案(包括:无积云对流方案、传统积云对流方案和尺度自适应积云对流方案)都能较好地模拟出小雨降水的发生情况,但随着降水强度增强至暴雨、大暴雨量级时,尺度自适应的积云对流方案对降水的预报结果有明显改善。(3)在不同微物理和边界层组合方案下,尺度自适应积云对流方案的模拟结果差异更显著,而传统积云对流方案的模拟结果的效果差异不明显。(4)在1~10 km的“灰色区域”范围内,当网格分辨率逐渐提高到1 km时,尺度自适应积云对流方案较传统积云对流方案对模式的预报结果有明显的改善。本研究的结果在一定程度上可为高精度业务预报工作中对尺度自适应积云对流参数化方案的应用提供参考。
