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Two-moment Bulk Stratiform Cloud Microphysics in the Grid-point Atmospheric Model of IAP LASG (GAMIL) 被引量:2
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作者 史湘军 王斌 +1 位作者 Xiaohong LIU Minghuai WANG 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2013年第3期868-883,共16页
A two-moment bulk stratiform microphysics scheme, including recently developed physically-based droplet activation/ice nucleation parameterizations has been implemented into the Grid-point Atmospheric Model of IAP LA... A two-moment bulk stratiform microphysics scheme, including recently developed physically-based droplet activation/ice nucleation parameterizations has been implemented into the Grid-point Atmospheric Model of IAP LASG (GAMIL) as an effort to enhance the model's capability to simulate aerosol indirect effects. Unlike the previous one-moment cloud microphysics scheme, the new scheme produces a reasonable rep- resentation of cloud particle size and number concentration. This scheme captures the observed spatial variations in cloud droplet number concentrations. Simulated ice crystal number concentrations in cirrus clouds qualitatively agree with in situ observations. The longwave and shortwave cloud forcings are in better agreement with observations. Sensitivity tests show that the column cloud droplet number concentrations calculated from two different droplet activation parameterizations are similar. However, ice crystal number concentration in mixed-phased clouds is sensitive to different heterogeneous ice nucleation formulations. The simulation with high ice crystal number concentration in mixed-phase clouds has less liquid water path and weaker cloud forcing. ~rthermore, ice crystal number concentration in cirrus clouds is sensitive to different ice nucleation parameterizations. Sensitivity tests also suggest that the impact of pre-existing ice crystals on homogeneous freezing in old clouds should be taken into account. 展开更多
关键词 two-moment cloud microphysics scheme atmospheric model
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A STUDY OF THE INFLUENCE OF MICROPHYSICAL PROCESSES ON TYPHOON NIDA(2016) USING A NEW DOUBLE-MOMENT MICROPHYSICS SCHEME IN THE WEATHER RESEARCH AND FORECASTING MODEL 被引量:5
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作者 LI Zhe ZHANG Yu-tao +2 位作者 LIU Qi-jun FU Shi-zuo MA Zhan-shan 《Journal of Tropical Meteorology》 SCIE 2018年第2期123-130,共8页
The basic structure and cloud features of Typhoon Nida(2016) are simulated using a new microphysics scheme(Liuma) within the Weather Research and Forecasting(WRF) model. Typhoon characteristics simulated with the Lium... The basic structure and cloud features of Typhoon Nida(2016) are simulated using a new microphysics scheme(Liuma) within the Weather Research and Forecasting(WRF) model. Typhoon characteristics simulated with the Liuma microphysics scheme are compared with observations and those simulated with a commonly-used microphysics scheme(WSM6). Results show that using different microphysics schemes does not significantly alter the track of the typhoon but does significantly affect the intensity and the cloud structure of the typhoon. Results also show that the vertical distribution of cloud hydrometeors and the horizontal distribution of peripheral rainband are affected by the microphysics scheme. The mixing ratios of rain water and graupel correlate highly with the vertical velocity component and equivalent potential temperature at the typhoon eye-wall region. According to the simulation with WSM 6 scheme,it is likely that the very low typhoon central pressure results from the positive feedback between hydrometeors and typhoon intensity. As the ice-phase hydrometeors are mostly graupel in the Liuma microphysics scheme, further improvement in this aspect is required. 展开更多
关键词 Liuma microphysics scheme typhoon intensity cloud microphysics typhoon structure Weather Research and Forecasting model
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NUMERICAL SIMULATION OF CLOUD MICROPHYSICAL CHARACTERISTICS OF LANDFALL TYPHOON KROSA 被引量:3
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作者 花丛 刘奇俊 《Journal of Tropical Meteorology》 SCIE 2013年第3期284-296,共13页
In this study,the super typhoon KROSA(2007)was simulated using a mesoscale numerical model Global and Regional Assimilation and Prediction System(GRAPES)with a two-moment mixed-phase microphysics scheme.Local rainfall... In this study,the super typhoon KROSA(2007)was simulated using a mesoscale numerical model Global and Regional Assimilation and Prediction System(GRAPES)with a two-moment mixed-phase microphysics scheme.Local rainfall observations,radar and satellite data were also used to analyze the precipitation structure and microphysical features.It was shown that low-level jets and unstable temperature stratification provided this precipitation process with favorable weather condition.Heavy rainfall centers were located in the north and east part of KROSA with the maxima of 6-hourly total rainfall during the simulation more than 100 mm.The quantities of column solid water and column liquid water were generally equivalent,indicating the important role of ice phase in precipitation formation.Results of CloudSat showed that strong convection occurred in the eyewall around the cyclonic center.According to the simulation results,heavy precipitation in the northeast part of the typhoon was mainly triggered by convective clouds,accompanied by the strongest updraft under the melting level.In the southwest part of KROSA,precipitation intensity was rather homogeneous.The ascending center occurred in high-level cold clouds,favoring the formation and growth of ice particles. 展开更多
关键词 TYPHOON heavy rainfall KROSA GRAPES model two-moment MIXED-PHASE microphysics scheme cloud microphysics
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SENSITIVITY OF LANDFALLING TYPHOON STRUCTURE AND PRECIPITATION TO VARYING CLOUD MICROPHYSICAL PROCESSES 被引量:2
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作者 花丛 刘奇俊 《Journal of Tropical Meteorology》 SCIE 2016年第3期341-351,共11页
Typhoon KROSA in 2007 is simulated using GRAPES,a mesoscale numerical model,in which a two-parameter mixed-phase microphysics scheme is implanted.A series of numerical experiments are designed to test the sensitivity ... Typhoon KROSA in 2007 is simulated using GRAPES,a mesoscale numerical model,in which a two-parameter mixed-phase microphysics scheme is implanted.A series of numerical experiments are designed to test the sensitivity of landfalling typhoon structure and precipitation to varying cloud microphysics and latent heat release.It is found that typhoon track is sensitive to different microphysical processes and latent heat release.The cloud structures of simulated cyclones can be quite different with that of varying microphysical processes.Graupel particles play an important role in the formation of local heavy rainfall and the maintenance of spiral rainbands.Analysis reveals that the feedback of latent heat to dynamic fields can significantly change the content and distribution of cloud hydrometeors,thus having an impact on surface precipitation. 展开更多
关键词 cloud microphysics GRAPES model landfalling TYPHOON LATENT heat
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Aerosol Microphysical and Radiative Effects on Continental Cloud Ensembles 被引量:1
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作者 Yuan WANG Jonathan M. VOGEL +7 位作者 Yun LIN Bowen PAN Jiaxi HU Yangang LIU Xiquan DONG Jonathan H. JIANG Yuk L. YUNG Renyi ZHANG 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 2018年第2期234-247,共14页
Aerosol-cloud-radiation interactions represent one of the largest uncertainties in the current climate assessment. Much of the complexity arises from the non-monotonic responses of clouds, precipitation and radiative ... Aerosol-cloud-radiation interactions represent one of the largest uncertainties in the current climate assessment. Much of the complexity arises from the non-monotonic responses of clouds, precipitation and radiative fluxes to aerosol perturbations under various meteorological conditions. In this study, an aerosol-aware WRF model is used to investigate the microphysical and radiative effects of aerosols in three weather systems during the March 2000 Cloud Intensive Observational Period campaign at the US Southern Great Plains. Three simulated cloud ensembles include a low-pressure deep convective cloud system, a collection of less-precipitating stratus and shallow cumulus, and a cold frontal passage. The WRF simulations are evaluated by several ground-based measurements. The microphysical properties of cloud hydrometeors, such as their mass and number concentrations, generally show monotonic trends as a function of cloud condensation nuclei concentrations. Aerosol radiative effects do not influence the trends of cloud microphysics, except for the stratus and shallow cumulus cases where aerosol semi-direct effects are identified. The precipitation changes by aerosols vary with the cloud types and their evolving stages, with a prominent aerosol invigoration effect and associated enhanced precipitation from the convective sources. The simulated aerosol direct effect suppresses precipitation in all three cases but does not overturn the aerosol indirect effect. Cloud fraction exhibits much smaller sensitivity (typically less than 2%) to aerosol perturbations, and the responses vary with aerosol concentrations and cloud regimes. The surface shortwave radiation shows a monotonic decrease by increasing aerosols, while the magnitude of the decrease depends on the cloud type. 展开更多
关键词 aerosol-cloud-radiation interactions cloud-resolving model cloud microphysics and macrophysics precipita-tion
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RADIATIVE AND MICROPHYSICAL EFFECTS OF ICE CLOUDS ON A TORRENTIAL RAINFALL EVENT OVER HUNAN,CHINA
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作者 许凤雯 许小峰 +1 位作者 崔晓鹏 王志 《Journal of Tropical Meteorology》 SCIE 2012年第3期393-402,共10页
The radiative and microphysical effects of ice clouds on a torrential rainfall event over Hunan,China in June 2004 are investigated by analyzing the sensitivity of cloud-resolving model simulations.The model is initia... The radiative and microphysical effects of ice clouds on a torrential rainfall event over Hunan,China in June 2004 are investigated by analyzing the sensitivity of cloud-resolving model simulations.The model is initialized by zonally-uniform vertical velocity,zonal wind,horizontal temperature and vapor advection from National Centers for Environmental Prediction(NCEP) /National Center for Atmospheric Research(NCAR) reanalysis data.The exclusion of radiative effects of ice clouds increases model domain mean surface rain rates through the increase in the mean net condensation associated with the increase in the mean radiative cooling during the onset phase and the increases in the mean net condensation and the mean hydrometeor loss during the mature phase.The decrease in the mean rain rate corresponds to the decreased mean net condensation and associated mean latent heat release as the enhanced mean radiative cooling by the removal of radiative effects of ice clouds cools the mean local atmosphere during the decay phase.The removal of microphysical effects of ice clouds decreases the mean rain rates through the decrease in the mean net condensation during the onset phase,while the evolution of mean net condensation and the mean hydrometeor changes from decrease to increase during the mature phase.The reduction in the mean rain rate is primarily associated with the mean hydrometeor change in the absence of microphysical effects of ice clouds during the decay phase. 展开更多
关键词 radiative and microphysical effects ice clouds RAINFALL budget analysis cloud-resolving model simulation
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基于云微物理过程的北方冻雨的模拟与形成机制研究 被引量:1
7
作者 曾箐芃 韩永翔 +2 位作者 陆正奇 李嘉欣 刘唯佳 《气象科学》 2024年第1期147-156,共10页
本文通过耦合AFWA(Air Force Weather Agency)冻雨参数化方案的WRF模式,对2020年冬季因暖锋引发的中国北方严重冻雨灾害个例进行了模拟,结果显示模式能够很好地模拟此次冻雨过程中降水相态的空间分布。通过分析暖锋的演变、水成物云微... 本文通过耦合AFWA(Air Force Weather Agency)冻雨参数化方案的WRF模式,对2020年冬季因暖锋引发的中国北方严重冻雨灾害个例进行了模拟,结果显示模式能够很好地模拟此次冻雨过程中降水相态的空间分布。通过分析暖锋的演变、水成物云微物理特征以及降水相态的变化,得到:在辽宁中北部—吉林中东部地区,暖锋导致中低空形成“冷—暖—冷”的温度层结,该区冻雨形成机制以“冰相机制”为主,即高空的雪花落入大于0℃暖层内融化、再降落到次冻结层后形成冻雨。同时,发现存在高空无固态水成物、逆温层内暖雨下落到次冻结层在地面形成冻雨的现象,这种新机制被定义为“暖雨机制”,更多水成物垂直剖面与同期地面观测降水相态的比对,验证了新机制的存在,并解释了该机制形成的可能原因。为更深入理解冻雨形成机理以及北方冻雨的预报、预警提供科学支撑。 展开更多
关键词 云微物理过程 北方冻雨 冻雨形成机制 WRF模式
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一次北京冰雹形成的数值模拟及微物理机制研究
8
作者 朱好奇 平凡 +2 位作者 谭桂容 沈新勇 殷蕾 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第5期1796-1816,共21页
本文利用WRF模式对2021年6月25日一次发生在北京地区的冰雹天气进行高分辨率数值模拟研究。从雷达反射率和降水来看,数值模拟基本再现了冰雹风暴的宏观特征。在此基础上分析了冰雹风暴不同发展阶段的中尺度热力、动力和微物理特征。最... 本文利用WRF模式对2021年6月25日一次发生在北京地区的冰雹天气进行高分辨率数值模拟研究。从雷达反射率和降水来看,数值模拟基本再现了冰雹风暴的宏观特征。在此基础上分析了冰雹风暴不同发展阶段的中尺度热力、动力和微物理特征。最后通过输出微物理过程的中间转化项,着重分析雹粒子和雨滴的质量收支和潜热收支情况,给出冰雹形成的云微物理概念模型图。研究结果表明:本次冰雹过程可分为多单体回波、线状对流和飑线三个阶段。此次冰雹天气主要以雪粒子为雹胚在对流层中高层与雨水和云水发生撞冻作用形成雹粒子,雹粒子生成后不断地撞冻雨水和云水增长,冰晶直接撞冻雨水形成雹的转化率很低。气流在风暴的前部低层流入,多单体阶段的两股弱上升气流不断地合并,而线状对流和飑线阶段低层入流减弱,中高层较干冷气流的流入明显。气流在飑线阶段强烈上升,在高层向前流出。被上升气流抬升的暖湿空气与中高层流入的干冷空气相遇凝结为云水或凝华为冰相粒子,释放大量潜热,导致云内浮力增强,促进云内气流强烈上升,将有更多的云水和冰相粒子生成,同时促进了雹粒子的生成和累积。雪和雹粒子的融化吸收大量潜热,导致融化层升高,因此在飑线阶段有大量过冷雨水生成并与雪粒子发生撞冻作用形成更多的雹粒子。大雹粒子降落产生的更强的水物质拖曳力将促进低层下沉气流增强。下沉运动导致低层雨水蒸发冷却,在近地面形成冷池,与高层的潜热加热配合增强对流,从而正反馈于经向环流。环流导致的垂直上升气流促进低层的水汽抬升至融化层以上凝结形成过冷水和凝华为雪粒子,而垂直下沉气流促进雪和雹降落至融化层以下形成雨水以及雨水在融化层以下蒸发,进而正反馈于云内热力环境。如此反复,产生降雹和强降水。 展开更多
关键词 冰雹 WRF模式 云微物理过程 云内热动力场 垂直速度诊断
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一次干下击暴流的云微物理过程及移动和传播机制研究
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作者 李彦辉 张飞民 +1 位作者 杨凯 王澄海 《大气科学》 CSCD 北大核心 2024年第5期2059-2079,共21页
本文使用风廓线雷达、跑道自动观测及多普勒天气雷达等观测资料,对2020年5月14日半干旱地区兰州的一次弱天气尺度强迫下的干下击暴流(简称“5.14”)过程的发生和演变特征进行了分析;应用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecas... 本文使用风廓线雷达、跑道自动观测及多普勒天气雷达等观测资料,对2020年5月14日半干旱地区兰州的一次弱天气尺度强迫下的干下击暴流(简称“5.14”)过程的发生和演变特征进行了分析;应用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting)对该次过程的形成、移动及辐散出流区上空的水凝物演变特征进行了模拟,探讨了“5.14”过程外流传播的可能机制。结果表明:“5.14”过程的生命期约为30 min,云顶高度在9 km以上。在云体移向后侧3~6 km高度,同时出现突发性干冷空气急流侵入,云体断裂,云顶崩塌,动量下传和中低空1~4 km高度辐散出流急流,是下击暴流外流发生的可能原因。雪晶碰撞过冷云滴使之冻结合并,形成了下沉及外流区域的云中霰粒子均快速增长,模拟的霰粒子混合比在下击暴流暴发时增大了105倍;下沉区霰粒子加速了云中冷池的形成,是激发强下沉气流的原因之一。随着云体的移动,强下沉气流在地面上产生辐散出流,和相邻的辐散出流间交汇引起气流间的辐合上升运动,在云体移动方向前沿的下沉气流两侧形成两个气流上升区;随着干冷入流急流的深入,在云体移动方向激发出两个垂直环流,垂直环流由一支云内上升气流与一支紧邻的湿下沉气流相伴而成。垂直环流中的湿下沉气流在近地面形成冷池扩散促使了下击暴流的暴发,激发阵风锋。阵风锋向下击暴流辐散中心的外流方向扩散,阵风锋前的暖湿上升气流有利于新生单体合并进原风暴,风暴发展加强,随着阵风锋推进切断了暖湿上升气流导致重冷云顶下沉,云顶的不断上冲和崩溃形成了下击暴流的外流传播过程。阵风锋前的上升气流输送的雨滴粒子在0°C温度层附近冻结,冻结过程中释放的热量导致外流传播过程中0°C温度层不断升高,云中下沉的霰粒子融化层升高,融化后形成的雨滴粒子在下落过程中的蒸发层增大,霰粒子融化吸热及雨水在下降过程中蒸发吸热使得近地面冷池不断增强导致地面风速在辐散传播过程中加大,是下击暴流外流传播中地面大风形成的重要原因。另一方面,上升气流通过凝结作用加热大气加强上升运动。下沉气流的发展有助于形成和维持对流特征环流及冷池。下击暴流形成后,在云体移动方向上不断形成的垂直闭合环流是下击暴流辐散中心的移动机制,由于地面冷池外流的辐合抬升作用,移动方向的上升气流区范围不断增大,垂直闭合环流受到上升气流区阻挡无法新生,同时由于云体东移,维持下击暴流垂直闭合环流结构中水凝物的循环减弱使垂直闭合环流结构消散,导致下击暴流辐散中心减弱消亡。与以往研究相比较,本次干下击暴流发生时也出现了云体后侧入流急流、雷达回波反射率因子核下降、动量下传、霰粒子含水量大及水凝物融化蒸发过程吸热形成冷池等特征,但此次干下击暴流辐散中心有明显的垂直闭合环流,是下击暴流辐散中心的启动和维持机制,同时下击暴流辐散中心与阵风锋的形成密切相关,而阵风锋过程是造成此次干下击暴流的外流传播形成地面大风的主要原因。 展开更多
关键词 下击暴流 WRF模式 云微物理特征 移动和外流传播机制
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Improvement of cloud microphysical parameterization and its advantages in simulating precipitation along the Sichuan-Xizang Railway
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作者 Xiaoqi XU Zhiwei HENG +6 位作者 Yueqing LI Shunjiu WANG Jian LI Yuan WANG Jinghua CHEN Peiwen ZHANG Chunsong LU 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第3期856-873,共18页
The Sichuan-Xizang Railway is an important part of the railway network in China, and geological disasters, such as mountain floods and landslides, frequently occur in this region. Precipitation is an important cause o... The Sichuan-Xizang Railway is an important part of the railway network in China, and geological disasters, such as mountain floods and landslides, frequently occur in this region. Precipitation is an important cause of these disasters;therefore,accurate simulation of the precipitation in this region is highly important. In this study, the descriptions for uncertain processes in the cloud microphysics scheme are improved;these processes include cloud droplet activation, cloud-rain autoconversion, rain accretion by cloud droplets, and the entrainment-mixing process. In the default scheme, the cloud water content of different sizes corresponds to the same cloud droplet concentration, which is inconsistent with the actual content;this results in excessive cloud droplet size, unreasonable related conversion rates of microphysical process(such as cloud-rain autoconversion), and an overestimation of precipitation. Our new scheme overcomes the problem of excessive cloud droplet size. The processes of cloudrain autoconversion and rain accretion by cloud droplets are similar to the stochastic collection equation, and the mixing mechanism of cloud droplets is more consistent with that occurred during the actual physical process in the cloud. Based on the new and old schemes, multiple precipitation processes in the flood season of 2021 along the Sichuan-Xizang Railway are simulated, and the results are evaluated using ground observations and satellite data. Compared to the default scheme, the new scheme is more suitable for the simulation of cloud physics, reducing the simulation deviation of the liquid water path and droplet radius from 2 times to less than 1 time and significantly alleviating the overestimation of precipitation intensity and range of precipitation center. The average root-mean-square error is reduced by 22%. Our results can provide a scientific reference for improving precipitation forecasting and disaster prevention in this region. 展开更多
关键词 The Sichuan-Xizang Railway cloud microphysics PRECIPITATION model improvement
原文传递
不同云微物理方案对飞机结冰气象条件预测评估分析 被引量:1
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作者 郭琪磊 桑为民 +3 位作者 牛俊杰 仪志胜 夏贞锋 苗帅 《Transactions of Nanjing University of Aeronautics and Astronautics》 EI CSCD 2023年第2期124-136,共13页
飞行安全在复杂气象条件下易受结冰影响而受到威胁。能够结合地形特征并准确预测结冰气象条件是保障飞行安全的重要因素。本文利用中尺度天气预报模型模式,以4种不同的云微物理方案组合对美国华盛顿山地区的两次结冰事件进行了数值模拟... 飞行安全在复杂气象条件下易受结冰影响而受到威胁。能够结合地形特征并准确预测结冰气象条件是保障飞行安全的重要因素。本文利用中尺度天气预报模型模式,以4种不同的云微物理方案组合对美国华盛顿山地区的两次结冰事件进行了数值模拟。结果表明:预测的液态水含量和温度与现有文献匹配较好,而Morrison方案组合在误差分析中表现最佳。此外,讨论了水平分辨率和云微物理方案对液态水含量和云中液滴平均有效直径预测的敏感性。由于地形所引起的垂直运动是产生云水的主要动因,较高的水平分辨率能够做出更为准确的预测。最后利用IC指数对结冰强度进行了分析,表明结冰严重程度具有明显的时空多变特性,以及对云微物理方案的敏感性。本文工作有望加强对云微物理方案的理解和认识,并为选择适合的云微物理方案进行结冰天气预测提供了依据。 展开更多
关键词 飞机结冰 数值预测 云微物理方案 气象环境 天气预报模型
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不同污染背景下云滴谱离散度对云降水模拟影响的个例研究
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作者 李丹 徐晓齐 +4 位作者 贾星灿 陆春松 邱玉珺 邵乃夫 邹沁垚 《大气科学》 CSCD 北大核心 2023年第6期1783-1795,共13页
云滴谱离散度是云雨自动转化过程参数化中不可忽视的重要参数,对地面降水有着重要的影响。本文利用WRF-Chem(Weather Research and Forecast coupled with Chemistry)模式,对发生在2019年1月3~6日长江中下游地区的一次降水过程进行了模... 云滴谱离散度是云雨自动转化过程参数化中不可忽视的重要参数,对地面降水有着重要的影响。本文利用WRF-Chem(Weather Research and Forecast coupled with Chemistry)模式,对发生在2019年1月3~6日长江中下游地区的一次降水过程进行了模拟。在清洁和污染的气溶胶背景下,设定不同的云滴谱离散度的数值(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9和1.0),研究云降水微物理的变化。结果表明,该个例降水主要来源于云雨自动转化以及云雨碰并过程。在清洁条件下的地面累计降水量大于在污染条件下的累计降水量,这是因为在清洁条件下云滴数浓度小,有利于云雨自动转化以及云雨碰并过程。虽然云雨自动转化以及云雨碰并过程占主导,但导致地面累计降水量随云滴谱离散度增大而增大的主要原因是:随着云滴谱离散度的增大,冰粒子质量浓度增大,导致融化过程增强,产生更多的雨滴,从而增强地表降水。所得结果将提高我们对云降水对气溶胶和离散度响应过程的理论认识。 展开更多
关键词 WRF-Chem模式 云滴谱离散度 气溶胶 云微物理过程
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Influence of multi-chemical-component aerosols on the microphysics of warm clouds in North China 被引量:3
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作者 YANG SuYing MA JianZhong +3 位作者 HU ZhiJin YAN Peng CHEN Yue WANG Wei 《Science China Earth Sciences》 SCIE EI CAS 2011年第3期451-461,共11页
An adiabatic bin-sized cloud parcel model is developed by incorporating the multi-chemical-component (MCC) aerosol effects into the UWyo single-chemical-component (SCC) parcel model. The effects of MCC aerosols on the... An adiabatic bin-sized cloud parcel model is developed by incorporating the multi-chemical-component (MCC) aerosol effects into the UWyo single-chemical-component (SCC) parcel model. The effects of MCC aerosols on the warm cloud microphysics in North China are investigated with the model. The simulations are initialized using the data on chemical components and number size distribution of aerosols measured during the IPAC (Influence of Pollution on Aerosols and Cloud Microphysics in North China) campaign in spring 2006. It is found that the MCC aerosols in North China increase the cloud droplet number concentration (CDNC) and decrease the effective radius more efficiently than pure ammonium-sulfate aerosols. It is also shown that the MCC aerosols in North China can narrow the cloud droplet spectra (CDS) by increasing CDNC in small size and decreasing CDNC in large size. Our results indicate that aerosol chemical components and their size distributions can influence the microphysics of warm clouds, and thus affect atmospheric radiation and precipitation. This should attract more attentions in weather and climate change research in the future. 展开更多
关键词 AEROSOLS chemical component CCN cloud microphysics cloud model
原文传递
冰晶核化对雷暴云微物理过程和起电影响的数值模拟研究 被引量:9
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作者 谭涌波 杨忆 +3 位作者 师正 周博文 张冬冬 廖义慧 《大气科学》 CSCD 北大核心 2015年第2期289-302,共14页
本文在已有的二维对流云模式中采用了一种与气溶胶有关的冰晶核化方案替代原有的冰晶核化经验公式,并选取个例,分别就两种方案进行了模拟对比试验。模拟结果表明:(1)新方案所得冰晶比含水量主要分布在-0.1^-7.6°C温区之间,高于原... 本文在已有的二维对流云模式中采用了一种与气溶胶有关的冰晶核化方案替代原有的冰晶核化经验公式,并选取个例,分别就两种方案进行了模拟对比试验。模拟结果表明:(1)新方案所得冰晶比含水量主要分布在-0.1^-7.6°C温区之间,高于原方案所得的-50.1^-24.2°C温区;在整个雷暴云的发展过程中新方案冰晶的分布高度、温度区间以及最大浓度值均大于原方案。(2)在新方案中,温度相对较高的过冷区产生大量冰晶,其争食云中水汽抑制了云滴、雨滴的增长。此外,与原方案相比,霰增长受雨滴大幅减小的影响进一步得到限制,导致生成的霰小于原方案,且空间分布具有较大区别。(3)两方案在雷暴云初期形成的电荷结构不同;在发展旺盛与消散阶段新方案中电荷空间分布区域和电荷量均大于原方案,此外,在不同时刻主正电荷区和主负电荷区的中心高度存在差异。本文对云微物理过程及起电的分析为后继探讨气溶胶与雷暴云起放电过程、电荷结构之间的相互关系提供了有利条件。 展开更多
关键词 冰晶 核化方案 微物理过程 云模式
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贵州地区冰雹云微物理过程及发展机制数值模拟研究 被引量:22
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作者 蒋瑛 朱克云 张杰 《气象》 CSCD 北大核心 2016年第8期920-933,共14页
为了进一步探究贵州地区冰雹云的形成、发展机制和冰雹增长的微物理转化条件,运用三维冰雹云模式对该地区2012—2015年12个冰雹个例进行数值模拟研究,结果发现:各种水成物有利的空间分布是雹粒增长的物质基础,且上升气流与水汽相变之间... 为了进一步探究贵州地区冰雹云的形成、发展机制和冰雹增长的微物理转化条件,运用三维冰雹云模式对该地区2012—2015年12个冰雹个例进行数值模拟研究,结果发现:各种水成物有利的空间分布是雹粒增长的物质基础,且上升气流与水汽相变之间存在一个正反馈效应,冰雹粒子主要以霰粒子为胚胎进行增长,增长方式以霰自动转化成雹为主。在再生冰雹云发展过程中,雹云首次发展过程结束时,高空仍维持4 km及以下很低的0℃层高度,是再生冰雹云发展的热力环境条件。降雹区地面气流辐散,导致两侧区域形成较强的气流辐合上升,是再生冰雹云发展的动力条件。气流在辐合的同时,又使原降雹区的水汽源源不断地向两侧气流辐合区汇合,是再生冰雹云发展的水汽来源。冰雹云中冰晶和霰粒子含量的迅速增加,为冰雹的再次增长提供了有利的微物理物质转化条件。 展开更多
关键词 冰雹 云模式 微物理过程 动力机制
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云凝结核浓度对WRF模式模拟飑线降水的影响:不同云微物理参数化方案的对比研究 被引量:30
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作者 董昊 徐海明 罗亚丽 《大气科学》 CSCD 北大核心 2012年第1期145-169,共25页
采用WRF模式模拟一次影响中国广东省的飑线过程,分别选取Morrison、Thompson07、Thompson09和WDM6云微物理方案实施了四组试验,每组试验包括不同云凝结核(CCN)浓度的三次模拟,称为"低浓度"、"中浓度"和"高浓度... 采用WRF模式模拟一次影响中国广东省的飑线过程,分别选取Morrison、Thompson07、Thompson09和WDM6云微物理方案实施了四组试验,每组试验包括不同云凝结核(CCN)浓度的三次模拟,称为"低浓度"、"中浓度"和"高浓度",将模拟区域划分为深对流、浅对流和层云区域,对比分析四组试验中CCN浓度变化对模拟的总降水量、不同区域降水率和不同区域面积的影响,进一步分析了云微物理过程、动力环流强度等受CCN浓度变化的影响。发现:(1)由于不同云微物理过程与CCN浓度有着直接或间接的联系、不同云微物理过程之间存在复杂的关联、云微物理过程与动力环流之间发生非线性耦合,采用不同的云微物理方案导致模拟的CCN—降雨影响既有相似、也有差异;(2)模拟的CCN—降水影响在采用Thompson09和Thompson07方案时更显著,采用WDM6方案时最小;(3)四组模拟试验均出现CCN浓度增加延迟降水产生、初期降水减弱的情况,在模拟后期降水量也随着CCN浓度增加而减小,而飑线成熟阶段CCN—降水影响更加复杂。 展开更多
关键词 云凝结核—降水影响 WRF模式 云微物理参数化方案 飑线
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华北地区气溶胶混合状态对暖云微物理特征的影响 被引量:5
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作者 杨素英 马建中 +3 位作者 胡志晋 金莲姬 许潇锋 高蒙 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2011年第5期606-613,共8页
在UWyo单组分气溶胶的绝热气块分档云模式基础上,发展了多种化学组分气溶胶的绝热气块分档云模式。利用2006年春季华北地区地面气溶胶分级采样的离子成分分析数据和同时段高空气溶胶、云微物理飞机观测资料,研究了气溶胶混合状态对暖云... 在UWyo单组分气溶胶的绝热气块分档云模式基础上,发展了多种化学组分气溶胶的绝热气块分档云模式。利用2006年春季华北地区地面气溶胶分级采样的离子成分分析数据和同时段高空气溶胶、云微物理飞机观测资料,研究了气溶胶混合状态对暖云微物理特征的影响。模拟结果表明,华北地区气溶胶内部混合比外部混合有利于增加云凝结核数浓度、降低气块水汽最大饱和比、增加云滴数浓度。气溶胶的混合状态不同,形成的云滴谱的特征差异较大,主要体现在云滴谱的平均尺度和峰值的突出程度;云滴谱相对离散度在0.3附近变化,且随着云滴数浓度的增加,云滴谱相对离散度呈现减小的趋势。气溶胶混合状态能够影响暖云微物理特征,从而影响大气辐射和降水过程,在天气和气候变化的研究中应予以关注。 展开更多
关键词 气溶胶 混合状态 云微物理 云模式
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祁连山夏季地形云结构和云微物理过程的模拟研究(I):模式云物理方案和地形云结构 被引量:37
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作者 刘卫国 刘奇俊 《高原气象》 CSCD 北大核心 2007年第1期1-15,共15页
对三维非静力中尺度模式ARPS的云降水微物理方案进行了改进,利用改进后的ARPS模式模拟了祁连山地区夏季的两个地形云个例,通过对各自模拟结果的对比分析并结合实况资料研究了夏季祁连山地区地形云的发展状况、动力场特征、降水特征以及... 对三维非静力中尺度模式ARPS的云降水微物理方案进行了改进,利用改进后的ARPS模式模拟了祁连山地区夏季的两个地形云个例,通过对各自模拟结果的对比分析并结合实况资料研究了夏季祁连山地区地形云的发展状况、动力场特征、降水特征以及云微物理结构特征。研究结果表明,地形云的发展受地形影响很大,地形的抬升促进了云和降水的发展,地形的作用也改变了地面降水特征,使云的宏、微观物理结构发生较大变化。 展开更多
关键词 ARPS 云微物理 祁连山 地形云
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华南区域高分辨率模式中不同雷达回波反演技术方案的比较试验 被引量:9
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作者 徐道生 张艳霞 +3 位作者 张诚忠 钟水新 戴光丰 陈子通 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2016年第1期9-18,共10页
结合一次比较典型的华南前汛期暴雨过程,对目前常用的几种雷达回波反演技术进行比较,试图得到一种适用于华南区域高分辨率模式的技术方案。首先比较了两种不同的水凝物反演技术对短期降水预报的影响,发现基于暖雨假设构造的经验公式反... 结合一次比较典型的华南前汛期暴雨过程,对目前常用的几种雷达回波反演技术进行比较,试图得到一种适用于华南区域高分辨率模式的技术方案。首先比较了两种不同的水凝物反演技术对短期降水预报的影响,发现基于暖雨假设构造的经验公式反演得到的云微物理量进行Nudging以后预报降水比实况偏弱,而利用LAPS系统可以反演出高层的固态粒子,这些云粒子通过冰相过程可以产生强度与实况相当的降水。仅仅引入初始场的凝结物只对第一小时降水预报改进比较明显。通过对两种不同的水汽反演技术进行比较,发现1D+3D方法反演得到的水汽场并不适用于高分辨率模式,按该方法调整初始场水汽之后反而导致降水预报效果变差,而根据雷达回波调整水汽饱和的方法却可以有效提高前6小时的降水评分,这种改进主要来自降水漏报现象的减少。总体来说,结合利用LAPS系统反演云物理量以及水汽饱和调整方法是一套比较适合华南区域高分辨率模式的技术路线。 展开更多
关键词 雷达回波 反演 云微物理 水汽 高分辨率模式
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中尺度山脉对流群的动力和微物理数值模拟 被引量:11
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作者 刘玉宝 胡志晋 +2 位作者 何观芳 周秀骥 葛润生 《气象学报》 CSCD 北大核心 1995年第2期157-167,共11页
大山脉春夏季受太阳加热和地形抬升作用易于形成对流过程。为研究这类对流特点,在沙特阿拉伯ASIR山区组织了一个SACPEX实验计划。本文应用中国强风暴实验室MBG(MESO—Beta&Gamma)非静力模式,选取适当模... 大山脉春夏季受太阳加热和地形抬升作用易于形成对流过程。为研究这类对流特点,在沙特阿拉伯ASIR山区组织了一个SACPEX实验计划。本文应用中国强风暴实验室MBG(MESO—Beta&Gamma)非静力模式,选取适当模拟通道模拟了该计划中1990年5月3日一次对流降水过程。模拟结果揭示了大山脉气流强迫与对流环流相互作用的一些基本特点,展示了大山脉对流过程多种复杂的宏微观特征及其生消演变。包括山坡激发对流,大对流对小对流的抑制,云自然引晶效应等,并指出在这类对流系统中CCN浓度对其降水类型的重要影响。此外,本文还进行了采取细致的雹云微物理参数化和采用简单的暖云微物理参数化的对比试验,结果表明两者模拟的动力场差别甚小,而云形态和降水发展有明显差异。上述结果总体上与该个例外场观测一致。 展开更多
关键词 中尺度 山脉对流 微物理结构 对流群
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