高分辨率WRF模式中土壤湿度扰动对短期高温天气模拟影响的个例研究

本文利用WRFV3.6中尺度预报模式就土壤湿度扰动对2003年7月22-23日和29-30日短期高温天气过程的影响进行了高分辨率模拟研究。结果表明：（1）WRF模式地表气温对土壤湿度扰动有较强的敏感性,且随着土壤湿度的增加（减小）而降低（升高）。同时,模式中土壤湿度对地面气温影响的强度对模式分辨率具有较高的依赖性。（2）不同模式分辨率下气温随土壤湿度变化的规律一致;由于更高分辨率的地形资料的应用,提高分辨率可在较大程度上改善模拟效果。（3）不同土壤湿度试验模拟的地表感热、潜热通量可直接影响气温变化;（4）土壤湿度扰动通过间接影响高温发展的近地层各物理过程使得地表气温发生变化。这些过程中,对流（平流）过程在全天表现为增温（冷却）的作用,强度在白天均随土壤湿度的减小而增加。在较干的土壤条件下,非绝热增温在白天的主导地位加强;在夜间,非绝热冷却的强度减弱,且小于占据主导的对流绝热增温的强度。以上结果表明,在模拟和预报高温天气时土壤湿度非常重要,也意味着通过土壤湿度扰动的集合预报方法来改进模式高温模拟预报具有较大的潜力。

WRF模式中土壤湿度对位势高度模拟影响的敏感性分析

利用WRFV3.6中尺度预报模式对我国东部地区2003年5、6、7月下旬天气过程进行模拟,研究分析了土壤湿度对位势高度的影响。结果表明：（1）对流层中低层位势高度对土壤湿度有较强的敏感性,且各月的位势高度随土壤湿度的改变都有一致的变化规律,但相对于5、6月,7月高温过程中位势高度对土壤湿度更为敏感。土壤湿度的增加（减少）会导致750-500 hPa位势高度减小（增大）、850 hPa以下气压层位势高度增大（减小）;（2）不同土壤湿度试验模拟的不同地表热通量可直接影响气温变化,在静力平衡和质量守恒条件下可进一步影响不同高度的气压,并最终导致位势高度的差异;（3）位势高度白天受土壤湿度的影响程度最大。白天热通量传输旺盛,在干（湿）的土壤湿度条件下,地表温度增温（降温）幅度大,850 hPa位势高度减小（增大）、500 hPa位势高度增大（减小）更为明显;夜间情况相反。