宁夏固原市一次对流性天气的数值模拟
发布时间：2023-01-13 12:31:38
宁夏固原市一次对流性天气的数值模拟
马思敏;刘晓莉;杨侃;张宏元;朱昱
【摘要】利用WRF模式和1°×1°的NCEP再分析资料,对2007年7月14日宁夏固原市发生的一次强对流天气进行了数值模拟,并分析了此次强对流天气的有利环流形势、物理量场分布以及雷达回波特征.结果表明:(1WRF模拟的降水区较实况略偏东南,且降水量偏大;(2WRF模拟的高层辐散和中低层辐合配置、“喇叭口”探空曲线与对流性降水区较为符合;(3霰、雪是雨水形成的主要来源,云水又是雪和霰增长的主要来源;(4云滴数浓度对对流云降水及水成物分布有重要的影响.增加云滴数浓度,前期可使对流云产生的累计降水量和范围均有减少,后期高浓度状况下存在大量冰相粒子,造成累计降水量及范围大于低、中浓度的降水;增加云滴数浓度,云水含量增加,前期雨水、冰晶、霰含量减少,后期雨水、冰晶、霰含量增多.【期刊名称】《干旱气象》【年(卷,期】2015(033002【总页数】13页(P278-290
【关键词】WRF模式;对流云;云滴数浓度【作者】马思敏;刘晓莉;杨侃;张宏元;朱昱
【作者单位】南京信息工程大学中国气象局气溶胶—云—降水重点开放实验室,江苏南京210044;宁夏泾源县气象局,宁夏固原756400;南京信息工程大学中国气象局气溶胶—云—降水重点开放实验室,江苏南京210044;宁夏气象台,宁夏银川750002;宁夏泾源县气象局,宁夏固原756400;南京信息工程大学中国气象局气溶胶—云—降水重点开放实验室,江苏南京210044
【正文语种】中文【中图分类】P458.1+21.2
雷暴、冰雹、龙卷等是严重的灾害性强对流天气，具有空间尺度小、生命期短等特点[1]，其突发性、局地性强。多普勒天气雷达是研究强对流天气的有效手段之一，可明显提高强对流天气的短时临近预报能力[2-3]。杨侃等[4]利用宁夏近50a的冰雹实测资料统计分析了宁夏冰雹的时空分布特征，得出宁夏冰雹主要分布在南部黄土丘陵区。固原市位于宁夏南部山区，地形复杂，常有冰雹等强对流天气发生，不仅给农业、通讯、交通等带来严重危害，还给人民生命及财产安全造成严重的影响和损失[5]，该区平均每年受不同程度的雹灾影响面积达2万hm2左右[6]。现今，人类活动的加剧导致了大气中气溶胶浓度的增加，从而影响了云的微物理过程及其降水，因此气溶胶—云—降水的相互作用是当今大气科学研究的热点和前沿问题。Van等[7]通过观测弗罗里达半岛一次气溶胶异常偏高时的云降水变化发现，随着气溶胶粒子浓度增加，CCN浓度增加，强对流云发展更为旺盛，降水量也随之增大。Storer等[8]利用RAMS模式模拟了不同初始环境、不同初始气溶胶浓度对对流天气发展的影响，得出初始气溶胶浓度、初始CAPE值较大的风暴有着较强的上升气流和更多的累计降水。
中尺度数值模式(如RAMS、ARPS、MM5、WRF等不仅考虑了下垫面等环境影响因子，还考虑了大尺度环流背景对对流系统的作用以及中尺度对流系统对大尺度环流的反馈作用，可以模拟包括自然启动在内的对流发展的全过程，且模拟范围大，已成为强对流云形成、演变研究的重要手段[9-12]。WRF模式是新一代非静力、高分辨率中尺度数值模式，支持多层网格嵌套，易于不同地理位置定位，物理过程全面，且具有三维资料同化功能，对中尺度天气系统具有较好的模拟效果，也可以模拟不同气溶胶浓度背景下对流云中各水成物的转变及其降水的发展。已有研究结
果表明WRF模式对中尺度系统具有良好的模拟效果[13-16]。肖辉等[14]利用WRF模式对山西的一次强降水过程进行了数值模拟，并对不同污染背景下气溶胶对云微物理结构、降水变化的影响进行敏感性试验，发现污染背景下的降水区域无明显变化，后期降水量比清洁背景下要多。Li等[15]利用WRF模式模拟了Houston地区的一个对流系统，发现CCN浓度在150～3000cm-3时，模拟产生的总降水量随着CCN浓度的增加而增加，而当CCN浓度超过3000cm-3后，随着CCN浓度的增加模拟产生的总降水量反而减小。截至目前，对于气溶胶是否
