北京地区一次冬季降雪天气及其云微物理过程的数值模拟

论文摘要

本文运用WRF中尺度数值模式,对2015年11月22日北京地区一次暴雪天气过程进行数值模拟,利用常规降水资料、探空资料、S波段雷达资料、双偏振云雷达的观测资料对模拟结果进行验证,在模拟效果较好的基础上进一步分析降水的云微物理过程,特别是对云雷达站上空及降水大值区域的水成物粒子分布和冰相水凝物粒子的源汇项进行了详细探讨。同时,基于WRF模式的地面三维降水方程也用来分析这次降雪过程。主要研究结论如下:(1)北京此次降雪属于回流天气,发生在贝加尔湖以南的阻塞高压与西太平洋副热带高压贯通形成高压坝、华西倒槽强大的有利天气形势下;倒槽顶部的偏东风气流从海上带来充足水汽,为北京及黄淮一带的风暴发生提供水汽条件,伴随冷空气的东移南下,降雪天气发生。(2)通过累积降水量、降水大值区逐时降水量、双偏振云雷达站逐时降水量的观测和模拟对比,模式能够很好地模拟出降水落区、降水中心、降水量级和降水的时间演变;通过雷达回波的观测和模拟对比,模式能较好地模拟出降雪云团的回波强度和分布、生消时间和走势,WRF模式采用Thompson方案对此次降雪具有很好的模拟效果。(3)通过双偏振云雷达站上空模拟的反射率和粒子分布与Ka波段双偏振云雷达观测结果对比分析,WRF模式在模拟这次降雪过程的回波强度、云顶高度以及降水粒子相态方面均与双偏振云雷达观测具有很高的契合度,并可以相互检验。进而可以根据数值模拟结果分析得到该站和降水大值区的的主要源汇项的演变特征。(4)通过对这次过程降水大值区水成物粒子及其源汇项时空分布的分析,云水主要分布在风暴初期和后期1.5～4km的中层;雪花的分布与回波具有较好地一致性,主要分布在0～9km的范围,雪花主要的三个源项分别为雪花凝华、雪碰冻云水、冰晶自动转化成雪,第三源项比第一、第二源项小一个量级,在低层有雪花升华;冰晶主要出现在6～9km的高空,形成高层弱回波区,主要通过冰晶凝华形成,通过冰晶转化成雪的过程消耗,源汇的量级基本相抵;霰粒主要存在于0～3km的低层,量级很小,来源于雪碰冻云水、霰碰冻云水、雨收集雪等过程,在低层有霰粒升华现象。(5)水汽相关过程与地面降水率的整体变化趋势较为一致,在地面降水过程中占据主要的作用,云相关过程的贡献相对较小。但是云相关过程在地面降水中也发挥着不可忽视的作用,尤其是在风暴强盛发展阶段。在水汽相关过程中,水汽扩散项和地表蒸发项对水汽总收支的贡献量级较小,水汽局地变化与水汽通量辐合在不同时段对水汽总收支的贡献不同。云相关过程更加复杂,大致来看,初始发展阶段(00:00～05:00),云相关总收支取决于液相水凝物的通量辐合项和局地变化项的共同作用;旺盛发展阶段(07:00～10:00时段),云相关作用主要由冰相水凝物的局地变化作用主导;消散阶段(10:00之后),云中液相、冰相水凝物粒子共同影响云收支,过程较复杂。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李一凡

导师: 周筠珺,肖辉

关键词: 回流降雪,数值模拟,水成物粒子,冰相粒子源汇项,地面降水诊断方程

来源: 成都信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 成都信息工程大学

分类号: P458.121

DOI: 10.27716/d.cnki.gcdxx.2019.000001

总页数: 58

文件大小: 3973K

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