基于GSI同化的模式分辨率及高分辨下垫面对广州“5·7”暴雨数值模拟的影响研究

论文摘要

华南前汛期暖区暴雨是我国暴雨预报的难点和热点问题,其数值模拟精度亟待提高。本文针对2017年5月6日广州局地突发的暖区特大暴雨受复杂地形影响、其对流中尺度系统局地触发、后向传播及组织化的特点,运用中尺度WRF v4.0数值模式,采用GFS资料,设置多组敏感性试验,较好地模拟和再现了此次大暴雨过程,对模式水平和垂直分辨率、高空间分辨率下垫面地表覆盖数据影响此次暖区暴雨过程的机制进行了深入研究。首先利用GSI同化系统同化了地面常规、探空、雷达反射率等多源观测资料,优化了模式背景场。在同化方案基础上设置不同层次垂直分辨率加密的敏感性试验,对广州“5·7”特大暴雨进行中尺度数值模拟。然后在最佳模式水平和垂直分辨率基础上,将1s(30米)高空间分辨率的地形及地表数据引入云分辨数值模式,设置地表敏感性试验,探究地表数据对广州“5·7”特大暴雨数值模拟的影响。不同层次垂直分辨率的加密试验表明:各试验均能模拟出“5·7”暴雨第一阶段的演变,其中垂直81层的整层加密试验对降水总量、降水落区和形态的模拟结果最佳。不同层次垂直分辨率的加密对对流系统的影响分析结果表明:低层加密模拟出增强的偏南回流、偏东风和较强的低层风场辐合,更细致的动热力垂直结构影响对流触发的模拟;中层加密模拟出了干冷空气侵入对流系统的细致过程,干冷空气侵入造成对流系统潜热和不稳定能量释放,促进对流系统发展;高层加密有利于与高空急流出流相关及对流系统周围的强高空辐散中心的模拟,强高空辐散促进相邻对流单体间的垂直环流,促进对流组织化过程。引入1s高空间分辨率下垫面数据的地表敏感性试验表明:高空间分辨率地表数据使模式中城区范围缩小,绿地和地表径流增加,导致城市群区域城市热岛效应减缓,地面感热通量降低,从而造成花都城区与王子山之间强温度梯度的形成,同时更强的高压回流和海陆风将洋面暖湿气流输送至内陆,在海陆边界形成暖湿通道,源源不断的暖湿空气在强温度梯度区前山地上强迫抬升触发对流,并加深组织化。本文对模式空间分辨率与高空间分辨率下垫面资料影响暴雨数值模拟的研究,为华南地区暖区暴雨的模拟预报提供了改进的线索。同时加深对下垫面资料影响城市热岛、海陆风环流的认识,对暖区暴雨的预报具有重要的借鉴意义。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王宁

导师: 平凡

关键词: 资料同化,数值模拟,暖区暴雨,模式空间分辨率,地表覆盖分类

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 南京信息工程大学

分类号: P458.121.1

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000593

总页数: 70

文件大小: 9963K

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