积云的清除作用与其酸化的数值模拟

一维时变参数化积云模式与污染物浓度连续方程相结合，根据积云内外SO2和HNO3浓度、云水S(VI)浓度、H2O2和O3的氧化速率以及地面雨水S(VI)浓度的时空变化，分别讨论核化清除、液相氧化、云下气溶胶清除、碱性气溶胶、云外污染物的夹卷以及SO2初始分布等因子的重要性。     

积云并合降水数值模拟

用积云二维时变模式模拟长沙夏秋季积云并合过程，结果表明：系统性天气积云从生，常产生自然并合，降水量很大；有些可播度大于零的天，积云散在发生，几天自然并合，降水量少，若在附近有一扰动产生积云，并合将使其发展强盛，降水量增加；可播度为零的天气，即使积云相距很近也不合并，而是先后消散，无作业价值。     

数值模拟积云的发展过程

本文利用胡志晋教授提出的一维时变积云数值模式，输入实际探空资料，对湛江1998年7月5日的一次积云降雹过程进行了模拟计算，预报了各种水粒子的比质量和比浓度的变化。     

三维积云数值模拟的进展

一、三维积云数值模拟的提出 积云数值模拟是用流体动力学方程和热力学方程组以及描写云物理过程的方程组,用电子计算机,通过计算云中各物理参数的空间分布和时间变化来说明云体发展的一种方法。它的发展已有20余年历史。一维积云模式可以详细了解云的垂直结构,在探讨云物理因子的相互关系和各因子的相对重要性时,它具有计算简单的优点,但是它不能反映水平方向的分布特征以及环境对云内物理量的作用,只能以参数化形式考虑云外空气的挟卷机制。Ma~- 1kus等首先用二维数值试验描述热对流发展。在此动力热力学方程组的基础上,     

三维积云数值模拟的进展

一、三维积云数值模拟的提出积云数值模拟是用流体动力学方程和热力学方程组以及描写云物理过程的方程组,用电子计算机,通过计算云中各物理参数的空间分布和时间变化来说明云体发展的一种方法,它的发展已有20余年历史。一维云模式可以详细了解云的垂直结构,在探讨云物理因子的相互关系和各因子的相对重要性时,它具有计算简单的优点,但是它不能反映水平方向的分布特征以及环境对云内物理量的作用,只能以参数化形式考虑云外空气夹卷入云的机制。周晓平首先用二维模式计算了积云的发展,十几年来,在了解云中微物理和宏观气流的二维图象方面有了很大进展,对各种动力因子在形成云方面的作用,也作了对比模拟,已经得到了比较完善的结果。但是二维模式只能反映平面图象和轴对称的气流模型,然而六十年代中期以来,雷达气象已经揭示出强对流风暴云体内实际上存在三维气流结     

数值模拟积云的发展过程

本文利用胡志晋教授提出的一维时变积云数值模式，输入实际探空资料，地湛江1998年7月15日的一次积云雹过程进行了模拟计算，预报了各种水粒子的比质量和比浓度的变化。     

积云参数化对0613号台风“珊珊”数值模拟的影响研究

使用W RF的ARW动力核心模拟台风"珊珊",以研究各种积云参数化方案对于台风路径,强度和降水分布等的影响。研究表明,环境场对积云参数化的选取不敏感,积云参数化对台风的强度和路径模拟有明显的影响,KF方案模拟的台风强度较强,增强过程明显,后期移速偏快。KF和BM J对降水的模拟较好,GD方案不够理想。     

积云数值模拟人工催化作业条件

本文应用一维定常积云载水绝热模式模拟计算了403个算例,得出盛夏积云的基本特征,确定盛夏积云是人工催化作业的主要对象.结合湖北省飞机、高炮人工降雨实际,用一维时变积云微物理过程双参数化模式模拟计算了作业日的自然云和催化云的变化,通过对比分析得出盛夏垂直发展旺盛的暖底(≥20℃)积云既具有暖云催化条件,又具有冷云催化条件.     

盐粉催化积云降水的数值模拟

本文利用二维直角坐标非定常积云降水模式模拟播撒盐粉催化降水过程.播撒是在云中一个网格点中一次引入盐粉,盐粉进云后碰并云滴长大并随云中气流移动和沉降.在计算盐粉成雨的同时还计算自然成雨. 计算结果表明,在合适条件下,盐粉催化后约半小时可出现增雨,增加雨量为10％—50％,它是播撒量的几千倍.盐粉直径小的降雨效率高,但在云中生长时间长,一般采用几十微米至一百微米直径的盐粉为宜.     

山地对积云的影响数值模拟

使用二维平面对称暖积云模式模拟了三种理想地形对随坏境风移动的积云的作用,试验了山地处理技术,计算结果与观测事实比较一致。结果表明,积云移过孤立山地或移入山区时受到增强,雨量增大;而移出山地的积云则被减弱。地形作用在积云发展初期较明显。山地表面加热形成的山地环流回流下沉运动区对向山地靠拢的积云有一定削弱作用。     

风切变对积云发展影响的数值模拟研究

本文采用二维暖积云模式研究了风切变对积云发展和降水大小的影响。计算结果表阴:一般有风切变情况下积云的发展和降水量都明显减弱。这是由于水平气流的作用促进了云内外水汽和热量交换,减弱了积云发展的条件。计算还表明:在多种不同风速廓线和大气层结下风切变对云和降水发展均不利。 我们发现当云移行前方有高湿区时,在中等的风切变下可能有利于积云发展和降水形成。这是由于在水汽场和风场的配置下,云中得到充沛的水汽补充,促进了云和降水的发展,总降水量可增加2—3倍。     

积云发展对酸化剂清除的数值模拟

本文利用云内成雨清除模式和云下雨水冲刷清除模式讨论了云内和云下致酸物质的清除、酸化过程。计算结果表明，雨不酸化主要是在云内形成、而云底之下雨水对清除酸化过程是不重要的。而对流引起的上升气流和下沉气流对污染层内致酸物质的浓度变化有较大影响。     

成熟台风边界层作用的数值研究

利用ＴＬ６模式，在对一次台风过程成熟阶段进行成功模拟的基础上，通过各种对比试验，研究了成熟台风边界层的作用。结果表明：在２４小时内，台风边界层内各种通量的垂直输送对其路径影响很小而对成熟台风的维持却有非常重要的作用。其中，潜热输送成为成熟台风的主要能源，其影响最为重要。感热输送对成熟台风几乎无影响。边界层的动量垂直输送具有双重作用，摩擦辐合使上升运动增大，但明显对下层涡旋有削弱作用，这近似于在台风     

台风眼的数值模拟试验

本文用一个二维轴对称的原始方程模式模拟了台风中的眼区,并讨论了在台风发展过程中眼区的变化规律,得到了当台风发展时台风眼变小这个与观测事实相一致的结论.我们发现积云对流对动量的输送作用以及台风中心地区对流凝结加热相对较小对台风眼的形成和维持起着相当重要的作用.     

对实验室台风的数值模拟

本文用柱坐标中原始方程的对称模式对实验室(转盘)模拟的台风进行了数值模拟。计算得到了一个类似台风的系统,其流场,气压场和温度场的结构与转盘模拟的台风和实际台风均很接近。      

用积云模式模拟强对流云的数值试验

本文用考虑夹卷的一维定常积云模式模拟了川东地区两次强对流云,模式在一维定常动力学框架中引入了多种微物理参数化方案,包括云水、雨水、冰晶、雹胚的增长及碰并、转化过程。计算结果表明:云顶高、厚度、强度等宏观特征与雷达观测值相当一致,同时它还揭示了四川地区强对流云的多种微物理特征以及各种微物理过程的相对重要性和转化关系,对冰雹云和暴雨云的数值试验显示了两种云在动力学结构上和云中各种微物理过程对降水贡献的巨大差异。     

积云中云滴群凝结增长的数值模拟

本文用一维非定常积云模式研究积云中云滴群的凝结增长。比较了几种盐核谱及不同湍流交换强度等情况下凝结形成的云滴谱特征。结果表明半径1.5—2.5微米的巨核在凝结过程形成大云滴中起主要作用,而较大的巨核对平衡态凝结谱影响不大,仅起到提早出现大云滴的作用。凝结核浓度过大不利于大云滴的形成,对半径 1.5—2.5微米的巨核浓度为 10~(-3)个/厘米~3比较有利。凝结平衡谱随湍流交换和夹卷作用的影响较大,在某些条件下可以模拟出双峰谱。     

用轴对称的平衡模式对热带气旋发展过程中 积云动量垂直混合作用的模拟

引入一个轴对称的平衡数值模式,在该模式中考虑积云动量垂直混合等物理过程,然后以此模式对热带气旋形成和发展的过程进行了模拟。所作研究表明,引入积云动量垂直混合作用之后热带气旋发展更为迅速,并且成熟气旋的强度更强;在气旋生成的初期,积云动量混合的作用并不大,只有在气旋发展到了一定阶段,积云对流十分旺盛时,才会产生较大的作用;在空间分布上,积云动量垂直混合主要发生在对流层的中低层,而高层则相对较弱,对热带气旋的影响很小。另外,发展成熟的热带气旋其辐散层较厚,质量辐合主要集中在边界层;热带气旋的内部结构和环流特征造成了各个高度层次上熵的不同分布形态。     

用轴对称的平衡模式对热带气旋发展过程中积云动量垂直混合作用的模拟

经过新中国成立以来多次中尺度天气试验研究,江淮以南地区暴雨和强降水的中尺度天气动力学研究取得长足进展。其进展主要体现在两个方面:一是用较高分辨率的观测资料（包括地面和高空探测的加密观测以及卫星和雷达的观测）对形成暴雨和强降水的中尺度天气系统的结构特征和生命史过程建立了天气学概念模型,特别是对暴雨和强降水有重要影响的α中尺度和β中尺度对流系统,建立了观测个例的中尺度物理模型;二是探索了暴雨和强降水的动力学和热力学的物理机制,为精细化数值模式的设计提供了理论支撑,为灾害性天气预测预警提供了技术支持。本文在以往暴雨和强降水研究的基础上,着重对暴雨和强降水的中尺度天气科学试验、江淮以南地区暴雨和强降水发生主要区域的中尺度天气动力学研究进行了概述。

     

低层环境风场对积云模拟的作用

采用二维和三维完全弹性参数化冷云数值模式模拟研究了低层单向切变风场中积云的发展演变过程和地面降水特征。结果表明：在低层切变风场中,用热泡扰动方式激发对流的启动条件提高,而冷出流方式激发对流则更加容易。适当强度的低层切变使对流峰值强度减小,但积云生命史延长,地面累计总降水量增大,雨区拓宽,峰值雨强则减小。采用二维模式来模拟单向切变风场的对流活动虽然存在严重歪曲,但积云最大升速以及地面总降水随时间的演变特征与三维模拟结果一致。