HLAFS显式云降水方案及其对暴雨和云的模拟(II)暴雨和云的模拟

在HLAFS业务数值预报模式的动力框架下,利用文章(I)所述的显式云降水方案,对一次暴雨过程和伴随着的云物蓝砸淮伪?雨过程和伴随着的云物泪果表明,显式方案对降水落区和强降水中心位置的预报较原HLAFS的大尺度饱和凝结方案有明显改进.模式能合理地揭示出暴雨发生、发展过程中的云系演变规律和云物理过程.冰相过程对降水、中尺度热力和动力场有明显影响,特别是冰相过程有利于降水的早期的形成速率.与卫星TBB资料的对比分析表明,引进显式方案后,模式能较合理地模拟出云系的轮廓、位置、范围、强度、生消和移向,模式模拟出的云顶温度与卫星测量出的云顶温度较为一致.     

冰雹云和多心冰雹结构的观测与分析

根据冰雹云RHI回波绘制了 1996年 6月 10日多心冰雹雹云结构模型 ,计算了冰雹云回波参量演变特征     

层状云人工增雨机制、条件和方法的探讨

该文提出了新的层状云人工增雨机制，指出人工冰晶除通过贝吉隆过程使过冷云水转化为降水外，还使一部分冰面过饱和水汽转化为降水，凝华潜热的释放导致空气增温和局部升速加大，促进云降水的发展。与此相应提出了适合人工增雨的云层条件、监测识别方法以及最佳催化部位、药剂、剂量等。     

云的降水

雨、雪、霰、雹等各种降水物一般都是在云内形成增长后落到地面的。云本身是大量云滴或冰晶的集合体。它们同降水物一样都是液态或固态的水。但是云滴和冰晶十分微小,典型的云滴半径为10微米,落速为1厘米/秒。它们随着云中气流运动,很难落出云体。即使落出云体也会在很短的时间和距离内蒸发完毕。典型的雨滴半径为1毫米,落速为6米/秒。两者相比,雨滴比云滴的半径大了100倍,质量大了100,000倍,落速大了600倍。从上一讲的图1上,可形象地看到凝结核、云滴、大云滴、毛毛雨和雨滴的大小差别是何等的巨大!从云的微物理学来说,云和降水的差别主要就是粒子的大小。习惯上以半径100微米为界来区别云滴和雨滴(这相当于毛毛雨滴);以半径150微米为界来区分冰晶和雪晶。 云滴的产生和长大主要依靠凝结过程。凝结增长     

新疆准噶尔盆地冬季系统性降水研究——Ⅰ.降水模型

根据1984年11月21日北疆降水过程的飞机、雷达、地面微物理及其它设施的综合观测,提出了天气尺度、中小尺度及微尺度的结构模型和各尺度间相互作用形成降水的机制。分析发现,冷空气进入盆地受地形影响,锋面结构复杂。降水由小尺度扰动作用于大片的低层层状云(LSc)而形成。LSc是系统到来前盆地内的低云阴雾受冷空气和天山作用而成,具有持续供给过冷水的能力。小尺度扰动可分为动力作用型和微物理作用型两类,它们均能起到提供冰晶作用。各个扰动区微结构差异较大,产生降水和消耗LSc中云水的能力也不相同。     

祁连山冬季降雪个例模拟分析(Ⅱ):人工催化试验

利用部分改进了的中尺度模式MM5V3对2006年2月7～8日甘肃北部地区一次冷云降雪过程进行了人工催化的数值试验,研究加入人工冰晶对祁连山北坡地区冷性层云降雪的影响.进行了不同剂量和不同高度的催化试验,详细分析了催化后的微物理过程和动力热力过程的变化.结果表明:累积降雪中心的上风方含有过冷云水的区域为催化潜力区.催化后累积降雪中心雪量增加,增雪区周围出现分散的减雪区.过冷云水最多并且最缺乏冰晶粒子的层次具有很好的催化条件.加人人工冰晶后消耗了水汽和过冷云水,冰晶和雪的量值均有所增加,雪碰并冰晶过程、冰品转化过程、凝华过程是雪增长的主要过程,相态变化引起的潜热增加导致升温和上升运动加强.这种变化同时使周围的垂直运动和水成物含量发生改变,周围的上升运动减弱,雪的含量减少,产生了减雪区.     

GRAPES全球模式次网格对流过程对云预报的影响研究

50 km分辨率下的GRAPES全球模式对赤道及低纬度地区云水、云冰、云量和格点降水的预报较实际观测偏少。为解决这一问题,在模式原有的格点尺度云方案基础上,将次网格对流过程的影响作为源汇项,加入到云水、云冰和总云量的预报方程中。结合云和地球辐射能量系统(CERES)与热带降雨测量(TRMM)等卫星云观测资料,进行了改进后的云方案与原云方案预报结果的对比分析。结果显示,考虑了对流对格点尺度云含水量和云量预报的影响后,GRAPES全球模式预报的云和格点降水在赤道及低纬度地区有明显改善,水凝物含水量和总云量的预报结果与实况较为接近,格点降水在总降水中的比例由原来的5%提高到25%。研究进一步表明,次网格对流过程对格点尺度云和降水的影响取决于上升气流质量通量的分布和强度,上升气流的质量通量在对流活动强烈的低纬度热带地区较强,其最大值出现在650—450 hPa高度,因此,次网格对流的卷出过程对中云的影响最为明显。对高云和低云也有一定程度的影响,使云顶变高,云底变低。     

GRAPES全球模式浅对流过程和边界层云对低云预报的影响研究

在GRAPES全球模式云方案中加入浅对流卷出过程和边界层云对云水（冰）、云量的影响,改进模式低云预报,模拟比较改进前后预报结果,并与CERES（云和地球辐射能量系统）及YOTC（热带对流年科学计划）资料进行对比分析。结果表明：考虑浅对流卷出过程和边界层云后,主要增加了模式700 hPa以下低云量及低云中液态水凝物含量,改进后的结果与实际观测更接近。其中边界层层积云主要影响大气边界层顶附近较薄的一层云,影响厚度不超过200 hPa,浅对流卷出过程对云水和云量大小的影响与边界层云相当,而影响厚度则更广,对地面到700 hPa间的低云都会产生一定影响。进一步研究表明,由于低云预报的改进促进了地表和大气层顶云长短波辐射强迫的预报,云的辐射强迫得以增加。     

冰雹云和多心冰雹结构的观测与分析

根据冰雹云RHI回波绘制了1996年6月10日多心冰雹雹云结构模型,计算了冰雹云回波参量演变特征。     

INTERCOMPARISON OF OZONE VERTICAL PROFILES BETWEEN ECC OZONESONDE AND BREWER UMKEHR MADE OVER QINGHAI PLATEAU OF CHINA

From October 1995 to August 1996.a total of 50 ECC(electrochemical concentration cell)ozonesoundings were made in Xining(36.43°N,101.45°E,2296 m ASL)to study the distributionand seasonal characteristics of ozone profile,and intercompare the Brewer Umkehr ozone profilesobtained at Waliguan Baseline Station over the Qinghai Plateau.It was demonstrated that(1)Umkehr produced estimates of the ozone comparing with ECC profiles were accurate to better than25% in the 20—38 km altitude range,and where 23—33 km region was the most accurate,withinabout 15% of the ECC ozonesonde:(2)higher differences between Brewer Umkehr and ECCozonesonde occurred in the troposphere and lower stratosphere;and ozone amounts wereoverestimated in Umkehr layers 1,2 and 3,and were underestimated in Umkehr layers 6 and 7 byBrewer Umkehr method.