WRF模式中不同积云对流参数化方案对比试验

本文主要对基于WRF模式的快速同化系统 (RUC) 中使用的积云对流参数化方案进行简单介绍, 并对不同积云对流参数化方案进行了典型个例降水预报的对比试验和检验。结果表明, 总体预报效果以KF和GD方案较好, 具体表现在雨区分布及大暴雨中心强度, 对流降水对总降水贡献, 在中低层流场高低值系统分布, 以及冷空气活动引起的变温正负中心强度及位置, KF和GD方案模拟结果可以较好地反映观测实况, TS评分结果也表明KF和GD方案在小级别降水预报中占有优势。     

朝霞堡状云晚霞浓积云与雷雨的关系

1引言根据实践经验,把测到的地方性云类与天气的关系联系起来,然后用天气学、气象学的基础知识,论述地方性云类出现特征与天气变化规律及在预报中应注意考虑的几个问题,对于制作单站和区域性天气预报有一定的参考意义。     

“98.7”特大暴雨中尺度系统发展的热量和水汽收支诊断

1998年7月20~23日 (“98.7”) 发生在鄂东和鄂西南地区的特大暴雨过程, 不仅与700 hPa上低涡切变线的生成和持续发展密切相关, 而且与沿低涡切变线相继生成和强烈发展的MαCS与MβCS直接关联。利用非静力模式MM5.V2.12成功模拟提供的高分辨输出资料对这次特大暴雨中尺度系统发展的热量和水汽收支进行了诊断。结果发现:当有强对流发生并伴有强降水时, 就会有强的视热源Q₁和视水汽汇Q₂出现, 而强的Q₁与Q₂和强降水区基本是对应的; Q₁随高度增高而增大, 最大加热位面基本上都在486.1 hPa (σ=0.54) 附近; 在对流层深厚的中空加热层是积云对流活跃和强暴雨持续发生、发展的一种重要热力机制; 在对流层上半部的相对冷层为暴雨区上空积云对流提供了极为有利的热力不稳定条件, 积云对流在中、低空的凝结潜热不仅加热对流层中层大气, 而且向高层输送, 加热高层的环境大气; 在暴雨初期, Q₂的双峰结构与低空层积云及中空积云对流凝结变干有关; Q₂的中空峰值大体与Q₁的峰值相应, Q₂的深厚变干层与Q₁的深厚加热层非常一致。 诊断结果表明, 用非静力中尺度模式成功模拟的高分辨输出资料对Q₁和Q₂进行数值诊断是可行的。通过对强暴雨过程Q₁和Q₂的诊断, 可为改进积云对流参数化中加热和增湿廓线提供可靠的物理依据。     

辽宁夏季积云降水发生频率及人工影响潜力分析

用辽宁14个台站的常规地面观测记录，统计分析了6～8月各类积云的发生频率及其降水特征，结合沈阳站的探空资料，分析了各类积云的降水能力和人工影响潜力。结果表明：①辽宁夏季积云出现概率很大，每站年均41．5d，占夏季总云日的50％以上；②平均每年每站有11d以上的积云降水，为夏季总降水日数的36．9％；③各地区平均积云降水量占总降水量的33．5％，其中积云暴雨量占总暴雨雨量的43．1％；④有层状云伴随出现的积云、积雨云出现的概率较大，但多数情况降水效率不很高，具有较多的人工增雨作业机会和潜力，可以作为人工催化的主要作业对象。     

一个适合青藏高原地区的修改了的郭型积云参数化方案

本文利用复杂地形条件下的有限区域模式和1979年6－7月的FGGEⅢb级资料，首先检验的原修改了的郭型积云参数化方案（下称原方案）在青藏高原地区的预报效果。然后根据其存在的问题，结合该地区积云活动的特点，应用修改了的Kirshnamurti多元回归方法，考虑中尺度水汽辐合，由该地区的散度、层结稳定度拟合了增湿系数b和中尺度水汽辐合参数η（下称新方案）。最后用新方案作了9例24小时预报和诊断分析。结果表明：原方案在高原地区的降水预报明显偏大；而新方案改进了高原和我国东部地区的降水及形势场的预报。同时，高原地区的增湿系数b和对流加热、增湿垂直廓线也更为合理。     

不同对流参数化方案在登陆浙闽台风降水预报中的比较试验

利用MM5模式,在MRF和Blackadar两种边界层参数化方案下,分别选用KF2、Grell和BM三种对流参数化方案对登陆浙闽两省的6个台风暴雨过程进行数值模拟,模拟结果的对比分析及其与观测资料的比较表明:KF2方案和Grell方案在降水量较小时误差较小,BM方案在降水量较大时误差较小;对大雨以上量级的降水预报,KF2方案、Grell方案和Blackadar方案组合效果较好,而BM方案则适宜与MRF方案组合;KF2方案不适合时效较长的降水预报。在台风"卡努"的个例试验中,位涡分布特征在积分后期对不同参数化方案十分敏感,这种差异进而影响了降水预报的准确性,同时暴雨中心潜热加热的时间演变总体特征表现为暴雨中心凝结潜热加热随时间积分有明显变化。因此,在预报和模拟中应根据预报和研究对象的特点来选择对流参数化方案。     

新型冷云催化剂IS—5经济效益的综合分析

本根据冷云催化剂IS－5的成冰效率高、用量少、速效和其它特点，以及内蒙古1989年3个地区广泛采用实际情况，从3个方面分析其效益。（1）催化剂本身成栈由于节约飞行时间带来的效益。使用IS－5催化剂后，每个作业区所用的AgI量相对减少，由此可节约8．45万元。因IS－5催化剂较Agl水溶胶重量轻，一次飞行可携带多区作业所需的催化剂，这样可节约飞行费27万元。（2）在内蒙古地区人工增雨作业均增加总降水量的21％。过去每年累计收益为2335万元，使用IS－5催化剂后，由于一次多区作业，效益提高到5813万元，增加效益3478万元。中、西、东部3个地区投入总经费每年按165万元计算，则投入与收益比从1：14．15变为1：35．23。（3）用Simpson模式计算了用IS－5催化积云后对可播度的改善和增雨的潜在效益。对于中积云、浓积云和积雨云，催化后云顶高度基本上是随着云泡半径的增大而增大的，使IS－5催化的云顶高度比用AgI催化的去顶高度高。同样，当积云半径较小时，可播度较小；而当积云半径较大时，可播度就比较大。无论半径小的积云还是半径大的积云，用IS－5的可播度一般都比用Agl的可播度大，平均 约相差3、4倍。对于浓积云和积雨云用Holle公式计算得出用IS－5比用Agl多增加雨量的效益分别为9564．1元和7．23万元。呼和浩特地区每年6、7、8月积云的可播日分别为6、8、8天，积状云有较大的增雨潜力，若对夏季浓积云和积雨云都进行催,则使用IS－5比用Agl增加的效益分别为21．1万元和158．9万元。     

中尺度和云模式嵌套试验

利用嵌套Mesoscale Analysisand Process System（MAPS）模式提供离作业时间最近的湖北省77个县站大气层结状况,以弥补积云模式对于探空层结信息的需求;根据天气类型分析,获取湖北全省县站级一维积云模式初始扰动参数。20次嵌套试验统计表明：中尺度MAPS模式和积云模式的嵌套实现了多站点积云群的模拟,县站级降水预报和实际雨量偏差小于20％的站点数占到总数的58．2％;以2003年7月9日湖北省降水为例,利用嵌套模式对全省77个县站进行嵌套试验,结果表明：模式嵌套尤其有利于午后积云降水模拟,通过自然模拟计算和多站点积云群催化对比分析,能够较好地提供县站级增雨潜势量化预测。