多普勒雷达探测资料的云模式数值模拟试验

作     者：于华英 

作者单位：南京信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：顾松山

授予年度：2005年

学科分类：07[理学] 070601[理学-气象学] 0706[理学-大气科学] 

主      题：对流风暴云 数值模拟 含水量 成雹机制 

摘      要：利用中国科学院大气物理研究所建立的完全弹性三维雹云数值模式(IAP—CSM3D),模拟了2004年4月23日发生在湖南境内的一次强对流天气过程。当日08时15分至11时42分一条飑线横扫湘中湘南大部分地区,造成邵阳、娄底、长沙、浏阳等地区和城市普降暴雨,累积三小时最大降水量均超过50mm。12时37分至14时25分,长沙、株洲先后遭到冰雹的袭击。文中模拟了此次强对流过程的流场、雷达回波和含水量等宏、微观物理量的分布及其演变。分析了冰雹形成的微物理过程,冰雹粒子主要由冻滴(CNfh)和霰(CNgh)转化形成,其中冻滴的贡献比较大,冰雹主要是通过撞冻过冷水过程(CLch、CLrh)长大。将多普勒雷达实测资料同模拟的气流结构进行比较,结果表明,雷达观测到散度随高度的变化与模式模拟的气流结构一致;模式输出的雷达回波强度及回波顶高与雷达观测事实相近。 云中含水量一直是多种学科和业务中都极其重要的参数。目前众多雷达产品中反映含水量大小的产品只有垂直累积液态含水量(VIL),为了了解云体内部的水成物分布,我们利用多普勒天气雷达探测的反射率因子反演含水量,并构建了等高平显和垂直剖面两种显示。计算域定为以雷达站为中心,水平边长为150km的正方形格点域,高度为30km,分辨率是1km×1km×1km。以此次强对流风暴过程为例,对比数值模式输出的含水量,结果表明,不论在风暴的发展阶段还是在强盛阶段,反演得到的含水量等值线分布和模拟输出总体相似,风暴中心的强度和高度位置吻合得很好,基本上可以反映该风暴云的结构,反演效果较好。