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中尺度模式积云参数化方案的改进及其在暴雨模拟中的应用

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地球物理学报 2016年第1期59卷 45-58页

作者：唐细坝平凡罗哲贤中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 南京信息工程大学遥感学院南京210044

本文针对中国暴雨发生发展天气特征,改进和发展了一种适合于描述东亚暴雨的中尺度积云参数化方案.首先基于近年来(1990—2010)江淮流域汛期降水合成分析的基础上,诊断出组织化对流降水环境的动力参数;其次利用该动力参数作为动力控制条... 详细信息

本文针对中国暴雨发生发展天气特征,改进和发展了一种适合于描述东亚暴雨的中尺度积云参数化方案.首先基于近年来(1990—2010)江淮流域汛期降水合成分析的基础上,诊断出组织化对流降水环境的动力参数;其次利用该动力参数作为动力控制条件,改进了Kain-Fritsch Eta中尺度积云对流参数化方案;最后利用改进的中尺度积云参数化方案对梅雨期暴雨、华南前汛期暴雨过程进行了数值模拟,结果表明:改进后的中尺度积云参数化方案对上述两次暴雨过程的落区及强度的模拟,均有明显改进.

关键词：积云参数化方案中尺度模式 Kain-Fritsch Eta方案暴雨模拟

积云参数化方案对夏季东亚季风区海气系统位相关系模拟的影响

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气象科学 2016年第3期36卷 329-339页

作者：李荔珊胡轶佳钟中朱益民解放军理工大学气象海洋学院 61741部队

本文利用区域海气耦合模式RegCM-POM,分别选取Grell积云参数化方案和Emanuel积云参数化方案对北半球夏季(5—10月)的东亚气候进行模拟,研究不同积云对流参数化方案(CPS)对东亚夏季季风区海气系统位相关系模拟的影响。结果表明:不同CPS... 详细信息

本文利用区域海气耦合模式RegCM-POM,分别选取Grell积云参数化方案和Emanuel积云参数化方案对北半球夏季(5—10月)的东亚气候进行模拟,研究不同积云对流参数化方案(CPS)对东亚夏季季风区海气系统位相关系模拟的影响。结果表明:不同CPS模拟的陆地降水具有一定的不确定性,而海洋降水和海温的模拟受CPS选择的影响更大。其中,Emanuel方案对海洋降水和海温的分布形势模拟总体上要好于Grell方案,且可以更好的模拟中国近海各海区的海气系统位相关系,特别是大气对海温的负反馈过程。原因在于Emanuel方案模拟的对流降水与海温的位相关系更接近观测总降水与海温的位相关系;而Grell方案对南海和孟加拉湾的对流降水模拟偏少,对黑潮对流降水的模拟偏多,错误地模拟了这几个海区积云对流过程发挥的作用,故其模拟的海气系统位相关系不如Emanuel方案。

关键词：区域海气耦合模式海气系统位相关系积云参数化方案

区域气候模式对不同的积云参数化方案在青藏高原地区气候模拟中的敏感性研究

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大气科学 2011年第6期35卷 1132-1144页

作者：王澄海余莲兰州大学大气科学学院兰州730000

本文使用MIROC3.2_hires模式输出资料作为RegCM3(The ICTP Regional Climate Model,V3.0)初边界资料,对RegCM3中常用的3种积云参数化方案Anthes-Kuo(AK)、Grell-Fritsch & Chappell(GFC)和MIT-Emanuel(MIT)方案在青藏高原地区的降水和气温模拟结果进行比较,检验了不同参数化方案在高原地区气候模拟的敏感性。结果表明,AK方案相对于GFC和MIT方案均较好地再现了气温和降水的时、空分布主要特征,就偏差大小而言,AK方案最接近观测,GFC方案次之,MIT相对较差,但3种方案模拟的温度均存在一个系统性的冷偏差。AK方案在空间分布特征和区域平均的年际变化特征上更接近于观测,但模拟的多年平均温度在高原大部分地区仍存在一个系统性冷偏差,尤其在高原主体冷的偏差约达4℃;而在塔里木盆地和准噶尔盆地则偏高约2℃;青藏高原南部冷偏差大于北部,年际变率较观测值略小。降水的模拟结果则表明,在高原主体部分较观测偏多0～6mm/d,高原北部降水模拟偏多而南部偏少,降水年际变率也略小于观测值。因此,就年、季、月尺度而言,积云参数化方案对中尺度区域气候模式的模拟结果产生的差异并不敏感。另外,RegCM3相对MICRO3.2_hires显著改进了GCM的模拟结果,尤其对地形复杂的天山、塔里木盆地、准噶尔盆地、昆仑山、冈底斯山脉和高原东南部地区的温度和降水细节上的刻画要明显好于GCM模拟结果,表明区域气候模式在青藏高原地区具有较好的降尺度作用。

关键词：区域气候模拟积云参数化方案青藏高原地区温度和降水

GRAPES的积云对流参数化方案性能评估及其改进试验

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气象 2013年第2期39卷 166-179页

作者：王德立徐国强贾丽红深圳市国家气候观象台深圳518040 国家气象中心数/值预报中心北京100081 新疆气象台乌鲁木齐830002

利用GRAPES(Global/Rcgional Assimilation and Prediction System)单柱模式(Single Column Mode1,SCM).采用GCSS WG4第三次个例资料,对BMJ、SAS和KFeta三种积云参数化方案进行了数值试验和诊断分析,得到如下结论:BMJ和KFeta方案都能较好地模拟出与观测相符的降水,而SAS则相对较差:BMJ方案在对流层中高层位温误差较小,低层偏冷严重,同时该方案具有较强的水汽向上输送能力,易造成低层偏干,中高层偏湿,因此其调整的大气层结过于稳定;KFeta方案倾向于造成低层偏冷偏湿,但低层偏冷幅度相对于其他方案较小,在对流层高层则由于对流穿透过强导致严重偏冷。针对KFeta方案对流穿透过强的问题,本文提出了一种新的对其垂直速度方程进行修改的方案,并且考察了Anderson等提出的修改流出层方案。数值试验表明,这两种修改都能有效地减小高层冷误差;综合来看,本文提出的修改方案的预报效果更令人满意。

关键词： GRAPES_SCM 积云参数化方案 GCSS WG4 KFeta方案

WRF模式中微物理和积云参数化方案的对比试验

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热带气象学报 2012年第4期28卷 461-470页

作者：廖镜彪王雪梅夏北成王体健王志铭中山大学环境科学与工程学院广东广州510275 南京大学大气科学学院江苏南京210093

为了研究微物理参数化方案对珠江三角洲(简称珠三角)降水模拟的影响,利用WRF中尺度数值预报模式,在3 km模式分辨率下,在微物理方案为WSM6方案条件下,选用KF、BMJ、GD以及G3等四种积云参数化方案对2010年5月14日广东珠三角地区的一次暴... 详细信息

为了研究微物理参数化方案对珠江三角洲(简称珠三角)降水模拟的影响,利用WRF中尺度数值预报模式,在3 km模式分辨率下,在微物理方案为WSM6方案条件下,选用KF、BMJ、GD以及G3等四种积云参数化方案对2010年5月14日广东珠三角地区的一次暴雨过程进行了模拟试验。结果显示,KF方案对于降水带和降水量的模拟与实况较为一致。在积云参数化方案为KF条件下,分别选用Kessler、Lin et al、WSM 3、WSM5、Ferrier(New eta)和WSM6等6种微物理方案再次对这次暴雨过程进行模拟试验,模拟结果的对比分析表明:选用Lin et al微物理方案时,模式较好地模拟出了强降水雨带的位置和降水强度;而其他5种参数方案的模拟效果均不好,降水量明显偏小,雨带位置偏差较大;同时对低空急流、K指数和上升速度等物理量分析可知,Lin et al方案能较好地模拟出降水实况。

关键词： WRF模式微物理参数化方案积云参数化方案降水珠三角

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积云对流参数化方案诊断和初步改进研究

积云对流参数化方案诊断和初步改进研究

作者：王德立中国气象科学研究院

学位级别：硕士

在一般的天气数值预报模式和气候模式中，积云参数化方案是影响模式性能极为关键的部分。因此对积云参数化方案进行性能评价和改进研究具有非常重要的意义。本文首先利用GRAPES单柱模式，采用GCSS WG4第三次个例资料，对GRAPES中的BMJ... 详细信息

在一般的天气数值预报模式和气候模式中，积云参数化方案是影响模式性能极为关键的部分。因此对积云参数化方案进行性能评价和改进研究具有非常重要的意义。本文首先利用GRAPES单柱模式，采用GCSS WG4第三次个例资料，对GRAPES中的BMJ、SAS和KFeta三种积云参数化方案进行了数值试验和诊断分析。然后根据单柱模式诊断结果及前人的研究成果，对KFeta方案中进行修改，并用单廓线试验、单柱试验和GRAPESeso实际个例验证考察新修改方案的性能。最后鉴于积云对流动量输送的重要性以及GRAPES模式中没有考虑该效应，通过在KFeta方案中添加积云对流动量输送部分的方式将积云动量输送效应引入GRAPES模式，并以2010年超强台风“鲇鱼”为个例进行了数值试验。结果表明： (1)BMJ方案具有较强的水汽向上输送能力，易造成低层偏干，中高层偏湿，BMJ方案模拟的大气层结过于稳定;KFeta方案则由于对流穿透过强导致对流层高层偏冷严重，同时KFeta方案模拟的湿度在低层有偏湿的倾向。 (2)本文提出的对KFeta方案的修改主要是：在该方案的垂直速度方程中增强湍流扰动效应、增加表征气压扰动的项，优化和调整该方程中最大环境流入率的下限和降水效率系数。单廓线试验、单柱试验和GRAPESeso实际个例证明本文新提出的和Anderson等(2007)提出的修改方案都能有效地改善对流层高层的位温模拟。但Anderson提出的修改方案的影响是多方面的和复杂的，需要用更多的个例和更好的资料去评估。 (3)数值试验表明，考虑积云对流动量输送效应能有效改进超强台风“鲇鱼”的路径模拟。在强度模拟上，在时间段一(2010年10月14日00时到18日00时)，积云动量输送效应表现为抑制台风增强的作用;在时间段二(18日00时到22日00时)则表现为促进台风强度增加的作用。这可能跟积云动量输送造成的风场有关。在时间段一，积云动量输送造成的低层风场在台风中心附近主要体现为辐散或者是负涡度性质，因此抑制台风发展;在时间段二，积云动量输送造成的低层风场在台风中心附近则体现为辐合或正涡度性质，促进台风发展。

关键词： GRAPES单柱模式积云参数化方案 Kain Fritsch eta方案积云动量输送

微物理过程和积云参数化方案对海南岛秋季暴雨模拟的影响

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暴雨灾害 2017年第1期36卷 8-17页

作者：杨薇冯文李勋海南省气象台海口570203

利用WRF(ARW)V3.6模式模拟了2010年10月5—6日发生在海南的一次秋季大暴雨过程,从降水、风场、反射率和云结构等方面分析WRF模式中3个积云参数化方案(KF,BMJ,Tied Tke)和4个微物理参数化方案(Lin et al,WSM5,WSM6,Thompson)对海南岛秋... 详细信息

利用WRF(ARW)V3.6模式模拟了2010年10月5—6日发生在海南的一次秋季大暴雨过程,从降水、风场、反射率和云结构等方面分析WRF模式中3个积云参数化方案(KF,BMJ,Tied Tke)和4个微物理参数化方案(Lin et al,WSM5,WSM6,Thompson)对海南岛秋季暴雨模拟的影响。结果表明:此次秋季暴雨过程模拟对不同的积云参数化方案和微物理参数化方案组合是比较敏感的,不同的积云参数化方案和微物理参数化方案组合通过调整温湿场结构,从而影响模拟降水的时间、强度和落区。对比发现,Thompson微物理方案的组合对于降水量级的模拟更为敏感,能较合理的描述暴雨发生发展过程中的水汽输送、热力和动力条件,并通过影响雨水混合比和云水混合比的高度和大小从而影响降水。其中Thompson微物理方案和Tied Tke积云方案的组合能较好的模拟出本次暴雨过程的特征,与实测最为接近,该组合模拟的最大垂直速度和反射率区与最大云水混合比对应。另外,积云方案和微物理方案的选择不影响水汽混合比的模拟。

关键词：数值模拟 WRF 秋季暴雨微物理参数化方案积云参数化方案

不同积云参数化方案对“麦莎”台风降水的数值试验研究

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不同积云参数化方案对“麦莎”台风降水的数值试验研究

WRF模式积云参数化方案和微物理方案的敏感性试验

第四届长三角科技论坛

作者：阎凤霞民航华东空管局气象中心

采用中尺度非静力模式 MM5对．2005年8月5日-7日“麦莎”台风过程进行数值模拟,对比不同积云对流参数化方案模拟的高低空形势场、降水分布和强度、以及相关物理量,结果表明：采用不同积云参数化方案模拟的高低空形势场基本一致,和实况... 详细信息

采用中尺度非静力模式 MM5对．2005年8月5日-7日“麦莎”台风过程进行数值模拟,对比不同积云对流参数化方案模拟的高低空形势场、降水分布和强度、以及相关物理量,结果表明：采用不同积云参数化方案模拟的高低空形势场基本一致,和实况非常相符,但各个方案模拟的台风降水差异非常显著。总体而言, BM 方案模拟的台风降水效果最好,台风雨带的形状和强度和实况最为接近;Grell 方案模拟的海上降水效果最好,但陆上雨区的范围和强度明显偏小;KF2模拟的陆上降水结果较好,但海上降水偏弱;KF 的模拟结果和 KF2相似,但雨区范围偏小：Anthe-Kuo 的模拟结果和实况差异最大,降水强度明显偏小。

关键词：积云参数化方案 “麦莎”台风降水

来源： cnki会议评论

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WRF模式积云参数化方案和微物理方案的敏感性试验