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The Importance of the Shape Parameter in a Bulk Parameterization scheme to the Evolution of the Cloud Droplet Spectrum during Condensation

引用

Advances in Atmospheric Sciences 2023年第1期40卷 155-167页

作者： Jun ZHANG Jiming SUN Wei DENG Wenhao HU Yongqing WANG Laboratory of Cloud-Precipitation Physics and Severe Storms Institute of Atmospheric PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100029China Nanjing University of Information and Technology Nanjing 210044China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Beijing Key Laboratory of Cloud Precipitation and Atmospheric Water ResourcesBeijing 100089China

The shape parameter of the Gamma size distribution plays a key role in the evolution of the cloud droplet spectrum in the bulk parameterization schemes. However, due to the inaccurate specification of the shape parameter in the commonly used bulk double-moment schemes, the cloud droplet spectra cannot reasonably be described during the condensation process. Therefore, a newly-developed triple-parameter condensation scheme with the shape parameter diagnosed through the number concentration, cloud water content, and reflectivity factor of cloud droplets can be applied to improve the evolution of the cloud droplet spectrum. The simulation with the new parameterization scheme was compared to those with a high-resolution Lagrangian bin scheme, the double-moment schemes in a parcel model, and the observation in a 1.5D Eulerian model that consists of two cylinders. The new scheme with the shape parameter varying with time and space can accurately simulate the evolution of the cloud droplet spectrum. Furthermore, the volume-mean radius and cloud water content simulated with the new scheme match the Lagrangian analytical solutions well, and the errors are steady, within approximately 0.2%.

关键词： cloud microphysics parameterization cloud droplet spectrum double-moment scheme shape parameter

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