2014年南京青奥会开幕式日降水过程数值模拟研究

发布时间：2024-03-13 21:19

　　为评估2014年南京青奥会开幕式日的人工催化消减雨作业效果,利用中尺度数值模式WRF对当日的云降水过程和催化作业开展数值模拟。本文系第一部分工作。首先对常用的八种云微物理方案的降水模拟效果进行评估,进一步选取Thompson和Milbrandt-Yau两个微物理方案对此次降水过程的云系结构和降水形成机制进行对比分析。模拟结果表明,采用Thompson和Milbrandt-Yau两个方案模拟的云系结构和降水形成的微物理机制是一致的。开幕式当天影响奥体场馆的降水由弱的积层混合云系产生,降水过程以冰相微物理过程为主。雪的融化是雨水的主要源项,Thompson方案中雪的融化对雨水的贡献率为72%,Milbrandt-Yau方案为60%,蒸发则是雨水的主要汇项,Thompson方案中蒸发对雨水的消耗率达94%,Milbrandt-Yau方案为95.6%。

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【部分图文】：

图22014年8月16日南京奥体中心测站实测的地面10min降水量随时间变化

图12014年8月16日00:00(a)500hPa和（b)700hPa天气形势图，黑色等值线表示位势高度，单位：gpm3数值模式及试验设计

图3南京站2014年8月16日00:00（第一行）和12:00（第二行）探空曲线：（a,c）层结曲线（实线为温度，虚线为露点，灰色粗实线为相对湿度）；（b,d）环境风廓线（实线为u分量，正值代表西风；虚线为v分量，正值代表南风）

我们首先选择了八种不同显式微物理方案（表1），在同一模拟设置的情况下进行敏感性试验并对比模拟结果，这是考虑到WRF模式有多种微物理方案可供选择，并且不同的微物理方案可能会对模拟的云系结构和降水特性产生影响，为了获得青奥会开幕式降水过程的最优模拟效果，以便分析此次降水过程的云微物理....

图62014年8月16日05:00(e）卫星观测云场（填色表示云量，单位：%）与（a–d,f–i）不同微物理方案模拟云场（填色表示云量，单位：kgm-2）对比：（a)Eta;(b)Lin;(c)WSM6;(d)Goddard;(f)Thompson;(g)WDM6;(h)Milbrandt-Yau;(i)NSSL

图7为05:00不同云微物理方案模拟的雷达回波与观测雷达回波的对比。与可见光云图（图6e）相对应，观测雷达回波（图7e）图中奥体场馆北部有一条呈东北—西南走向的回波。八种微物理方案都模拟出了回波的走向，其中Eta、Lin和Goddard方案模拟的雷达回波强度整体偏弱，WSM6、W....

图102014年8月16日08:00～18:00图9中红色矩形区域内Thompson方案（实线）和Milbrandt-Yau方案（虚线）模拟的不同水成物的空间积分总质量和区域平均降水率随时间变化：（a）云水；（b）雨水；（c）冰晶；（d）雪；（e）霰；（f）降水率

图10为图9中红色矩形区域内，Thompson方案和Milbrandt-Yau方案模拟的水成物的空间积分总质量以及区域平均降水率随时间变化。两个方案对于雨水（图10b）、雪（图10d）的总含量以及降水率（图10f）的模拟，相对于其他水成物而言差别不大，但Thompson方案模拟的....

本文编号：3927586