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在目前我国中尺度监测和观测系统还不完善的情况下,高分辨率的非静力中尺度数值模式仍然是研究中尺度灾害天气系统的主要手段和方法。从我国目前数值预报的业务现状看,模式的水平分辨率还比较粗糙。随着精细天气预报时代的到来,业务预报对中尺度数值预报产品的要求也进一步提升,这就需要我们提高模式分辨率的同时不断改进模式的物理过程,使模式的分辨率和物理过程相匹配。许多研究表明:云微物理过程对描述降水过程和揭示降水的物理机制是非常重要的。本文利用新一代中尺度非静力模式 WRF,将其分辨率提高到 4~12 公里,进而对比分析不同的微物理方案对我国江淮地区 2003 年 7 月 4 日一次典型强降水天气过程的降水预报的影响,结合卫星云图、TRMM 卫星资料、雷达回波图、地面自动站雨量等非常规观测资料,对模拟结果进行检验。研究表明:、(1)当模式的分辨率是 12km 时,不同微物理方案预报的降水量都有不同程度的偏弱,对降水中心位置和强度的预报也存在着差异,同时会对积云对流降水产生一定的影响。Lin 方案与 WSM3 方案都预报出降水的中心位置,但后者预报的降水量偏弱;WSM6 方案预报的降水与 Lin 方案相似,但降水中心位置偏西南;Thompson方案预报的中心位置明显偏东;Ferrier 方案模拟的降水最弱,只有实况强度的1/5。
(2)当模式的分辨率提高到 4km 时,Lin 方案模拟的降水很好的与实况吻合;WSM3 方案变化不是很明显;WSM6 方案主要改进了降水的强度:THompson方案预报的降水中心位置与实况接近;Ferrier 方案预报的降水强度有明显的提高。
(3)随着模式水平分辨率的提高,预报的降水强度都有一定程度的增加,其中 Lin 方案、WSM6、Ferrier 方案对分辨率比较敏感,WSM3和Thompson 方案增强幅度不如其他方案明显。Thompson 方案对降水中心位置的预报改进非常明显,WSM3 方案对分辨率不是很敏感。
(4)从降水的时空分布特征来看,模式的分辨率较低 (12km) 时,不同微物理方案对降水峰值预报都偏晚,预报的降水趋势基本一致。模式分辨率提高到 4km 时,除了Thompson 方案模拟的降水出现的过早外,其他四个方案还是能够模拟出降水前期的时空结构特征的,但降水时段的后期与实况差异比较大,这可能与模式的积分时效性有关。
(5)从云参数预报来看,WSM6 方案预报的云水与 Lin 方案基本一致,但预报的云冰、雪、霰的含量比 Lin 偏多,可能是造成 WSM6 降水比 Lin 方案偏弱的主要原因。Thompson方案对霰含量的预报明显高于另外两个方案,而且前期强后期弱,这将可能是造成降水前期偏强后期偏弱的原因之一。