云滴浓度及云雨自动转化对强对流降水影响的数值模拟

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wanwan1985
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云滴数浓度及云滴向雨滴的自动转化会影响混合相对流云中液、冰相水凝物粒子的形成及增长规律,从而对强对流降水的数值模拟及预报产生重要影响。本文针对江苏2013年7月5日梅雨期一次强对流天气过程,在WRF模式微物理方案中利用当地实际CCN活化谱参数计算云滴数浓度,进行云滴数浓度和云雨自动转化方案对强对流降水影响的模拟研究。利用云凝结核(Cloud Condensation Nuclei, CCN)计数器,对2013年4-12月南京地区CCN进行观测,结果表明:对不同天气条件下CCN活化谱采用公式N=CSK拟合,霾天C值最高,为13085 cm-3,雨后C值降至8054 cm-3,属于大陆性核谱。CCN数浓度受到环境气象要素、天气状况、气溶胶源排放、气溶胶理化性质等因素影响。南京地区气溶胶(Condensation Nuclei, CN)数浓度和CCN数浓度的拟合结果显示出较好的相关性。C值:冬季>春季>秋季>夏季。对江苏地区2013年7月5日强对流天气过程进行数值模拟。由当地实测CCN活化谱参数及CCN数浓度随高度指数递减规律得到云底C值约为4000cm-3。此次天气过程期间,高空出现东北冷涡并东移,低空南下的冷空气与西南暖湿气流在江淮地区交汇,850 hPa上江淮地区出现切变线,是此次过程的主要天气系统。霰粒子和雹粒子的融化共同构成此次降水的重要来源。对上述个例进行云滴浓度试验,结果表明,在高云滴浓度背景下,云滴浓度的增加将造成降水产生时间延后、总降水量减小;云滴浓度异常低时,降水发生时间较晚:高云滴浓度背景下,降水后期高空存留大量冰晶,利于雹粒子增长,导致降水后期雹粒子的融化为低层雨水提供了重要来源,后期降水增强。分别采用Kessler、Ziegler、Ferrier方案对本次个例进行模拟,结果表明:Kessler方案模拟的前期降水量明显偏多。Ziegler方案与Ferrier方案中考虑了实际背景云滴浓度,在降水后期均由于高云滴浓度抑制前期降水,一部分冰晶粒子存留在云中,造成后期降水偏强。
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