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《华东师范大学》 2008年
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暴雨模拟中积云对流参数化方案的对比试验

伍华平  
【摘要】: 暴雨是影响我国的重大灾害性天气之一,容易引发山洪、滑坡、泥石流,给我国国民经济建设和人民生命财产造成严重损失,因此做好暴雨预警、预报对于保证国民经济可持续发展至关重要。而湖南河湖密布,山脉纵横,各河流、山脉、丘陵与大小不同的盆地,错落分布于其中,地形复杂多样,因此研究这里的暴雨,对于探讨中、小尺度暴雨在不同下边界条件下的发生、发展规律以及地形对暴雨的影响,具有重要的意义。 长期以来,暴雨的诊断分析与预报一直是天气分析预报的难点,尤其是在业务预报中,很难把握暴雨发生和持续的时间、落区以及降水强度,解决这个问题的一个有效途径就是发展和完善中尺度数值预报模式。而积云对流参数化方案的选取一直是降水数值预报的关键。 本文选取发生在湖南的三次暴雨过程,采用WRFV2.1.2中尺度数值预报模式,选用20 km的模式分辨率,对该模式中各积云对流参数化方案与微物理方案匹配,进行了二组试验,第一组试验未采用网格嵌套技术,第二组试验采用网格嵌套技术,分别进行了12、24、48小时的数值模拟,对比分析了不同模拟时效各方案模拟结果的ETS、POD、FAR的差异;及选取24小时模拟结果中ETS得分最高的微物理方案,诊断分析了三种积云对流参数化方案与其匹配时模拟的物理量差异,探讨造成三种积云对流方案模拟降水差异的原因,得到了一些有价值的结论。 对于12小时的暴雨模拟,采用网格嵌套技术,对模拟降水的ETS、POD、FAR没有明显改善,而随着模拟时效的延长,采用网格嵌套技术较优;且模拟降水的ETS、POD随模拟时效延长逐渐降低,FAR逐步升高;对于同一模拟时效,尽管不同微物理方案对模拟降水有明显影响,但影响最大的是积云对流参数化方案。 就积云对流方案而言,在12小时的模拟中,BMJ方案优于KF、GD方案,而在更长时效的模拟中,KF方案逐渐显现出优势:KF方案模拟的强降水位置、强度跟实况比较接近,BMJ方案模拟的强降水范围偏大、强度偏强;但在暴雨区的南侧,上述两种方案都不同程度地存在着虚假暴雨中心;GD方案模拟的强降水范围、强度偏小。三种积云方案模拟的垂直速度、涡度、散度、云物理特征等存在较大差别,其中KF方案的模拟结果可以较好地反映观测实况,也正是这种差别导致三种方案的暴雨预报能力产生了较大差异。
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