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河南省春季层状云系和降水中尺度结构的模拟对比研究

翟菁  
【摘要】:本文对2002年4月4-5日和1999年4月11日河南省两次春季层状云降水个例进行模拟和对比研究。模式选用非静力中尺度模式MM5V3.5,模拟最小格柜为三公里,模拟的结果分别同NCEP再分析资料、GMS-5卫星云图、TRMM卫星资料、雷达回波图、天气图、地面雨量等资料进行了对比分析,研究了降水过程中的云系动力场、水汽场、热力场特点,以及云系的宏微观结构,讨论了云系降水的微观机制,以及增雨潜力区的分布。 对02年的降水过程的模拟得到的结果与实测资料相似,尤其模拟得到的4月5日雨核的发生发展消散的过程与实测河南省的雨强资料结果吻合较好,并揭示出850hpa的低涡以及低层水汽对降水的重要影响;对99年的降水过程,模拟与实测资料都显示,该次降水过程中,北部受较稳定的低槽冷锋云系影响,而南部有气旋云系发展。两次过程模拟得到的云系结构与当地雷达回波资料以及TRMM卫星资料等均有较好的对应。 对比分析显示了两次降水过程的一些共同特征:低层的水汽供应充沛的地方相应有较强的降水产生;稳定的低槽冷锋云系云中云顶冰晶高度在10km以上,宽广的云系大都由高层冰晶组成,但是能产生降水的只是其中部分位置,这些位置对应有雪、霰、云水、雨水等水成物,其中雪、霰主要分布在冰晶和0℃层之间,云水、雨水分布在0℃层附近至地面之间;对于降水较强的地方(降水率超过5mm/h),云系由各种水成物相连组成,较大的上升气流与云水所在处或雪所在处有较好对应关系,从适当的方向做剖面可以见到云内有多个柱状结构,水平尺度只有十到上百公里,这些柱状结构往往与地面强降水中心对应,在一些降水较弱或没有降水的地方,云系存在分层情况;位势不稳定区的存在对降水有明显的影响;云中有多处过冷水存在,上升气流与云水有很强的对应关系;这些过冷水丰沛而冰晶不足的地方正是催化潜力所在区;地形对降水以也有一定影响。 模拟显示具有详细云物理过程的中尺度非静力平衡模式对河南春季的这两次降水过程具有良好的模拟能力。


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