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《中国气象科学研究院》 2018年
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青藏高原那曲地区夏季云和降水微物理特征及形成机理数值模拟研究

唐洁  
【摘要】:第三次青藏高原大气科学试验针对高原夏季云和降水物理过程开展了大量观测研究,为进一步揭示高原云和降水微物理结构、云中水分转化和区域水分收支特征,本文采用高分辨率中尺度数值预报模式(WRF)并结合高原试验期间的各种观测资料,对高原那曲观测试验区2014年7月3日-25日期间发生的7次不同强度云和降水过程(7月3日-4日、7月5日-6日、7月9日-10日、7月13日-14日、7月20日-21日、7月21日-22日、7月24日-25日)进行了数值模拟研究。其中,对7月5日-6日发生的一次较为典型的对流云降水过程进行了云微物理方案(Lin方案、WSM6方案、Goddard方案、Thompson方案、Morrison方案)的敏感性实验。云微物理方案的敏感性实验表明,Lin方案的模拟结果能较好地反映青藏高原中部对流云的结构及演变特征,也能够较好地体现高原云中复杂的气流分布结构以及回波亮带特征。此外,该方案模拟的那曲地区24 h累积降水量与那曲站点实际降水量也比较接近。对6次不同强度云和降水过程的模拟表明,(1)青藏高原夏季云和降水过程具有独特性。高原夏季对流的促发机制主要是午后高原加热造成的,云和降水具有明显的日变化。午夜后,对流性降水一般转化为层状云降水,具有明显的回波亮带,并且会产生强降水。大部分对流云顶高度可达到15km以上,最大上升气流速度可达到10-40ms-1。(2)6次云过程中均具有高过冷云水含量,主要分布在0--20 ℃层之间,冰晶含量主要分布在-20 ℃层以上的区域,强盛的对流云中,可出现在-40 ℃层以上区域;雨水分布集中在在融化层之下,说明其主要依赖降水性冰粒子的融化过程;雪和霰粒子含量高,分布范围广,说明云中冰相过程非常活跃。(3)高原夏季云中水凝物的转化过程和降水的形成机理具有明显特点。霰粒子的融化过程是地面雨水的主要来源,暖雨过程对降水的直接贡献很小,但通过暖雨过程形成的过冷雨滴的异质冻结过程对云中霰胚的形成十分重要。霰粒子的增长主要依靠淞附过程以及聚并雪晶的增长过程。对青藏高原夏季那曲区域水分收支特征的研究表明,那曲地区净水汽收支为正,日平均水汽到降水的转化率为34.21%,高于青藏高原周边的大部分地区,符合高原夏季对流降水过程频繁发生的情况。该地区日平均降水再循环率为15.39%,说明局地蒸发的水汽对高原降水的水汽来源具有一定的贡献,但高原那曲地区降水的水汽大约85%是来自于外界输送的水汽。
【学位授予单位】:中国气象科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:P426.5;P426.6

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