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云中粒子谱变化对云及降水影响的数值研究

陶玥  
【摘要】: 本文利用中国科学院大气物理研究所的三维冰雹云催化数值模式,通过对冰雹云的模拟和对谱参数的数值试验结果,分析了冰雹云中粒子谱形的变化,对云和降水过程的影响,其中包括雨滴谱、冰晶谱、霰谱的形状参数对自然云的发展过程、降雨降雹、云中微物理过程、霰以及冰雹的形成机制的影响。还研究了冰晶谱形的变化对不同地区自然云和防雹催化效果影响。并利用这些研究结果,对云模式的使用和改进提出建议。 对1988年5月3日发生在南京的冰雹云个例分别进行了雨滴谱影响的数值试验、冰晶谱影响的数值试验、霰谱影响的数值试验以及雨滴、冰晶、霰谱影响的数值试验。结果表明,粒子谱的变化,对云的发展过程以及流场结构基本上没有影响;雨滴谱形变化对降水量、降雹量的影响稍大些,当雨滴谱形状参数随高度变化时,降水量和降雹量都有明显的增加,尤其是降雹量、冰雹融化成雨水的量增加的幅度较大;云中冰晶谱形的变化对地面降雨及降雹影响很小,也基本上不会改变冰晶、雪、霰、冰雹的形成机制和它们产生率的时间变化趋势,但会改变微物理过程的质量、数量产生率;云中霰(含冻滴)谱形的变化对地面降雨影响也很小,但对地面降雹影响较大;自然云中各种粒子谱在云的不同部位是不同的,如果云中雨滴、冰晶、霰谱形同时随高度变化,它们的对自然云和降水影响较大。 模拟了1999年7月9日陕西省旬邑地区的冰雹云个例,在只改变模式中α_i取值的条件下,对南京、旬邑两个不同地区的冰雹云,对比分析了冰晶谱形变化,对云和降水的影响,最后又分别用AgI进行催化数值试验,来对比研究两个不同地区云中冰晶谱形的变化,对催化防雹影响。主要结果表明,不同地区冰雹云中冰晶谱形的变化对自然云中降水的影响程度是不同的,当降雹强烈时,冰晶谱形的变化对自然云中降水的影响尤为明显。催化后,不同地区冰雹云中冰晶谱形的变化,对催化防雹机制·没有影响,但对催化结果及催化减雹效果影响程度不同。


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