不同降水方案和初值对一次西南涡暴雨过程的中尺度模拟与分析

【摘要】：用GRAPES_meso数值模式和LAPS中尺度局地分析资料，对2.5km和5km两种分辨率，选用显式降水方案和2种混合降水方案，设计6种组合方案，对2008年7月一次西南涡暴雨过程做数值模拟。对比各个模拟试验结果表明，采用显式降水方案和2.5km分辨率，LAPS初值场较好模拟出“西南涡—切变线”系统中的雨带和对流雨团。用其输出的模拟结果，作天气学降水运动的中尺度诊断计算与分析表明，该“西南涡—切变线”系统可以聚集水汽，高湿区随“系统”移动，散度场决定垂直运动场，垂直运动场造成在饱和气层中的“正”/“负”凝结降水率，而云水、雨水通量辐合，增强了降水。西南涡暴雨是发生在以系统性上升运动为背景、层结不稳定能量和对流可降水量的大值区内，系统的发展伴随有中尺度对流雨团生消，并借助层结不稳定能量释放，产生“次级环流”和维持中尺度对流性强降水（雨团）。模拟出雨带中有两个分别向西北和东北移动的中—γ对流系统，它们在有利的水汽条件与上升运动引导下发展，分别产生20～25mm.h~(-1)，25～30mm.h~(-1)的强降水。模拟试验结果的诊断计算与分析表明，显式降水方案比混合降水方案模拟的积云对流活动高度较高，对模式层500～850hPa大气增温增湿作用较强，且模拟云顶卷出的水物质蒸发降温作用也较强，模拟云水“碰并增长”为雨滴的几率也较大。模拟试验也表明，用NCEP再分析资料做初值场和用NCEP资料作背景场做实时观测资料融合的LAPS初值场，后者模拟质量、能量场和风场之间能在较短的时间达到平衡，动力和热力调整适应过程更快，表现为其模拟的初始阶段垂直速度场与降水优于前者，从而模拟的雨带和中尺度对流降水都与实况更为接近。