台风“珍珠”个例云微物理过程数值模拟研究

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本论文选取美国宾州大学和国家大气研究中心研制的非静力中尺度数值天气预报模式MM5来模拟“珍珠”台风(2006)的路径、强度和雨带。控制性试验选取MERCAT地图投影的三重双向嵌套网格。27km格距的粗网格区域D01用来模拟大尺度的环境条件,9km格距的网格区域D02用来反映台风中尺度系统的变化,3km格距的细网络区域D03则是为了描述台风云尺度的内核结构和云微物理过程。模拟时间从2006年5月15日12时(UTC)到5月18日00时(UTC),共积分60个小时。控制试验CTL,中采用的冰相云微物理参数化方案是使用Reisner2含霰冰相显式水汽方案,水物质包括水汽、云水、雨水、云冰、雪和霰六种物质。我们针对Reisner2这一个方案,改变云微物理参数作了3个敏感性试验:(a)云微物理参数中没有雪和霰的融化(NMLT);(b)云微物理参数中没有雨水的蒸发(NEVPRW);(c)云微物理参数中没有霰冰相粒子(NGP)。我们对比分析敏感性试验的路径、强度、降水分布、动力和热力垂直结构以及水物质的垂直结构的特征来探讨云微物理参数对热带气旋模拟的影响。还完整地输出最细网格区域不同时间段Reisner微物理参数化方案中的各个微物理转化项,来探讨MM5中尺度模式中的云微物理参数对热带气旋云微物理收支的影响。 分析结果表明:(1)控制试验CTL能较好地模拟台风的路径、强度和雨带分布;(2)各个敏感性试验和控制试验的路径变化很小说明台风路径对云微物理参数的敏感性很小;(3)没有雪和霰融化的试验(NMLT)可以生成最强的台风,没有雨水蒸发的试验(NEVPRW)也可以生成较强的台风,没有霰冰相粒子的试验(NGP)生成的台风侧最弱;可以说明物理过程之间的转换以及其反馈机制对台风强度有很大影响。(4)不同云微物理参数在雨带分布方面、动力结构方面、热力结构方面以及水成物的分布特征上对台风模拟都有较明显的影响。(5)试验NMLT大部分的微物理项比CTL的要大,而试验NEVPRW大部分的微物理项比CTL的小20-60%不等,试验NGP大部分的微物理项和CTL相近,个别项存有异常值。
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