“凤凰”(0808)高分辨率数值模拟和降水过程模拟诊断研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangyi202
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中国紧邻西北太平洋,特殊的地理位置和绵长的海岸线使得中国成为受(登陆)热带气旋影响最为严重的国家之一,(登陆)热带气旋降水强度大、范围广、影响显著。本论文以2008年第8号热带气旋“凤凰”为例,利用WRF模式开展高分辨率数值模拟,并结合三维降水诊断方程,重点研究了“凤凰”登陆期间环流区域内的降水物理过程特征和机制,以及不同降水强度分档中降水物理过程的特征和差异,主要结论如下:
  “凤凰”登陆期间,分析时段内,主体环流区域平均降水强度呈现先小幅增强后逐渐减小的趋势;水汽相关过程变率(QWV)主要来自水汽通量辐合率(QWVA),但考虑到主体环流区域外广阔洋面蒸发进入大气的水汽,向区域内辐合的可能影响,表面蒸发率(QWVE)对区域内水汽收支的贡献可能更明显;环流区域内,云相关过程变率(QCM)相对复杂,“凤凰”登陆前期液相水凝物辐合,为降水云系的快速发展提供了直接的液相水物质,水凝物局地变率主要源自水汽凝结、冰相与液相水凝物之间的微物理转化和降水落地,以及水凝物辐合/辐散过程;分析时段主体环流区域内平均降水效率达98.46%,主要源自水汽通量辐合和区域内的表面蒸发,较大的降水源和较小的降水汇共同造成该时段内较高的降水效率。
  登陆期间,“凤凰”主体环流区域内,零度层之上雪粒子含量最多,且随时间的变化相对不明显,霰粒子和雨滴含量相近,伴随环流区域内平均降水强度的降低二者含量也在不断减少;云滴时间变化相对不明显,这可能与强盛水汽辐合和凝结过程形成的大量云滴,又通过复杂微物理过程转化为其他水凝物有关;分析时段,环流区域内雨滴主要源自霰粒子融化造成雨滴增长(Pgmlt)以及雨滴碰并云滴造成雨滴增长(Pracw)微物理过程,其中,Pgmlt随降水强度的降低,极值不断减小,而雨滴另一主要源项变化相对不明显。
  “凤凰”登陆期间,主体环流区域内降水强度分档统计分析显示,总体上,降水效率随降水强度增强而增大,这源于不同强度降水档中降水源/汇的不同特征;平均垂直上升运动速度和水汽通量辐合率总体上亦随降水强度增强而增大;环流区域内,液相云水凝物(云滴、雨滴)含量随降水强度增强而增大,但固相水凝物(云冰、雪粒子、霰粒子)含量在中等强度降水档中最大;分析时段主体环流区域内,来自中等强度降水档的平均表面蒸发率贡献最大,弱降水档次之,较强降水档最小。
  “凤凰”登陆期间主体环流区域内,不同强度降水档的平均垂直上升运动和云微物理过程存在明显差异。降水强度越强,平均上升运动速度越大,但平均上升运动垂直廓线峰值高度越低,较强降水档的上升运动峰值高度降至零度层左右;霰粒子含量垂直廓线峰值从弱降水档到中等强度降水档的增长相对明显,但从中等强度降水档到较强降水档增幅略小,而雪粒子含量垂直廓线峰值从中等强度降水档到较强降水档出现明显降低,云滴含量垂直廓线存在两个峰值,2km高度附近的峰值比距地面约5km高度处的峰值伴随降水强度增强有明显的增幅;不同强度降水档中,雨滴的主要微物理源/汇项量值存在差异,雨滴碰并云滴造成雨滴增长(Pracw)微物理过程随降水强度增大而明显增强,但霰粒子融化造成雨滴增长(Pgmlt)微物理过程却先增大,随后略有降低。
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