论文部分内容阅读
暴雨是最为常见的灾害性天气过程,它与陆面过程是否存在着联系有待于研究。本文首先对WRF模式模拟暴雨个例的效果进行了评估,为后文研究奠定基础。之后利用NCEP再分析资料,通过对典型暴雨个例发生前后的环境场和物理量场进行诊断和对比分析,讨论陆面过程对两类暴雨过程的可能影响。为进一步探讨这种影响的可能机制,利用中尺度模式WRFV3.3,通过设计不同的敏感性试验,研究陆面过程对两类暴雨的可能影响及其相关的物理过程。主要结论如下：(1)WRF模式能够较好的模拟出暴雨个例的情况,但模式模拟同属于大尺度降水的大暴雨的累积降水效果明显好于同属于对流降水的个例,即对大尺度降水而言,雨量越大,模拟效果越好,而对对流降水而言,雨量在中雨的降水占比重越大,模拟效果越好,随着雨量的增加,模拟效果越不理想。评估发现,模式对大尺度降水的模拟效果好于对流降水,因此,在研究中有必要对暴雨进行分类研究。(2)2012年5月12日江西大暴雨主要受大尺度环流和中尺度天气系统影响,具有范围大、持续时间长等特点,属于大尺度降水类型。2011年8月23日福建暴雨发生在副热带高压控制下的午后时分,局地下垫面强烈的感热和潜热通量使低层大气不稳定性增强,触发了此次对流降水。对于触发机制明显不同的两类暴雨,江西大暴雨对流系统发展深厚,气流辐合上升运动和不稳定能量在时间演变和空间分布与天气系统有很好的对应关系,而福建暴雨的辐合中心及不稳定能量的中心在近地面附近,这是由于下垫面强烈的动量、能量和水汽输送作用造成的。水汽收支计算结果发现,江西大暴雨所需水汽几乎完全来自水汽水平辐合项,而下垫面蒸发提供了福建暴雨所需水汽的50.12%。通过资料诊断分析,可以判断陆面过程对福建暴雨个例的影响程度明显强于江西大暴雨个例。(3)通过关闭地表通量试验发现,陆面过程对暴雨模拟十分重要,甚至可以决定福建对流降水的发生与否。通过陆面参数化方案的敏感性试验发现,两次暴雨过程对陆面参数化方案均较为敏感。江西大暴雨的敏感性主要体现在对流降水的模拟上,而福建暴雨的敏感性主要体现在大尺度降水的模拟上。总体而言,福建暴雨对陆面参数化方案的敏感性强于江西大暴雨。敏感性产生机制与降水类型关系紧密,大尺度降水的敏感性主要来源于近地层风场和水汽场的差异,对流降水的敏感性主要来源于地表通量的差异。通过陆面参数的扰动试验进一步发现,相比于地表粗糙度和最小叶孔阻抗,土壤孔隙度和地表反照率是影响造成对流降水对陆面过程敏感的关键因子,这本质上与地表通量是否受到扰动有关。地表通量较风场而言,受扰动引起变化的空间范围广、时间响应快,变化具有明显规律性。所得结果可以为深入理解陆面过程影响暴雨等天气过程和改进数值模式对暴雨的模拟能力提供一定的参考。