【摘要】：本文利用耦合了CAMS云微物理方案的WRF中尺度模式的模擬結(jié)果結(jié)合飛機(jī)、衛(wèi)星、雷達(dá)、地面雨量等觀測資料,對2012年9月25日山西一次低槽弱冷鋒降水層狀云系的宏微觀結(jié)構(gòu)和過冷水分布特征進(jìn)行分析,初步研究了該云系的人工增雨潛力。同時本文將耦合在WRF V3.2的CAMS云方案移植到WRF V3.5中,并增加轉(zhuǎn)換效率、相對過飽和率、凝結(jié)量、凝華量、蒸發(fā)量和升華量等變量的輸出,研究了云降水轉(zhuǎn)化效率。主要結(jié)果包括：1、模擬結(jié)果和實測對比表明,此次降水過程主要受低槽弱冷鋒系統(tǒng)影響,鋒面后傾,云系水平結(jié)構(gòu)較均勻；云場含水量大值區(qū)與云頂溫度低值區(qū)相對應(yīng),降水場分布與云場含水量大值區(qū)分布相對應(yīng),700hPa風(fēng)切變前西南氣流同云場含水量和光學(xué)厚度大值區(qū)相對應(yīng)。山西北部地區(qū)多為層狀云降水,地面雨強(qiáng)在1～3 mm/h之間,雷達(dá)回波強(qiáng)度最大約30 dBZ�？傮w上,模擬的此過程無論是天氣形勢、降水、云頂溫度、雷達(dá)回波、水成物的演變都與實測基本一致。2、鋒前云系多為冰相粒子組成的高層冷云,云頂溫度約為40℃,地面無降水；鋒區(qū)云系為冷暖混合云,冷區(qū)由少量過冷水和大量冰相粒子組成,地面降水最大；鋒后云系為高層冷云,云頂溫度約-30℃,云中無過冷水,有較少的冰相粒子,地面降水較弱。3、該冷鋒層狀降水云系,云中過冷水含量較少,主要分布在鋒前低于-5℃的高度區(qū)間,過冷水一方面因垂直上升速度供應(yīng)水汽而維持,另一方面因冰相粒子的凝華過程而消耗。過冷水同垂直上升速度關(guān)系緊密,該云系中過冷水區(qū)及其下部上升運動較弱、而其上部上升運動較強(qiáng),不利于大量液態(tài)水在過冷區(qū)長時間維持,反而促使冰相粒子發(fā)展旺盛,此處水汽相對水面不飽和、相對冰晶飽和,因此大量冰相粒子消耗水汽,不利于過冷水的維持,導(dǎo)致云中僅有少量過冷水。本次降水過程中,冰核濃度的增大僅增大冰晶濃度,對雪霰含量及0～-5℃的過冷水幾乎沒有影響。4、該次降水過程山西省的水汽主要來源于西南氣流,水汽經(jīng)由重慶、湖南、湖北、陜西、河南,向東北輸送到山西區(qū)域境內(nèi)。山西區(qū)域的水汽和水凝物的主要輸入邊界為西邊界和南邊界,具有西風(fēng)分量和南風(fēng)分量的西南暖濕氣流為云系的主要水分輸送帶。25日18時前,總水凝物和水汽主要以輻合為主,18時之后,各類水物質(zhì)在水平方向上均表現(xiàn)為凈輸出。對山西區(qū)域內(nèi)水汽、總水凝物和總水物質(zhì)的水分收支平衡等式的各項估算表明,水物質(zhì)基本達(dá)到了平衡。模擬時間內(nèi)計算了云降水各類轉(zhuǎn)化效率分別為：水汽凝結(jié)率為1.0%、水汽凝華率為1.2%、總水物質(zhì)降水效率為1.3%、總水凝物降水效率為26.7%、總水汽降水效率為1.3%。5、總之,本次低槽弱冷鋒層狀云降水過程自然降水效率較低,同時由于云中過冷水含量少,冰相粒子發(fā)展旺盛,冷云播撒催化潛力條件較弱,該次過程不適合開展冷云人工增雨催化作業(yè)。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P426.5;P481

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本文編號：2707252