【摘要】：城市化效應(yīng)對天氣和氣候有著重要的影響。本論文使用再分析資料,通過天氣診斷以及中尺度數(shù)值模式WRF耦合SLUCM等方法,分別對2012年6月23日以及2014年5月8日的華南暖區(qū)暴雨進(jìn)行了研究和分析,得到以下結(jié)論:較成功的模擬了2014年5月8日和2012年6月23日的華南暖區(qū)暴雨過程個(gè)例。并得出適合本地化的城市冠層和參數(shù)調(diào)配方案;1)為探討人為熱(AH)對華南暖區(qū)暴雨的影響,利用WRF-SLUCM模式并考慮適當(dāng)?shù)腁H釋放,對2014年5月8日發(fā)生在珠江三角洲(PRD)的暖區(qū)暴雨進(jìn)行了數(shù)值模擬。有無AH效應(yīng)的模擬結(jié)果分析表明,降水對AH的影響敏感,AH效應(yīng)使得城區(qū)總降水量減少約10%。影響的可能機(jī)制為:AH增加導(dǎo)致的熱力場和流場再分布,使得局地輻合向PRD邊界區(qū)域轉(zhuǎn)移增強(qiáng)城鄉(xiāng)邊界的對流和降水;PRD城區(qū)內(nèi)更為均質(zhì)的城市熱環(huán)境減小了熱力對比削弱了輻合,從而降低了城區(qū)降水。2)既然華南暖區(qū)暴雨對AH的影響敏感,為探討與城市化(Urban)效應(yīng)(融合了城市下墊面和城市冠層方案)的相對貢獻(xiàn),通過對比評估,發(fā)現(xiàn)暴雨對單一AH、單一Urban要素、綜合AH和Urban要素的改變均有響應(yīng),但前兩者的單一效應(yīng)對綜合效應(yīng)對降水改變的貢獻(xiàn)不同。通過對比分析,發(fā)現(xiàn)Urban效應(yīng)使得珠三角城區(qū)總降水增加10.2%,且在降水增幅對Urban效應(yīng)的響應(yīng)過程中,區(qū)域性差異顯著,特別是下風(fēng)向城區(qū)的增幅效應(yīng)尤為明顯,增量達(dá)12.6%;Urban和AH效應(yīng)對降水的作用呈反位相分布,較之Urban效應(yīng),人為熱使得城區(qū)降水減少7.8%。由此可見,就城區(qū)降水量級的改變來說,Urban效應(yīng)的貢獻(xiàn)更大。但就降水分布模態(tài)來講,相關(guān)分析表明AH較之Urban效應(yīng)對降水分布模態(tài)的影響貢獻(xiàn)更大。通過對比分析Urban和AH效應(yīng)對城市近地面和邊界層氣象要素的改變,以及與降水改變的協(xié)同變化,發(fā)現(xiàn)行星邊界層高度、近地層濕度和溫度是決定Urban對華南暖區(qū)暴雨的分布模態(tài)影響貢獻(xiàn)較大的主導(dǎo)因子,而AH效應(yīng)對降水的影響,則主要與近地面溫濕和地面氣壓有關(guān)。通過對三個(gè)實(shí)驗(yàn)方案大氣溫濕分層和穩(wěn)定性的分析,發(fā)現(xiàn)城市的降水強(qiáng)弱很大程度受到大氣低層的對流不穩(wěn)定影響,先考慮Urban效應(yīng)繼而增加AH效應(yīng)后,由于地表城市熱通量的遞增而城市下墊面的水汽遞減,體現(xiàn)了溫濕綜合效應(yīng)的濕靜力能垂直廓線在低邊界層內(nèi)隨城市要素的增加呈現(xiàn)先增后減的演變趨勢,導(dǎo)致對流不穩(wěn)定隨之而改變,城市區(qū)域最終觸發(fā)的降水也出現(xiàn)先增幅后減少的演變。3)綜合考慮主導(dǎo)風(fēng)向和上游、下游城市化效應(yīng),發(fā)現(xiàn)降水增加主要集中在上風(fēng)向的城鄉(xiāng)邊界鄰近區(qū)域。近地層溫差(T2)及其向上傳輸效應(yīng)造成的PBLH分布,在城鄉(xiāng)交界處形成較大的城市化梯度,此邊界效應(yīng)導(dǎo)致質(zhì)量堆積和局地輻合增強(qiáng)從而產(chǎn)生對流上升,使得上風(fēng)向的城鄉(xiāng)交界處降水增幅,城區(qū)內(nèi)部降水減少。以上這些研究,不但有助于深入理解華南暖區(qū)暴雨的發(fā)生發(fā)展的機(jī)理,而且為改進(jìn)模擬和預(yù)報(bào)提高了參考依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：成都信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P461
【圖文】：

成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文本 研 究 中 的 模 式 使 用 的 是 Weather Research and Forecasting (WRF)model3.6.1 版，同時(shí)耦合一個(gè)先進(jìn)的城市冠狀層模式(UCM) (WRF-UCM)[37]來研究一次華南暖區(qū)暴雨的過程。WRF 模式為完全可壓縮以及非靜力模式，垂直方向則采用地形跟隨質(zhì)量坐標(biāo)。WRF 模式在時(shí)間積分方面采用三階或者四階的Runge-Kutta 算法。WRF 模式不僅可以用于真實(shí)天氣的個(gè)案模擬，也可以用其包含的模塊組作為基本物理過程探討的理論根據(jù)。其中 WRF-SLUCM 模式中內(nèi)部參數(shù)如表 2-1。2.2 WRF-SLUCM 設(shè)置

成都信息工程大學(xué)碩士學(xué)位論文第 11頁 共 62 頁圖2-2 (a) WRF 配置的區(qū)域嵌套和PRD所在位置 (紅色方框). (b) WRF中城市區(qū)域的地面土地類型。2.3 數(shù)值實(shí)驗(yàn)的描述不應(yīng)被忽視的AH釋放[50]，特別是對在PRD地區(qū)熱力因素主導(dǎo)的暖區(qū)降水模擬，很少被考慮作為一個(gè)獨(dú)立的影響因素。缺乏準(zhǔn)確和普遍標(biāo)準(zhǔn)化的AH排放量清單可能是造成這一問題的主要原因。為了解決這些限制，最近由根據(jù)朱寬廣等人(2017)[55]估計(jì)出廣州地區(qū)的AH通量最大值約為50 W m-2。為了以實(shí)例來說明AH對降水量的定量影響，我們基于以上的峰值，用一個(gè)固定的(常數(shù))AH日廓線作為基準(zhǔn)(記為下面的實(shí)驗(yàn)1.0AH)。然后，在SLUCM模式下嘗試不同的AH值，探究其對暖區(qū)暴雨模擬的不同效果。因此在實(shí)驗(yàn)中，僅僅是AHR(AH釋放值)作為獨(dú)立因素來影響降水

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前8條

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本文編號：2712823