中尺度云分辨模式在暴雨的落區(qū)和雨量的預(yù)報方面存在很大的不確定性,其中一個重要的原因是描述云微物理過程的云模式存在很大缺陷。建立和改進云模式,特別是對暖雨形成的參數(shù)化方案的研究,能夠更準(zhǔn)確的描述云微物理過程,是提高暴雨預(yù)報水平的重要途徑。暖雨是云滴通過隨機碰撞過程產(chǎn)生的,在參數(shù)化方案中需要計算云雨轉(zhuǎn)化率,以此確定云滴譜和雨滴譜的演變。目前的參數(shù)化方案并不是依據(jù)隨機碰撞理論確定云雨轉(zhuǎn)化率,原因是認(rèn)為利用伽馬函數(shù)表示云滴和雨滴譜演變時無法找到隨機碰撞的解析解。因此,在云滴譜相同的條件下,利用目前不同的云雨轉(zhuǎn)化率方案,模擬結(jié)果最大可相差三個數(shù)量級。雨滴譜的單參方案優(yōu)點是簡單,缺點是只能通過斜率的變化來反映譜變化。雙參雨滴譜方案可通過兩個參數(shù)的變化來反映譜變化。本文引入第三個參數(shù),譜形參數(shù)。希望通過形參,斜率和截距三個可變參數(shù)的Gamma函數(shù)譜來描述碰并過程中雨滴譜的變化情況,獲得更近似于自然變化的雨滴譜。因此本文所采用的計算方法就是直接利用多項式近似表示碰并效率,利用數(shù)濃度,質(zhì)量濃度和雷達(dá)反射率因子三個量求解三參數(shù)Gamma函數(shù)的解析解。新的三參數(shù)碰并增長方案以準(zhǔn)隨機碰撞理論為依據(jù),通過計算自動轉(zhuǎn)化率,雨滴收集率和云滴/雨滴自收集率的解析解,確定碰并過程后新的云滴三參數(shù)譜和雨滴三參數(shù)譜。本文對云滴碰并增長過程進行了討論,模擬結(jié)果表明:在碰并過程中,云滴數(shù)濃度隨時間逐漸減少,且數(shù)濃度減少率在該模擬時間內(nèi)基本不變。隨時間變化,云滴碰并逐漸生成更大的云滴和雨滴,云滴譜變窄,雨滴譜變寬,且雨滴尺度逐漸增大。在碰并增長過程中并非越大的雨滴碰并效率越高。形參的增大會導(dǎo)致初始云滴譜變窄,使由云滴碰并生成的雨滴譜也相應(yīng)變窄。形參增大使云滴數(shù)濃度減少率變小,雨滴數(shù)濃度增加率也變小。云滴初始總質(zhì)量濃度的增大能使初始云滴平均直徑增大,小云滴隨時間減少率更大,數(shù)濃度減少更快。增大初始云滴質(zhì)量濃度,使數(shù)濃度平緩段所占尺度范圍更大,有更多云雨轉(zhuǎn)化過程。雨滴譜向大尺度拓寬。
【學(xué)位單位】：成都信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P457.6
【部分圖文】：

圖 3.1 云滴譜和雨滴譜的計算示意圖圖 3.1 中，云滴質(zhì)量分布的譜形為 x0~x2，雨滴質(zhì)量分布的譜形為 x1~x3，完整的 Gamma 函數(shù)譜，云滴譜和雨滴譜的交界處質(zhì)量為 xm。則根據(jù)定義的過程，計算云滴譜時，為簡化云滴譜計算過程，積分限為 0~∞，即 x0=0，x2=云滴譜譜形完整。計算雨滴譜時，由于定義的碰并過程中，由云滴碰并產(chǎn)生小雨滴為 xm，因此雨滴譜為不完整譜形，如圖中所示應(yīng)為紅線部分譜形，x1的雨滴譜形在碰并過程中無法產(chǎn)生。故，計算雨滴譜時，積分限為 xm~∞，需要 x1,x3=∞。.2 計算不同碰并過程中云滴和雨滴隨時間變化率2.1 云滴與云滴碰并過程的分析根據(jù) 3.1 中碰并過程對云滴過程和雨滴過程的分類，云滴的相互碰并可被碰并后質(zhì)量大于 xm的和質(zhì)量小于 xm的兩類。（1）x<xm0tt (t ) t0t （3.

-7g（即液滴直徑約為 82 μm）此時的初始云滴譜如圖 4.1 所示：圖 4.1 形參υc,0=0 時的初始數(shù)濃度分布根據(jù)初始條件，初始云滴的平均直徑約為 24.3 μm，即對應(yīng)圖 4-1 的峰值處，圖中顯示，初始時刻云滴大小主要集中于 0 到 50 μm，超過 60 μm 的云滴幾乎沒有�？v坐標(biāo)表示數(shù)濃度，此時對應(yīng)峰值的數(shù)濃度約為 4.3 cm-3，譜寬較寬，表明各尺度云滴數(shù)濃度分布相對均勻。

形參υc,0=1時的初始數(shù)濃度分布
【參考文獻】

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本文編號：2842888