基于耦合了城市冠層模式（UCM）的中尺度天氣預報模式（WRF）的數(shù)值模型,模擬分析了蘭州市一次對流降水天氣過程.探討了不同云-微物理參數(shù)方案和積云對流參數(shù)化方案的組合對此次降水過程模擬的影響,對比分析了WRF模式在耦合單層城市冠層前后對城市降水的影響.在不同的參數(shù)化方案組合中,此次降水過程風險評分最高的組合是WSM-6方案和G-F方案,其對小雨、中雨和大到暴雨的評分分別為0.50、0.36、0.33.選擇此參數(shù)化方案,利用耦合UCM的WRF模式模擬降水,結(jié)果表明,耦合UCM模式后的降水范圍變大,降水量的趨勢更接近實況.降水過程中,與單獨的WRF模式模擬結(jié)果相比,耦合UCM的WRF模式模擬的2 m溫度平均偏低1.7℃、2 m高度水汽混合比偏高0.7 g/kg,對流有效位能偏高5 J/kg,增強了降水的有利條件.對比發(fā)現(xiàn)城市冠層能夠激發(fā)出更強的大氣對流運動,影響近地面水汽的分布和城市下風向降水的分布. 

【文章來源】：蘭州大學學報(自然科學版). 2020,56(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

模式嵌套區(qū)域圖及D03區(qū)域城市區(qū)域分布

其中,NA是預報量級與觀測量級一致的站點個數(shù);NB表示預報出現(xiàn)某量級的降水,而觀測并非該量級降水的站點個數(shù);NC表示觀測結(jié)果出現(xiàn)某量級降水,而預報結(jié)果并非該量級的站點個數(shù).本研究中站點的降水量由格點資料插值得到,24 h累積降水量0.1～9.9 mm為小雨,10.0～24.9 mm為中雨,25.0～49.9 mm為大雨,≥50.0 mm為暴雨.此次降水過程中站點實況并未出現(xiàn)暴雨量級,因此將大雨與暴雨合并考慮,即24 h累積降水量≥25.0 mm時稱為大到暴雨.按照小雨、中雨、大到暴雨3個等級對蘭州地區(qū)22個站點進行TS評分,站點統(tǒng)計見表3,分布位置見圖2.2 降水過程分析

2017年8月5-6日,蘭州市發(fā)生了一次強對流降水天氣過程,城區(qū)多處路段出現(xiàn)積水、積淤和路基塌陷等險情,嚴重影響了市民正常出行和車輛通行,降水時間集中于5日20:00-21:00(降水量7.0 mm)和6日07:00-08:00(降水量6.8 mm),降水時段較為集中(圖3).8月5日蘭州地區(qū)受地面低壓控制,白天天氣晴好,20:00開始降水,此時地面氣溫由16:00的30.7℃降至22.0℃,氣壓迅速升高至1 004.2 h Pa,3 h變壓達2.7 h Pa,空氣濕度也顯著增大,降水時間短,持續(xù)時間不足1 h;8月6日07:00再次產(chǎn)生降水,維持時間仍然較短.由蘭州市發(fā)布的強降水預警信息可見,此次降水過程西固區(qū)有站點累積雨量超過50 mm.由大范圍降水落區(qū)分布可見,降水中心位于臨夏、定西和蘭州東南部.降水過程呈現(xiàn)出降水時間集中、降水強度大的特點.由MICAPS資料得到的500 h Pa高空天氣形勢可見,8月5日20:00蘭州地區(qū)位于西太平洋副熱帶高壓西北角,有充足的水汽沿西太平洋副熱帶高壓西側(cè)向蘭州地區(qū)輸送,計算蘭州地區(qū)的抬升指數(shù)為-3.61,表明此時層結(jié)不穩(wěn)定,出現(xiàn)對流性天氣的可能性很大,結(jié)合降水分布特點,可認為此次降水過程是一次局地對流天氣過程.

【參考文獻】：
期刊論文
[1]不同城市冠層模式對城市地表能量平衡模擬能力的檢驗[J]. 李聰元,楊帆,張寧.  南京大學學報(自然科學). 2018(03)
[2]2016年汛期中國降水極端特征及與1998年對比[J]. 高榮,宋連春,鐘海玲.  氣象. 2018(05)
[3]中國夏季極端降水空間格局及其對城市化的響應（1961～2010）[J]. 孔鋒,王一飛,方建,呂麗莉.  長江流域資源與環(huán)境. 2018(05)
[4]近55 a中國西北地區(qū)夏季降水的時空演變特征[J]. 鄭麗娜.  海洋氣象學報. 2018(02)
[5]我國主要流域降水過程時空分布特征分析[J]. 王莉萍,王維國,張建忠.  自然災害學報. 2018(02)
[6]我國極端降水變化趨勢及其對城市排水壓力的影響[J]. 陸詠晴,嚴巖,丁丁,趙春黎,宋揚,趙景柱.  生態(tài)學報. 2018(05)
[7]城市中湍流和能量通量的觀測分析:以榆中縣為例[J]. 董龍翔,楊賓,郭陽,左洪超.  蘭州大學學報(自然科學版). 2018(01)
[8]近54 a中國西北地區(qū)氣溫和降水的時空變化特征[J]. 商沙沙,廉麗姝,馬婷,張琨,韓拓.  干旱區(qū)研究. 2018(01)
[9]WRF模式不同陸面過程方案模擬蘭州新區(qū)低空氣象場特征[J]. 賴錫柳,王穎,楊雪玲,王麗霞.  蘭州大學學報(自然科學版). 2017(03)
[10]WRF模式不同參數(shù)化方案組合對干旱區(qū)一次暴雨模擬的對比分析[J]. 趙舒曼,左洪超,郭陽,董龍翔,朱巖,楊彥龍.  干旱區(qū)研究. 2016(06)

碩士論文
[1]對流觸發(fā)條件對BCCCSM模式夏季降水日變化模擬的影響分析評估[D]. 孫悅.中國氣象科學研究院 2016
[2]城市冠層參數(shù)化在WRF中的應用研究[D]. 尹瑞雪.蘭州大學 2012



本文編號：3230704