降水粒子谱形参数对江淮强对流天气影响的数值研究

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本文利用WRFV3.4对梅雨期江淮地区两次强对流天气进行了数值模拟,两次个例均使用了MY双参数微物理方案,WRFV3.4模式对两次强度不同的强对流降水过程表现出较好的模拟能力。通过一系列对流云中主要降水粒子(雨滴、霰)谱形参数取值的敏感性试验,研究了雨滴、霰粒谱形参数变化对不同类型强对流降水宏微观演变特征的影响规律及机理。  研究发现,雨滴和霰谱形参数的取值变化对强降水过程(个例1)地面累积降雨量影响显著,而对冰雹过程(个例2)的降雨量影响很小,对冰雹过程(个例2)地面降雹影响较大。对两次个例敏感性试验的水凝物时空分布特征进行分析发现,个例1中雨滴和霰的分布受雨滴和霰谱形参数影响较大,当雨滴谱形参数增大时,霰和雨水比含水量都是先增大后减小,数浓度则都减小。当霰谱形参数增大时,雨水比含水量减小,雨滴和霰数浓度也略有减小趋势。雨滴半径随着雨滴谱形参数的增大而增大,而随着霰谱形参数的增大,较大的霰粒分布到了更低层。个例2中雨滴和霰谱形参数的变化对霰和雹分布影响较大。当雨滴谱形参数增加时,雹比含水量先减小后增大,霰比含水量略减小。当霰谱形参数增加时,霰比含水量增加,数浓度减少,半径增大。  通过分析云中微物理转化项,能进一步找到谱形参数影响模拟结果的原因。个例1中雨滴和霰谱形参数变化会影响雨水和霰相关的微物理过程,雨水的主要来源是霰的融化,随着霰谱形参数的增大而减小,与降水规律有一定的对应性;其主要汇项是雨水蒸发,当雨滴谱形参数增大时,雨水蒸发量先增大后减小。霰主要靠碰并云水增长,随着霰谱形参数的增大而减小。个例2中对霰和雹的源汇项影响较大,霰的融化随着雨滴谱形参数的增加而减少,随着霰谱形参数的增加,霰的融化分布到更低层。雹的主要源项是雹与雨水碰并形成雹和霰的转化,这两项都随着雨滴谱形参数的变化先减小后增大,对应了累积降雹的变化规律。  综上所述,雨滴和霰谱形参数对强降水和冰雹两次强对流天气的模拟结果都有一定影响,两种粒子的谱形参数的变化会影响云中粒子水凝物的时空分布和云微物理转化过程,因此造成地面降水分布和量级的差异。
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