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1.
基于Rayleigh-Gans散射原理构造一个S波段双线偏振雷达模拟器。模拟器考虑了云冰、雪、雨和雹4种水凝物,以水凝物的混合比和数浓度以及水凝物粒子的轴比、相对介电常数、下落倾角为输入量,计算得到水平/垂直偏振反射率因子、差分反射率、比差分相位等偏振量。通过二维理想飑线模拟的试验结果表明,模拟器合理地再现了二维理想飑线系统成熟期的主要偏振特征:雹的反射率较高,差分反射率较低(又称Zdr洞);对流云区的Zdr柱;层云区的反射率和比差分相位的0℃层亮带特征;雨滴反射率与差分反射率因子的“雨线”统计特征。利用该模拟器建立了模式变量和偏振雷达观测的联系,有助于未来将偏振雷达观测资料应用于模式预报效果评估及对流尺度资料同化等方面的研究和应用。   相似文献   
2.
The southwestern coast of the Caspian Sea often experiences heavy snowfall during winter season due to the lake effect. The accurate estimation of snowfall in this region is still a challenge for weather forecasters. This study attempts to investigate the simulation of lake-effect snow (LES) event occurring along the southwest coastline of the Caspian Sea from 31 January to 4 February 2014 using Weather Research and Forecasting (WRF) model. The study evaluates the sensitivity of four microphysics (WSM6, Goddard, Morrison, and Thompson) schemes and two planetary boundary layer (PBL) schemes (the Yonsei University (YSU) and the Mellor-Yamada-Janjic (MYJ)), yielding eight distinct combinations. The results indicated that all the simulations overestimated the precipitation. However, the best configurations for estimation of precipitation and snow in terms of their spatiotemporal variation were the Morrison-MYJ and the Goddard-MYJ, respectively. Analyses of the vertical profiles of hydrometeor species showed that the combination of Goddard and MYJ schemes created more snow and graupel than the other configurations. Although the combination of WSM-MYJ schemes revealed the least bias, it was not appropriate for the prediction of snow. A comparison of the two boundary layer schemes showed that the MYJ scheme simulated better intensity and distribution of precipitation than the YSU scheme compared to observations. Also, the maximum radar reflectivity of the model output was useful for identifying the location of maximum precipitation.  相似文献   
3.
对于水平网格距小于10 km的高分辨率非静力平衡的显式云分辨模式,云微物理量的初始化以及物理量之间的相互协调是十分重要的,并且一直是云分析领域的一个难题。考虑在云雨处于定常状态的前提下,根据暖云过程,可得到云中水成物之间相互转化以及与垂直速度的约束关系,而雨水含量跟雷达反射率因子(Z)有关。因此,采用合肥新一代天气雷达2003年7月5日02时(北京时)的观测资料,针对雷达探测的特点对雷达原始数据进行了坐标转换,并进行了插值处理和简单的质量控制,然后依据Z-qr关系和定常暖云方案,反演了雨水混合比(qr)、云水混合比(qc)、水汽混合比(qv)和垂直速度(w)。结果表明,由此得到的雷达回波主要特征及量值分布与雷达站的CAPPI图像基本一致;水汽、云水、雨水和垂直速度量值大小的分布与雷达回波强度的分布也是吻合的,体现出了云中水成物和垂直速度的三维分布结构;各物理量的量值也符合梅雨锋暴雨的特点,梅雨锋积层混合云系中层状云和对流云的差别十分明显。在较强的回波区,雨水在6 km以下含量较大,最大值位于4 km左右,可超过3.0 g/kg;上升速度在5 km左右最大,最大值超过5 m/s;云水含量大值区位于5 km以上,在7 km高度上达到最大,超过3.0 g/kg;雨滴末速度虽然上下比较一致,一般几米每秒,但在5 km左右为大值区。  相似文献   
4.
中国及其周边地区多种水凝物资料的气候态特征比较   总被引:1,自引:0,他引:1  
耿蓉  王雨  傅云飞  李锐  刘国胜 《气象学报》2018,76(1):134-147
对云的水凝物含量进行研究有利于认识云的辐射性质和强迫效应,以及改善模式的预报性能。利用目前几种较为常用的卫星观测资料(ISCCP、MODIS和CloudSat)和再分析资料(CFSR和ERA-Interim),对中国及其周边地区的多种水凝物变量,包括积分的云水路径、液水路径和冰水路径,以及分层的液态水含量和冰水含量的气候态水平及垂直分布特征进行了比较研究。结果表明,在总的水凝物含量方面,无论是描述整个中国及其周边地区的水平分布特征和主要变化模态,还是不同海陆区域的月变化特点,MODIS、ERA和CFSR三种资料都显示出较高的一致性,而ISCCP的绝对数值和变化幅度与它们均存在一定差异。在液态水含量方面,无论是水平还是垂直分布,ERA-Interim都有最高的数值,作为观测数据的MODIS和ISCCP则显著偏低。对于冰水含量,不同资料间无论是水平和垂直分布形式还是具体数值都存在明显差异。通过分析不同水凝物资料间气候态分布的差异性特征,有利于认识目前常用的几种水凝物资料的“不确定性”程度,从而更好地估计云的辐射效应,以及理解其在气候变化中所扮演的角色。   相似文献   
5.
Spectral relative dispersion of different hydrometeors is vital to accurately describe sedimentation. Here, the Weather Research and Forecasting model with spectral bin microphysics is used to simulate convective clouds in Shouxian of Anhui province in China to study the spectral relative dispersion of different hydrometeors. Firstly, regardless of clean or polluted conditions, the relative dispersion of ice crystal spectra and its volume-mean diameter are negatively correlated, while the relative dispersion of other hydrometeor spectra is positively related to their respective volume-mean diameter. The correlations for cloud droplets and raindrops are affected by the process of collision–coalescence; the correlations for ice crystals, graupel particles, and snow particles could be affected by the deposition, riming, and aggregation processes, respectively. Secondly, relative dispersion parameterizations are developed based on a comprehensive consideration of the relationships between the relative dispersion and volume-mean diameter under both polluted and clean conditions. Finally, the relative dispersion parameterizations are applied to terminal velocity parameterizations. The results show that for cloud droplets, ice crystals, graupel particles, and snow particles, assuming the shape parameter in the Gamma distribution is equal to 0 underestimates the shape parameter and overestimates the relative dispersion; and for raindrops, assuming the shape parameter is equal to 0 is close to the relative dispersion parameterizations. The most appropriate constant shape parameters are recommended for different hydrometeors. The relative dispersion parameterizations developed here shed new light for further optimizing the terminal velocity parameterizations in models.摘要离散度的诊断对模式中沉降过程的准确描述至关重要. 本文利用WRF模式结合谱分档方案模拟安徽寿县地区的对流云, 研究不同水成物的离散度. 首先, 无论在清洁还是污染条件下, 除冰晶谱的离散度与体积平均直径间呈现负相关关系外, 云滴, 雨滴, 霰粒子与雪粒子谱离散度与体积平均直径呈现正相关关系; 云滴和雨滴受碰并过程影响, 冰晶, 霰粒子和雪粒子分别受凝华过程, 淞附过程和聚并增长影响. 其次, 综合考虑污染与清洁条件下离散度和体积平均直径之间的相关关系, 建立了离散度的参数化方案. 最后, 把该离散度方案应用到下落末速度的参数化方案中, 结果表明, 对于云滴, 冰晶, 霰粒子和雪粒子, 在Gamma分布中假设谱形参数等于0会低估谱形参数而高估离散度. 对于雨滴而言, 假设谱形参数等于0与参数化方案结果接近. 针对不同的水成物, 给出了最合适的谱形参数定值. 本文发展的离散度方案为进一步优化模式中下落末速度参数化方案提供参考.  相似文献   
6.
李晓敏  周筠珺  肖辉  伍魏  翟丽 《大气科学》2017,41(6):1246-1263
为了解雷暴单体内部水成物粒子分布结构及演变过程,综合X波段双线偏振天气雷达的参量及环境温度参数,结合小波去噪和自适应约束算法进行资料预处理后,基于模糊逻辑算法对北京一个结构演变相对完整的典型雷暴单体内水成物粒子分布随时间演变特征进行系统的分析,得到如下结果:(1)按雷暴单体的宏观特征将其演变过程分为发展、成熟和消散阶段。三个阶段中单体平均高度分别为11、12、10 km;回波强度最大可达40~45 dBZ、大于50 dBZ和40~45 dBZ;霰粒子占各自阶段单体内所有粒子百分比分别为2%、12%和1%。(2)各阶段主要微物理过程及演变特征是:发展阶段,单体0℃层以下由暖云过程主导,毛毛雨占5%,雨滴占24%;少量液态粒子上升至0℃层以上与冰晶反应生成1%干霰,冷云过程较弱。成熟阶段,相较发展阶段0℃层以下毛毛雨减少约2个百分点,雨滴增多约2个百分点,粒子碰并加强,暖云过程增强;较多液态粒子上升至0℃层以上,约有4%的雨滴与5%的冰晶通过凇附作用生成7%的霰,冷云过程增强。消散阶段,下层液态粒子难以上升至0℃层以上形成初始冰晶,使暖云及冷云过程都减弱,0℃层以下毛毛雨相较成熟阶段平均增多约1个百分点,粒子碰并减弱;0℃层以上冰晶消耗减少2个百分点,霰生成减少5个百分点。(3)基于雷暴单体内各类水成物粒子分布、演变及其动力场背景特征建立了雷暴单体演变过程微物理模型。本文研究有助于加深对典型雷暴单体内部水成物粒子分布和微物理过程的认识,可以为雷暴天气的预警和预报提供必要的指导。  相似文献   
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