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青藏高原对流系统水汽输送数值模拟

朱士超  银燕  金莲姬  
【摘要】:平流层水汽具有较长的驻留时间,所以平流层水汽含量的变化会对气候产生强迫作用。青藏高原是平流层下层水汽的一个主要源区,它所具有的深厚的湿对流系统能把水汽输送到对流层中上层和平流层下层,是高层水汽的一个重要输送方式,有研究表明青藏高原对流活动与长江中下游降水有一定的相关性,所以研究青藏高原对流输送水汽的机理有重要意义。本文利用WRF(Weather Research Forecast)模式模拟了青藏高原那曲地区的一次对流云过程,该模式重点考虑从云尺度到天气尺度等重要天气的预报,因此,它支持高分辨率的非静力模拟和多种不同参数化方案。本次模拟采用三重嵌套,初始场为NCEP1o*1o的分析资料,对流发生区域空间分辨率设为1km,时间分辨率设为5s,模拟过程中共有三次对流过程,通过与实测数据和卫星云图比较,发现此次模拟在对流发生时间、地点、降水时间等方面均与实际观测数据相接近,但是在云状的模拟上存在一些误差,由于缺乏降水量的实测资料,所以无法比较降水量的差异。通过分析对流云云体中水汽混合比的变化发现,当对流发展旺盛时,在云顶附近水汽混合比迅速增加,表明了对流云的垂直输送作用给对流层上层提供了水汽来源。通过分析对流云发生时不同高度层水汽垂直通量的变化发现:(1)在抬升凝结高度以下的低空,当对流发生时,在热力作用和降水拖曳作用的共同影响下,向上的水汽垂直通量先增大后减小,总的净通量为负值。(2)在12km以上的高空,因为低层水汽向上的垂直输送和云中水成物的蒸发,高层水汽含量随着对流云的发展而迅速增长,其中云中水凝物的蒸发起主要作用。(3)此次模拟中水汽向上输送净通量最大的位置位于海拔高度6600m处。通过分析对流云发生时高空水汽混合比的变化发现,当有对流系统发生时,高原上空水汽含量增加,对流把水汽从地面输送到高空的时间尺度为1-2个小时,当对流消散时,高空部分水汽被平流输送到其他地方,由高空风速计算得知对流输送的水汽能在模拟区域中持续2-3个小时。

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