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巨凝结核对山西一次降水过程影响的数值模拟

肖辉  银燕  
【摘要】:利用耦合Morrision双参数物理方案的WRF中尺度数值模式,对发生在2007年6月13日山西地区的一次较大范围强降水过程进行了模拟,对有巨凝结核作用下气溶胶对云微物理结构和降水变化的影响进行了敏感性试验和对比分析。结果显示:加入巨凝结核后,降水范围没有明显差异,降水中心位置比较一致,累积降水峰值比没有巨凝结核稍高。两者降水差值有正也有负,增加区域主要集中在东经111至114之间,且最大能增加6mm以上,是最大累积降水的15%,而降水减少区域,最多能减少14mm左右降水。但整体来说,加入巨凝结核增加降水,总的降水增加并不是很明显,网格平均降水量比原先只增加0.69%。降水率上,增加了粒径较大的气溶胶,在强降水时期(10时-20时)整个谱型往左移动,也就是,降水强度在前期较没有GCCN的大,后期较小。粒径较大的气溶胶容易活化形成云滴,凝结更多水汽,GCCN的参与有利于大云滴的形成,云底出现的高度也比没有GCCN的低,通过云滴自动转化形成雨滴和通过贝吉隆过程增长的冰雪晶被增强。有更多的云水在降水前期形成雨滴和霰,而且霰的直径较大,容易掉落形成雨水,后期云中大多是小云滴,不能有效冻结成霰,在上升气流的作用下,与高层的冰晶相互作用,造成后期高层冰雪晶混合比浓度增加,霰和雨水减少,而没有GCCN的降水则相反。前期云水自动转化较慢,大量云水存在云中,与高层的冰雪晶碰冻增长,低层通过贝吉隆过程增长的冰雪晶增长缓慢,雨滴的形成也减缓,霰粒子的尺度较小,不容易脱落,造成前期降水减少。大量的云水长时间停留在云中,有利于云滴增长,与云中冰雪晶相互作用或者云滴相互作用,前期粒径较小的霰粒子和雪粒子经过长时间增长,在降水的后期,下落融化成雨水,使得后期的降水增加。

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