中小尺度云模式嵌套试验分析研究.pdfVIP

·276· 第十四届全国云降水物理和人工影响天气科学会议(上册) 中小尺度云模式嵌套试验分析 万蓉1 李劲2 王志斌1 (1中国气象局武汉暴雨研究所，武汉430074；2中南财经政法大学图书馆，武汉430074) 1 引言 小尺度积云模式对微物理过程有较详细的模拟，不仅可以模拟降水而且能模拟可催化的降水，从 而估计小尺度云系的降水潜能。通常我们在运用小尺度积云模式时，主要是利用每天两次的探空资 料作为初始场进行计算，由于湖北省境内只有三个探空站，提供08时和20时两个时次的资料，而人 影作业最佳时期一般在午后和傍晚。因此单凭探空资料，不能很好地满足实时人影作业模式模拟计 算的需要。 武汉区域气象中心业务数值预报模式MAPS，有12h、24h降水预报，能够模拟中尺度降水的地 点和范围，可以为人工增雨作业提供一些背景性条件的参考。目前水平分辨率为0．5×0．5(1at× lon)，并且有常规气象要素(高度、温度、风)的输出，可以利用MAPS模式的预报场，插值到县站，得 到离作业时间最接近时刻的分布到湖北省77个县站的大气层结状况。 我们将中尺度MAPS模式与小尺度积云模式的结合，制作湖北省分辨到县的增雨潜势预报。以 MAPS模式的预报场作为初始场，对湖北省77个县站分别进行小尺度一维云模式积分，得到无催化 条件和有催化条件下的小尺度云模式的模拟降水量。 实现对小尺度云模式与中尺度MAPS模式分别进行运算和嵌套结合，研究一套覆盖湖北省范 围，分辨到各县站，中小尺度模式相结合的干旱背景下可降水潜势预报系统，将为我省抗旱工作和可 能进行的人工影响天气工作提供一个定量客观的预报工具。 2试验研究内容 目前，国内外云模式的研究已发展到进行云场、云群甚至中尺度云群的模拟，在业务化或准业务 化方面的应用仍不多见。国内一维时变模式以其简单适用，依然应用于人工防雹和积云人工增雨。 本试验采用胡志晋口180年代提供的一维时变模式，借鉴福建省人工增雨指挥系统利用不同天气类型 来确定模式初始场凹1的方法，结合湖北夏秋旱季可能出现的天气类型进行分类，同时对模式进行调 试，进行分县的一维积云模式计算和降水潜势预测，针对大范围(77个站)的多点的云模式的协同模 拟对参数的苛刻要求，建立站点参数列表解决计算溢出现象，来替代以前的溢出时强行中断的方式， 得到一整套县级积云降水的模式参数。在此基础上，我们对积云的微物理特征进行分析，经催化试验 后找到了适用于积云人工增雨的作业条件，比较模拟的自然降水和催化降水，形成了一个可预报湖北 夏、秋早期积云降水潜势的云模式系统。通过试验分析，以期发现了湖北省夏秋早期积云的一些规律 性，得到一些有意义的结果。 2．1 MAPS模式计算 读取实时探测资料和地面观测资料包括湖北省77个县站加密观测资料并进行质量控制和错误 大气层结状况，并将此作为积云模式的初始场。考虑到积云对流发展大多出现在午后，这里采用中尺 度模式的预报场，可以弥补探空时间密度上的以及空间密度上的不足。 S3一云降水的数值模式与模拟 ·277· 2．2多点(77个站)一维模式自然降水模拟 一维模式的初始参数是启动降水的因素，它直接影响到云的宏、微观过程变化，若降水启动过程 受到歪曲，往往会引发动力过程的变化，经连续方程、热力方程、水汽方程的进一步演算，从而导致整 个降水微物理过程变化的误差。因此首先应确定合理的初始扰动参数。 初始场设置存在不少假设，这些假设与外界影响因素有密切的联系。因为不同的天气类型其相 应层结的能量分布是引发降水的动力过程，并导致下垫面的受热、水汽输送的差异，这些因素将会不 同程度地引起云的微结构演变、云体发展以及降水。 对于多点的初始扰动参数，主要依靠客观条件进行联合校订。这里借鉴福建的方法，将湖北省相 具有雷达回波资料比较的约24份资料，按上述季节多种天气类型进行分类，并采用了以确定敏感参 数为主，综合考虑其他影响参数为辅的方法分类调试，证明一维模式初始场与天气类型有关，得出不 同天气类型有自己不同的一组参数(表略)。 系数在0．2～1．9。以2003年7月9日过程为例，建立站点初始场动态列表(如表1)。 表1 2003年7月9日站点初始扰动参■动态列表 增雨划分区号 站号