“菲特”臺風暴雨物理過程三維WRF模擬與定量分析.pdf

1、本文針對菲特臺風暴雨過程，圍繞影響降水的主要物理因子，運用三維WRF模式中降水收支（大尺度地面降水收支、云微物理收支、雨滴微物理收支）與熱量收支方程，定量分析各個物理過程對菲特臺風暴雨的影響。具體研究成果主要涵蓋以下幾個方面:
　　(1)基于大尺度地面降水方程的對流云-層狀云降水分類方法下的對流云區(qū)盛行上升運動，水云微物理過程是主要的，層狀云區(qū)的對流層中低層為下沉運動，冰云微物理過程是主要的，這表明基于地面降水方程的降水分類方法適

2、用于三維WRF模式下的臺風降水。
　　(2)對流云區(qū)的水汽輻合產(chǎn)生凝結，通過雨滴碰并云滴產(chǎn)生對流云降水，將部分雨滴輸送至層狀云區(qū);層狀云區(qū)降水部分來自對流云區(qū)雨滴的輸送，部分來自層狀云區(qū)霰的融化;無論運用基于大尺度地面降水方程的降水分類方法還是運用基于降水率或者雷達反射率的降水分類方法，無論對于固定區(qū)域的臺風降水還是風暴跟隨坐標下的臺風降水，上述結論成立。
　　(3)降水效率主要取決于水汽輻合、凝結、雨滴碰并云滴、云凝物輻合

3、，其中云凝物輻合至關重要，云凝物輻合主要由云凝物垂直平流增加所致，而云凝物垂直平流增加由垂直上升運動與云凝物在垂直方向上減小所致;云凝物輻散主要是由云凝物水平平流減小所致，而東風氣流與云凝物在緯向方向上的減小或者南風氣流與云凝物在經(jīng)向方向上的增加可導致云凝物水平平流減小。
　　(4)無論是否有冰云存在，水云的存在使得增強的輻射冷卻從對流層高層向低層遞減，促使抑制的層結穩(wěn)定度從對流層高層向低層遞增，減弱的垂直上升運動從高層向低層遞增

4、，使得垂直質(zhì)量輻散作用增強，導致熱通量輻散減弱，促使凈凝結與降水減少;有水云存在時，冰云輻射作用對降水的反饋機制與上述機制恰好相反，最終導致降水增加;無水云存在時，冰云的存在會抑制輻射冷卻，減少凈凝結與降水。
　　(5)分別用Hsie，Krueger，Zeng和Shen冰晶凝華增長方案對菲特臺風進行模擬。結果表明，Shen方案模擬的臺風強度以及降水與Hsie，Krueger方案接近，與實況接近。冰晶濃度較高時，Zeng方案會導致臺