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春季黄海海雾WRF参数化方案敏感性研究

陆雪 高山红 饶莉娟 王永明

陆雪, 高山红, 饶莉娟, 等. 春季黄海海雾WRF参数化方案敏感性研究. 应用气象学报, 2014, 25(3): 312-320..
引用本文: 陆雪, 高山红, 饶莉娟, 等. 春季黄海海雾WRF参数化方案敏感性研究. 应用气象学报, 2014, 25(3): 312-320.
Lu Xue, Gao Shanhong, Rao Lijuan, et al. Sensitivity study of WRF parameterization schemes for the spring sea fog in the Yellow Sea. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(3): 312-320.
Citation: Lu Xue, Gao Shanhong, Rao Lijuan, et al. Sensitivity study of WRF parameterization schemes for the spring sea fog in the Yellow Sea. J Appl Meteor Sci, 2014, 25(3): 312-320.

春季黄海海雾WRF参数化方案敏感性研究

资助项目: 

国家自然科学基金项目 41276009

气象公益性行业 (气象) 科研专项 GYHY201106006

详细信息
    通信作者:

    高山红, email: gaosh@ouc.edu.cn

Sensitivity Study of WRF Parameterization Schemes for the Spring Sea Fog in the Yellow Sea

  • 摘要: 利用2005—2011年10次春季黄海海雾个例开展WRF模式参数化方案敏感性研究。结果表明:边界层方案对WRF模式雾区模拟结果起决定作用,而微物理方案影响较小,它主要影响海雾浓度和高度。边界层与微物理方案的最佳组合为YSU与Lin方案,最差为Mellor-Yamada与WSM5方案;Mellor-Yamada和QNSE方案模拟的近海面湍流过强,导致边界层过高,不利于海雾的发展与维持;而MYNN与YSU方案刻画的湍流强度与边界层高度合适,有利于海雾发展与维持。MYNN方案虽与YSU方案相当,但在大多数海雾个例中,后者明显优于前者,而在有些个例中却刚好相反。因此对于某一具体海雾个例而言,所用边界层方案仍需在它们之中选择最优者。这些信息可为黄海海雾WRF模式边界层与微物理方案的选择与改进提供参考。
  • 图  1  WRF模式试验区域设置

    Fig. 1  Domains of WRF model numerical experiments

    图  2  图 1中D2区域所有站点水汽混合比 (a) 与温度 (b)12 h预报均方根误差 (实线) 与偏差 (虚线) 垂直廓线

    Fig. 2  12-hour root mean square error (solid) and bias (dashed) vertical profile of water vapor mixing ratio (a) and temperature (b) in D2 of Fig.1

    图  3  不同边界层方案试验的平均边界层高度 (阴影) 与海雾频次 (等值线,单位:%) 水平分布

    Fig. 3  Horizontal distribution of planetary boundary layer heights (shaded) and fog frequencies (contour, unit:%) forecasted by the experiments with different planetary boundary layer schemes

    图  4  海雾过程个例3的YSU方案模拟结果沿图 1中AB的云水混合比 (a) 与Ri(b) 垂直剖面

    (填充色表示Ri, 红色表示0 < Ri≤0.25, 黄色表示0.25 < Ri≤1, 灰色表示Ri>1;等值线表示云水混合比,单位:g·kg-1; 蓝色粗实线表示边界层高度,单位:km)

    Fig. 4  Vertical sections of cloud mixing ratio (a) and Ri(b) along line AB in Fig.1 for the result from experiment with YSU scheme of example 3

    (the shaded denotes Ri, red:0 < Ri≤0.25, yellow: 0.25 < Ri≤1, gray:Ri > 1;contour denotes cloud mixing ratios, unit:g·kg-1; blue solid line denotos planetary boundary layer height, unit:km)

    图  5  图 4,但为QNSE方案 (填充色为TKE分布)

    Fig. 5  The same as in Fig.4, but it is for QNSE scheme (the shaded represents TKE distribution)

    表  1  所选取的黄海10次海雾过程

    Table  1  10 sea fog cases of the Yellow Sea for the numerical forecasting

    海雾过程 预报起始时间 预报持续时间/h
    个例1 2005-03-09T02:00 36
    个例2 2006-03-06T08:00 48
    个例3 2007-02-05T20:00 48
    个例4 2007-05-27T14:00 48
    个例5 2008-04-28T02:00 60
    个例6 2008-05-25T20:00 42
    个例7 2009-04-09T20:00 72
    个例8 2009-05-02T20:00 66
    个例9 2010-02-22T08:00 60
    个例10 2011-03-12T14:00 30
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    表  2  临界成功指数统计结果

    Table  2  Statistical result of critical success index

    边界层方案 微物理方案
    Kessler Lin WSM5 TP
    MY 0.286 0.256 0.230 0.229
    QNSE 0.300 0.271 0.242 0.251
    YSU 0.363 0.350 0.340 0.342
    MY2.5 0.334 0.333 0.317 0.322
    MY3 0.328 0.335 0.330 0.329
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    表  3  环黄海海雾微物理特征观测[28-30]

    Table  3  Observed microphysical characteristics of sea fog around the Yellow Sea (from reference 28-30)

    观测海域 雾滴数/(106m-3) 云水混合比/(g·kg-1)
    最大值 最小值 平均值 最大值 最小值 平均值
    青岛近海 42.9 0.6 12.5 0.15 0.01 0.04
    青岛近海 248.0 5.4 82.4 0.15 0.001 0.07
    浙江舟山海域 122.0 7.6 37.1 2.08 0.29
    上海近海 518.4 23.6 173.0 1.19 0.01 0.20
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-09
  • 修回日期:  2014-03-03
  • 刊出日期:  2014-05-31

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