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CAMS复杂云微物理方案与GRAPES模式耦合的数值试验

孙晶 楼小凤 胡志晋 沈学顺

孙晶, 楼小凤, 胡志晋, 等. CAMS复杂云微物理方案与GRAPES模式耦合的数值试验. 应用气象学报, 2008, 19(3): 315-325..
引用本文: 孙晶, 楼小凤, 胡志晋, 等. CAMS复杂云微物理方案与GRAPES模式耦合的数值试验. 应用气象学报, 2008, 19(3): 315-325.
Sun Jing, Lou Xiaofeng, Hu Zhijin, et al. Numerical experiment of the coupling of CAMS complex microphysical scheme and GRAPES model. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(3): 315-325.
Citation: Sun Jing, Lou Xiaofeng, Hu Zhijin, et al. Numerical experiment of the coupling of CAMS complex microphysical scheme and GRAPES model. J Appl Meteor Sci, 2008, 19(3): 315-325.

CAMS复杂云微物理方案与GRAPES模式耦合的数值试验

资助项目: 

国家自然科学基金项目 40305001

国家重点基础研究发展规划项目 2004CB418306

“十一五”国家科技支撑项目 2006BAC12B01

社会公益研究专项 2004DIB3J116

中国气象科学研究院基本科研业务研究专项 2007Y003

Numerical Experiment of the Coupling of CAMS Complex Microphysical Scheme and GRAPES Model

  • 摘要: CAMS复杂云微物理方案是混合相双参数方案, 包括11个云物理变量和31个云物理过程, 能够同时预报水成物的比质量和数浓度。通过在GRAPES非静力中尺度模式中增加预报量并修改相关程序后, 实现了二者的耦合, 耦合后模式运行稳定。选取2005年8月15—17日我国华北地区一次暴雨过程, 利用耦合后的模式进行48 h模拟试验, 同时还选取了GRAPES模式中其他3个比较复杂的微物理方案进行模拟, 着重分析了降水和水成物分布的模拟结果。研究结果表明: CAMS方案能够模拟出与实测相接近的雨带分布特征, 并且对降水演变的模拟结果与其他方案比较一致, 对暴雨中心位置的模拟有待改进。CAMS方案模拟的水成物垂直分布与其他方案相比具有相似的总体特征, 各相态粒子的量级和分布合理, 不同方案的结果在量值上有所差别。个例分析结果显示出CAMS方案对降水和水成物的分布能够合理描述。今后应通过更多个例进行更为精细的模拟试验, 对新方案进行检验。
  • 图  1  2005年8月16—17日降水实况 (单位: mm)

    (a)16日02:00—08:00, (b)16日08:00—14:00, (c)16日14:00—20:00, (d)16日20:00—17日02:00, (e)17日02:00—08:00, (f)17日08:00—14:00, (g)17日14:00—20:00, (h)16日08:00—17日08:00

    Fig. 1  Observed rainfall during August 16—17, 2005 (unit:mm)(a)02:00—08:00 on Aug 16, (b)08:00—14:00 on Aug 16, (c)14:00—20:00 on Aug 16, (d)20:00 on Aug 16—02:00 on Aug 17, (e)02:00—08:00 on Aug 17, (f)08:00—14:00 on Aug 17, (g)14:00—20:00 on Aug 17, (h)08:00 on Aug 16—08:00 on Aug 17

    图  2  2005年8月16—17日模拟降水分布 (单位: mm)

    (a)16日02:00—08:00, (b)16日08:00—14:00, (c)16日14:00—20:00, (d)16日20:00—17日02:00, (e)17日02:00—08:00, (f)17日08:00—14:00, (g)17日14:00—20:00, (h)16日08:00—17日08:00

    Fig. 2  Simulated rainfall during August 16—17, 2005 (unit:mm)(a)02:00—08:00 on Aug 16, (b)08:00—14:00 on Aug 16, (c)14:00—20:00 on Aug 16, (d)20:00 on Aug 16—02:00 on Aug 17, (e)02:00—08:00 on Aug 17, (f)08:00—14:00 on Aug 17, (g)14:00—20:00 on Aug 17, (h)08:00 on Aug 16—08: 00 on Aug 17

    图  3  2005年8月16日08:00-17日08:00模拟总降水量(单位:mm)

    Fig. 3  Simulated rainfall from 08:00 on Aug 16 to 08:00 on Aug 17, 2005(unit:mm)

    图  4  2005年8月16日08:00-17日08:00模拟的显示方案降水(a, c, e, g) 和对流参数化降水(b, d, f, h)(单位:mm)

    Fig. 4  Simulated grid scale rainfall (a, c, e, g) and subgrid scale rainfall (b, d, f, h) from 08:00 on Aug 16 to 08:00 on Aug 17, 2005(unit:mm)

    图  5  不同试验32°~35°N, 106°~115°E区域平均 (a~c) 和35°~42°N, 115°~123°E区域平均 (d~f) 降水率随时间演变

    Fig. 5  The simulated precipitation rate of four tests averaged in (32°—35°N, 106°—115°E) (a—c) and (35°—42°N, 115°—123°E)(d—f)

    图  6  不同试验32°~35°N, 106°~115°E区域平均 (a) 和35°~42°N, 115°~123°E区域平均 (b) 水成物程长随时间演变

    Fig. 6  The simulated hourly hydrometeor water path of four tests averaged in 32°—35°N, 106°—115°E (a) and 35°—42°N, 115°—123°E (b)

    图  7  不同试验48 h内32°~35°N, 106°~115°E区域平均的水成物比质量48 h平均垂直分布

    Fig. 7  The vertical distribution of mass content of four tests averaged in 32°—35°N, 106°—115°E in 48 h

    图  8  exp-C试验的水成物数浓度和云滴谱拓宽度48 h内32°~35°N, 106°~115°E区域平均的垂直分布

    (a) 冰晶数浓度和雪数浓度, (b) 雨滴数浓度和霰数浓度, (c) 云滴谱拓宽度

    Fig. 8  The vertical distribution of number concentration of exp-C averaged in 32°—35°N, 106°—115°E in 48 h

    (a) number concentration of ice and snow, (b) number concentration of rain water and grapel, (c) the broadness of cloud droplet spectrum

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出版历程
  • 收稿日期:  2007-06-07
  • 修回日期:  2008-01-21
  • 刊出日期:  2008-06-30

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