GRAPES-Meso模式浅对流云辐射效应的改进试验

发布时间：2020-10-17 11:43

　　 在万子为等(2015)对GRAPES-Meso模式浅对流参数化改进的基础上,本文进一步引入了浅对流云量诊断计算,并设计旨在影响辐射传输的浅对流过程对浅云云量和云中水凝物的补偿方案,以改进模式低层云量偏少和浅对流云辐射效应不足之问题。通过对数值试验结果的诊断和对比分析以及与观测的比较,重点考察了浅对流云量计算与浅对流激发的协调性、浅对流云对低云补偿后所产生的辐射效应以及对模式地面要素预报的影响等,验证了改进方案的合理与有效性。结果表明:(1)浅对流云量诊断计算合理,其云覆盖区与浅对流激发区相吻合,引入浅对流云量的计算可减小模式云量的计算偏差、使其向观测结果靠近;(2)改进方案在浅对流发生区低层0.5-4km高度范围内、对影响模式云辐射过程的浅云云量和云中水凝物形成有效补偿,最明显的浅云补偿在1-1.5km高度处,浅对流活跃时期浅对流过程对浅云水凝物(云水和雨水之和)的补偿量可达20-55%;(3)云光学厚度对浅云水凝物的补偿响应合理,即水凝物的补偿引起云光学厚度增加,两者的变化特征在时空分布上十分相似,且云光学厚度之变化受云水补偿的影响比雨水补偿的影响要显著许多;(4)在白天时段,浅云补偿所产生的辐射效应是使模式地表太阳总辐射有所下降、缩小了与观测的偏差,进而使地表温度和地面2米气温模拟偏差减小。改进方案对缓解模式云量偏少、模式地表太阳总辐射偏强和地面2米温度偏高所产生的正面影响,在批量试验中得到了验证。
【学位单位】：中国气象科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：P426.5;P422
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 浅对流的重要意义
    1.2 对流云量计算及其“空云”现象
    1.3 论文研究问题的提出
    1.4 论文的研究目的及主要内容
    1.5 论文各章节主要内容
第二章 GRAPES-Meso模式介绍及浅对流云相关问题分析
    2.1 GRAPES-Meso模式简介
        2.1.1 模式的动力框架
        2.1.2 模式主要物理过程选项
        2.1.3 GRAPES-Meso模式现用云量计算方案
    2.2 GRAPES-Meso模式浅对流云相关问题分析
        2.2.1 GRAPES-Meso模式的低云偏少及浅对流“空云”问题
        2.2.2 GRAPES-Meso模式低云量偏少及浅对流“空云”问题的原因分析
    2.3 本章小结
第三章 浅对流云辐射效应改进方案的设计
    3.1 引言
    3.2 浅对流云量的诊断计算
        3.2.1 浅对流云量计算方法
        3.2.2 温、湿联合慨率密度函数（JPDF）
    3.3 浅对流云量和水凝物对浅云的补偿方法
    3.4 方案程序实现及相关参数的确定
    3.5 本章小结
第四章 改进方案的数值试验
    4.1 引言
    4.2 数值试验的设计与资料
        4.2.1 试验设计
        4.2.2 资料选取
    4.3 个例试验结果分析
        4.3.1 天气个例选择
        4.3.2 模拟结果的基础验证
        4.3.3 浅对流云量的计算和补偿效果
        4.3.4 浅对流水凝物的补偿效果
        4.3.5 浅对流云补偿对地面辐射及温度的影响
    4.4 批量试验结果分析
    4.5 本章小结
第五章 总结与讨论
    5.1 研究结论
    5.2 讨论与展望
参考文献
致谢
个人简介

【参考文献】

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本文编号：2844730