河北一次层状云系降水的微物理机制数值模拟与分析

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1、第30卷第1期气象与环境学报VO1．30NO．12014年2月JOURNALOFMETEOR0LOGYANDENVIRONMENTFebruary2014王秀娟，姜忠宝，杨洁帆，等．河北一次层状云系降水的微物理机制数值模拟与分析[J]．气象与环境学报，2014，30(1)：01—07．WANGXiu-juan，JIANGZhong—bao，YANGJie—fan，eta1．Numericalsimulationonml"crophysicalmechanismofstratiformcloudpre—cipimtioninHebeiprovince[J]．Journal

2、ofMeteorologyandEnvironment，2014，30(1)：01—07．河北一次层状云系降水的微物理机制数值模拟与分析王秀娟姜忠宝杨洁帆夏葳4张超4(1．吉林省气象台，吉林长春130062；2．吉林省气候中心，吉林长春130062；3．中国科学院大气物理研究所，北京100029；4．大连市气象局，辽宁大连116001)摘要：利用一维层状云模式，详细分析了2009年5月1日中国中东部地区一次层状云系的微物理结构和降水过程。结果表明：此次降水为层状云系降水，云系垂直结构符合顾震潮3层概念模型和“播种云一供给云”机制，其中第一层(上层：4．7_7．0km)存

3、在冰雪晶，雪主要通过冰晶自动转化和凝华增长；第二层(中层：2．6．_4．6km)有冰晶、雪、霰、云水和雨滴，此层贝吉龙过程作用明显；第三层(下层：1．3_2．5km)主要粒子为云滴、雨滴及从上层融化的雪和霰，霰的融化对雨滴的形成贡献最大。云体发展成熟时，各层之间存在一定的播种一供应关系，如第一层向第二层顶部播撒雪和冰晶，第二层向第三层顶部播撒霰和雪。关键词：层状云；一维层状云模式；三层概念模型；微物理中图分类号：P458．121文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1673~03X．2014．01．001水性高层云系在海拔5．0km高度上存在活跃增长引言层

4、，可能是高层发生降水的一个重要特征层。刘健层状云系结构稳定，垂直方向上变化起伏小，降等l6利用机载粒子测量系统(PMS)对吉林省2000—水机制非常复杂，观测研究层状云的水物质对中国2001年5—7月降水性层状云进行科研探测，并分析北方地区开展人工影响天气增雨作业至关重要。层状云中过冷水含量分布特征，指出雨层云中过冷Bergeron⋯提出了一个经典理论，指出能引起降水的水含量最大。王扬锋等利用PMS资料，将延安地唯一因子是在云中温度一10℃以下的区域，在大量区降水性层状云垂直结构划分为5个不同高度层，过冷水滴之间出现一些冰晶(由水滴冻结形成或者其中过冷水滴与冰晶共存层和

5、冰晶快速增长层可能少数在特殊的核上由水汽凝华形成)。在这种混合是发生降水的关键层，而在0℃层之下，存在比较深云中，接近水面饱和状态相当于对冰面过饱和，冰晶厚的云滴浓度小和含水量小的云滴层是导致地面雨较快增长。1950年，Bergeron_2提出“播种云一供应强较小的因素之一。金德镇等利用机载微波辐射云”机制，播种云一般是卷层云，供应云一般是浓密计的观测结果，揭示在层状云中嵌入的对流区中有的层状云，当供应云受到冰雪晶粒子的播种后，云内丰富的过冷水。谢松元等u9分析PMS探测资料表通过云水碰冻、云冰碰连和雪晶的转化使降水强度明，层状云中含水量在水平方向上的变化大，且与粒明显

6、增加。顾震潮在20世纪6O年代提出层状云子数浓度正相关。系降水粒子形成概念模型，将其划分为3层：第一层由于观测资料的时空局限，无法了解云内详细为云顶到过冷层顶即冰晶层；第二层为过冷层顶到的微物理转化关系，因此，数值模式被广泛应用于研0℃层，该层内云雨水和冰相粒子共存，为过冷水层；究层状云降水物理机制中。朱坤等¨训通过WRF模第三层为0℃层到云底，为暖层。模式突出了层状式的三维变分同化系统同化的地面和探空资料研究云系降水的特点，较完整地阐明播种云与供应云之长江中下游一次暴雪冻雨的云微物理过程，模式较间的关系。好的模拟出这次强降雪过程高低空环流形式演变特中国北方层状云系的观

7、测研究始于2O世纪60征及降水带的分布。赵震等在MM5的Reisner2年代，游来光等利用飞机观测吉林地区降水性层方案基础上，采用双变参数方案，又增加一个可选显状冷云，分析云中冰晶的形成、增长及云中固态含水式方案，方案预报方程增加云水、雨水、雪和霰的数量大小。赵仕熊等通过飞机观测云滴谱，指出降浓度，粒子引入r分布谱函数，采用超几何函数表示收稿日期：2012—11—23；修订日期：2013—02—26。资助项目：国家自然科学基金项目(41105095和41005073)和吉林省气象局科技经费支持项目“松辽流域降水预报技术开发和系统研制”(2