2010年山西春季一次层状云降水的数值模拟研究.pdf

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1、第1期(总第98期)山西气象No．1(SumNo．98)2012年3月SHANXIMETEOROLOGICALQUARTERLYMar．20122010年山西春季一次层状云降水的数值模拟研究李军霞，李培仁，申东东，李玉宏，任慧龙z(1山西省人工降雨防雹办公室，山西太原030032；2．山西省气象信息中心，山西太原030006)摘要：2009年山西省引进了中国气象科学研究院人影中心的MM5云参数化模式并初步实现了业务化运行，生成的云物理量产品主要有温度场、高度场、水汽场和各种云中水成物粒子的比含水量以及水平和垂直分布状况。该模式的初始

2、场为T213预报场资料，采用10km的分辨率。本文选择了2010年4月19日一21日山西省一次春季层状云降水过程作为分析个例，应用雷达、NCEP水汽场再分析资料，并重点采用该MM5中尺度云参数化模式输出的数据，对山西省春季层状云的宏微观结构特别是云系垂直方向上的微物理结构进行了详细的分析，在此基础上总结出本次春季层状云降水的宏微观结构特征。关键词：数值模拟：降水云系：宏微观结构中图分类号：P426．5文献标识码：A12010年4月19日一20日24h地面累计降水情2水汽场分析况水汽场的分析采用2010年4月20日的NCEP2010年

3、4月20日08时一21日08时，山西全再分析资料，图2为4月20日500hPa、700hPa、省出现了一次大范围的层状云降水过程，全省24h850hPa水汽条件图。图中，箭头表示水汽通量，实降雨量在0．1mm～35．9mm之间。文水、临汾市尧线表示水汽通量散度，填色区表示水汽通量辐合区。都区、汾西、垣曲、万荣、绛县、新绛、沁水、阳城等9从图2中500hPa的水汽图(图a、图b)可以看县(市)降大雨，北部局部、中南部大部共77个县到，从20日08时到14时，有西南气流向山西省方(市)降中雨，其余县(市)降小雨。图1中左图为模向输送水汽

4、，14时，山西中南部部分地区高空水汽式预报，右图为降水实况。可以看到模式预报的降增大。700hPa高空水汽图中(图C、图d)，山西中南水范围与实况基本符合，全省均有不同程度的降水，部存在水汽通量辐合的大值区。850hPa的水汽图较强的降水出现在山西省的中南部地区。中(图e、图f)，山西省中南部位于水汽通量的大值区、水汽辐合中心附近。lQI∞'”}I4川：“l^§l’3多普勒雷达资料分析tt，，““1^图3为4月20日10时到18时太原雷达站观测到的多普勒雷达强度回波演变图(仰角为1．5。)。从图中可以看到，雷达站周围100km范围内

5、回波分布均匀，强度在15dBz～30dBz之间，维持时间较长，为典型的层状云降水回波(回波中圈出的区域为当日所选择的催化作业区)。图l4月2O日O8时一21日O8时图4为4月20日09时23分，16时56分，l724h降水预报与实况对比图时22分，太原雷达站西南方飞行区域内(图中圈出收稿日期：2011—08—24的范围内)雷达垂直剖面图(RHI)。从图中可见，回作者简介：李军霞(1977一)，山西省晋城人。2001年毕业于南京波均匀，顶部平整，有比较明显和均匀的回波亮带，气象学院大气物理与大气探测专业，硕士，高级工程师。回波厚度在9

6、km左右，为典型的层状云降水回波。2012年3月李军霞，等：2010年山西春季一次层状云降水的数值窒图9太原单站上空的各种水成物粒子的分布图图10汾阳单站上空各水成物粒子的分布图以看出，温度约在一l5℃—一20℃，因此500hPa的(112．14。，‘p37．26。)3个站，用数值模拟的结云水分布可以看作为高空过冷水的分布状态。果绘制了各单站上空云系中各种水成物粒子比含水d)图8为500hPa高度冰晶数浓度分布图，图量的垂直分布图，来分析各种水成物粒子在不同高中阴影部分为冰晶数浓度分布状态。度云系的分布状态。从图7和图8可见，4月2

7、0日09时山西中南a)图9为太原单站上空的各种水成物粒子的部上空出现过冷云水并逐渐丰富，到201320时，山分布图。图中用不同的线型代表不同的水成物粒子西省中南部有大范围过冷水覆盖，过冷水含量多的比含水量(qc一云水，qr一雨水，qg一霰，qs一集中于0．1g／kg～0．4g／kg之间，部分区域可达雪，qi一冰晶)。0．7g／kg。从500hPa冰晶数浓度分布图来看，冰晶从图9中可以看出，太原上空云内大量的云水数浓度相对较少。过冷水含量丰富并且含有一定数主要分布在500hPa高度以上，几乎全部为过冷云量的冰晶，这样的云系结构较适合于

8、开展人工催化水，降水属层状冷云降水。云水分布连续，有一个峰增雨作业。值，云水含量峰值位于350hPa一450hPa之问，最4．2云系的垂直结构及微物理特征研究大值接近0．1g／。此外，可以明显的看到，云内雪根据4月20日山西省上空层状