用亮温反演云物理量划分对流-层状降水的数值模拟研究方案.pdf

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1、第29卷第6期J0URNALOF热TR带0PI气CAL象M学ETE报OROL0GYVl01．29．NO．62013年12月Dec．．2013沈新勇，梅海霞，庆涛，等．用亮温反演云物理量划分对流一层状降水的数值模拟研究方案[J]l热带气象学报，2013，29(6)：881．888文章编号：1004．4965(2013)06．0881．08用亮温反演云物理量划分对流一层状降水的数值模拟研究方案沈新勇，梅海霞，庆涛，李小凡2(1．南京信息工程大学，气象灾害教育部重点实验室，江苏南京2100442．浙江大学地球科学系

2、，浙江杭州310027)摘要：观测分析表明对流云中水云重要，而层状云中冰云重要。因此，提出了一个基于液水路径和冰水路径阈值划分对流．层状降水的新方案。液水路径和冰水路径的值可通过线性回归方程由不同AMSU微波通道(23．8、3l_4、89、150GHz)的亮温计算得出。通过对由TOGACOARE试验资料作为强迫场的二维云分辨模式的模拟结果的分析，对该划分方案进行讨论。若液水路径大于1．91mm或冰水路径大于1．70mm，则划分为对流降水；相反，则划分为层状降水。通过对地面降水收支的分析表明，该划分方案是具有物

3、理意义的。关键词：云分辨模式模拟；辐射传输模式；亮温模拟；对流．层状降水划分；液水路径；冰水路径中图分类号：P456．7文献标识码：ADoi：10．39698．issn．1004．4965．2013．06．001要与对流区水汽辐合有关，而层状降水主要与局1引言地大气变干以及对流区向层状区云凝物输送有关。无论是科学研究还是业务预报中，降水都是常见的划分对流一层状降水的方法主要是基最重要的气象要素之一。若在科学研究中，能对于实况雷达资料反射率差异[1】和模拟格点及周降水过程有更好的认识，将会使业务降水预报的围地面

4、降水率差异[1。]进行划分的。这些方案都准确率大大提高。根据不同的动力、云微物理以基于Houze[]的假定：对流云体的降水率至少是及水汽过程，可将降水划分为对流降水和层状降周围降水率的二倍。因此，这些划分方法均需要水。对流降水在降水强度和降水量上都比层状降周围格点的降水信息。水强。在雷达反射率上，对流降水较层状降水有Sui等【¨]基于水和冰云在对流层状降水中的更大的水平梯度。Gao等[1]的研究发现，对流降相对重要性，提出了一个新的划分方案。该方案水在整个对流层中均表现为上升运动，而层状降是利用质量积分的冰凝

5、物混合比(冰水路径)、水水仅在对流层上部出现上升运动，且对流降水的凝物混合比(液水路径)及二者之间的云比率(冰水上升运动更强盛。对流降水的主要云微物理过程路径／液水路径)来划分。在该方案设定：若云比是在强上升气流中，雨滴碰并云水造成雨滴增长；率的相应值小于O．2或冰水路径大于2．55nl／Ii的层状降水的微物理过程则主要是冰粒子上的水汽降水被划分为对流降水；若云比率的相应值大于凝华(Houghton[)。Cui】研究发现对流降水主1．0的降水则划分为层状降水；若值在0．2～1．0收稿日期：2012—03．16

6、；修订日期：2013—06—08资助项目：国家重点基础研究发展计划973项目(2011CB403405、2O13cB43O103)；国家自然科学基金项目(41075039、41175065、41375058)；江苏高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)；江苏高等学校优秀科技创新团队基金共同资助通讯作者：沈新勇，男，江苏省人，教授，博士生导师，主要从事台风和中尺度气象学的研究。E—mail：shenxy@nuist．edu．cn6期沈新勇等：用亮温反演云物理量划分对流一层状降水的数值模拟研究方案883模拟得到

7、的温度，比湿，云水、云冰、雨滴、雪、《1．70mm)。霰的混合比及有效半径资料输入到的辐射传输模按照Weng等【!的研究，亮温可用来反演液式得到亮温。水和冰水路径。这样可直接用亮温划分对流层状地面降水收支可通过由Gao等[]和Cui等[]降水了。具体做法是从图2看到Ln(SST-Tb23)，推导的地面降水方程分析得到。地面降水方程可Ln(SST31)和LWP，Ln(SST-Tb89)，Ln(SST一死15o)写成：和IWP之间一级近似关系。其中SST为海表温度，=Qr十Q，阡+Q蹄r+QC』1(1)23、31

8、、89和l5o分别表示23．8GHz、31．4Q：一掣(1a)GHz、89GHz和150GHz通道亮温。因此，LWP与23、死31，以及IWP与89、死15o的线性回__[等d]_[z一[ox】fI1Ib1l归方程可写成：=．L+B23Ln(SST-Tb23)+B31Ln(SST-Tb31)(3a)一[。卜[]_[w’】IWP=AI+B89Ln(SST—89)+l50Ln(SST—150)(3b)Q