GRAPES中尺度模式对一次西南涡暴雨的数值模拟与诊断分析

摘要

用GRAPES-Meso 数值模式和LAPS 中尺度局地分析资料做初值场及侧边界，对两种分辨率(2.5km 和5km)，采用不同的云物理方案，给定不同的spin up 时间，设计18 种组合方案，对2008 年7 月一次西南涡暴雨过程做数值模拟，比较不同方案对雨带、雨团分布及降水量的影响。模拟结果表明，用LAPS 资料对雨带和对流雨团的模拟，较直接用NCEP 再分析资料有改进，其模拟的雨区与实况更接近，模拟的垂直速度及降水，在积分4h 左右就有明显优势，即能有效缓解spin up 问题。显式降水方案和KF.m 混合方案有较好的模拟能力，而BMJ.m 混合方案模拟降水强度较差，且三种云物理方案都与模式分辨率有关，即各种云物理方案都有其自身的适用尺度。显式降水方案用于2.5km 分辨率的模拟效果更好，KF.m 混合方案比BMJ.m 混合方案更适合于高分辨率的数值模拟。诊断分析表明，采用显式降水方案模拟较采用KF.m 混合方案和BMJ.m 混合方案，更有利于云水通量散度降水，模拟过程中低层垂直速度很大程度上决定了降水强度。凝结函数降水率和小时降水量有很好的对应关系，在时间上前者较后者提前1h，相对湿度RH 取值越大，计算的凝结函数降水率越小，取 RH ≥ 99%近饱和气层计算的凝结函数降水率与小时降水量最为接近，表明在降水中心附近空气湿度很大，已接近饱和，伴随强烈的垂直运动产生降水。