冰相云参数化方案对强降水云区高频微波亮温影响研究

摘要

云和降水的微物理参数化方案在气象数值业务预报和科学研究的数值模拟研究中起着重要的作用;云的微物理过程所产生的的辐射强迫作用对不同通道云区辐射特征有着重要的影响。因此，深入研究云微物理过程对区域强降水过程以及其对云区微波辐射的影响，对了解云和降水形成的本质及发展过程、卫星数据反演云参数以及云区的资料同化都有着重要意义。本文利用中尺度WRF数值模式，并结合辐射传输MWRT模式，为了获得不同对流强度降水云中霰谱分布对高频微波辐射亮温的具体影响特征，以理想超级单体风暴云降水和2005年7月9-11日的华东地区一次强降水过程为研究对象，采用Morrison双参微物理方案对两次强降水过程进行数值模拟，在分析两次强降水过程云中水成物微物理特征基础上，通过调整霰谱参数进行敏感性实验，并将不同实验方案获得的水成物廓线输入至微波辐射传输模式，确定霰谱谱型对云区高频微波辐射亮温的影响，取得的如下几方面主要结论。
　　在理想对流超单风暴模型中，霰的谱分布参数的改变对整个对流云中冰相水成物质量浓度的分布以及高频通道微波亮温均有影响。在双参Morrison方案中，减小（增大）霰密度参数ρ会导致霰粒子谱的谱宽增大（减小），从而导致霰的碰并效率提高（降低），使得霰的空间最大质量浓度增大（减小），而冰晶和雪的空间最大质量浓度呈减小（增大），最终导致模拟区域的最低亮温减小（增大）;增大霰形状相关参数d会导致霰谱的谱宽增大（减小），使得霰的空间最大质量浓度增大（减小），而冰晶和雪的最大质量浓度减小（增大），最终使得模拟区域的最低亮温值减小（增大）。此外，模拟得到的区域亮温最低值对于不同霰参数或者相同霰参数的不同改变量的敏感程度不同。最后，这些结论在华东地区夏季强降水个例的模拟中得到验证，霰密度参数ρ的改变对雪和霰以及高频通道亮温的影响与理想模型一致。
　　中尺度WRF模式中，Morrison方案对实际强降水事件中冰相过程的模拟效果有偏差，间接导致模拟得到的高频通道微波亮温在区域范围内的最低值比实际卫星观测结果偏低;而Morrison方案中，描述冰相过程的霰参数增加（减少），会使最终模拟的高频通道亮温增加（减少），是数值模式对冰相过程模拟以及高频通道亮温模拟的影响因素之一。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 研究进展

1．2．1 中尺度数值模式中云降水微物理参数化方案研究进展

1．2．2 云中水成物的微波响应特征研究进展

1．3 研究内容

第二章 数值模式和资料

2．1 WRF模式

2．1．1 WRF模式简介

2．1．2 Morrison方案

2．2 MWRT模式

2．3 观测资料

2．3．1 TRMM卫星资料

2．3．2 NCEP再分析资料

第三章 华东地区夏季强降水过程的模拟研究

3．1 个例介绍

3．2 地面累积降水量与降水强度分析

3．3 强降水中心区域云中水成物微物理特征分析

3．4 小结

第四章 霰谱参数化方案对超级单体风暴云云区高频微波亮温影响研究

4．1 实验方案设计

4．2 理想超单风暴云中微物理特征分析及主要冰相过程的确定

4．3 理想超单风暴云中霰谱分布变化对云中水成物分布的影响

4．4 理想超单风暴云中霰谱分布对云区高频微波亮温的影响

4．5 小结

第五章 霰谱分布对华东夏季强降水云区高频微波亮温的影响研究

5．1 降水个例与实验设计

5．2 华东地区夏季强降水云区高频微波通道亮温的特征研究

5．3 霰谱参数对华东夏季强降水区云微物理特征的影响

5．4 霰谱参数对华东夏季强降水云区高频微波亮温的影响

5．5 小结

第六章 结论与讨论

6．1 结论

6．2 讨论

参考文献

作者简介

致谢