MM5中新显式云物理方案的建立和数值模拟

摘要

在MM5动力框架内, 在其中Reisner 2方案基础上采用双变参数方案, 增加了云水、雨水、雪和霰的数浓度预报方程.云中凝结核CCN的数浓度采用超几何函数表示; 云水向雨水的自动转换过程考虑了云滴谱的特征和发展变化对该过程的影响, 而不是采用原方案给定阈值的方法描述该过程; 对连续碰并方程不再将粒子落速差作为常量提出积分号外, 而是直接作为粒子直径函数在积分号内求解, 这样处理可以回避使用粒子群的平均落速带来的误差; 增加了霰和雪、霰和冰晶的碰并微物理过程.粒子引入Г分布谱函数, 对微物理过程采用了与之相适应的计算公式.通过增加新预报量的计算和输出程序, 在MM5的显式方案中新增加了一个可选方案, 并称之为新方案.模拟了一次层状云降水过程, 在区域二分别采用了新方案和Reisner 2方案以作对比.新旧方案降水模拟结果的对比表明新方案在降水范围和强度的预报效果有所改进.模拟结果给出了层状云的合理微观结构和它的一些特征, 增强了MM5研究微观云物理的能力; 通过单站微物理过程分析, 揭示了降水过程的可能形成机制.说明新方案可以为层状云的宏微观结构特征、降水物理过程和人工影响天气研究提供一定依据.