WRF模式对夏季青藏高原南坡降水的模拟研究

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青藏高原(以下简称高原)对亚洲乃至全球的天气气候都有重要的影响,高原南坡地形陡峭、复杂,研究难度大。但该地区的水汽输送和聚散过程对高原及其周边地区的降水分布起着决定性作用。本文在分析2006年高原南坡降水概况和气候特征的基础上,利用中尺度数值模式WRF V3.6.1研究积云对流参数化方案、网格嵌套技术和模式分辨率对陡峭的高原南坡地区夏季降水模拟的影响及原因。2006年高原南坡地区7月的降水最大,其分布格局基本决定了该年夏季降水的平均状态。高原平台上降水匮乏,但高原斜坡及其以南的地区降水量陡增。夏季高原南坡地区的降水与高原上空南亚高压的辐散、中低空流场、地表的加热作用以及来自印度洋上的水汽输送和辐合有关。对2006年7月高原南坡地区降水模拟的分析表明,降水模拟对积云对流参数化方案的选择很敏感,不同方案的模拟结果差异显著。比较发现,使用Grell-Devenyi质量通量方案模拟的降水在强度、空间分布和时间演变上与观测资料更加接近。不同积云对流参数化方案对大气中各层的风场和低层的湿度影响较大,它们还能影响大气的垂直加热状态,导致不同的对流发生,并改变垂直速度的大小和分布。基于Grell-Devenyi方案,对比分析了5种不同试验方案的模拟结果发现,使用积云对流参数化方案、提高模式分辨率和应用网格嵌套技术都能改善模式对降水强度和空间分布的模拟,组合使用时模拟的降水与观测资料最相似。它们能改善风场和水汽的大小及分布,从而提高水汽条件的模拟精度;还能影响大气中的热量分布、位势稳定度和垂直运动。过程分析的结果表明WRF模式对中小尺度强降水发生发展过程的模拟也具有很强的能力。本文为利用WRF模式进行高原南坡降水模拟的研究推荐了一套较好的方案。
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