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登陆台风“罗莎”中云物理特征的数值模拟研究

作　者: 花丛
导　师: 刘奇俊
学　校: 中国气象科学研究院
专　业: 大气物理学与大气环境
关键词: 台风暴雨 罗莎GRAPES模式 云微物理 潜热
分类号: P426.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 17次
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内容摘要


选取07年16号台风“罗莎”作为个例,利用耦合了双参数混合相云降水物理方案的GRAPES中尺度模式对其进行了模拟,并结合实况雨量、雷达及卫星资料分析了本次台风暴雨的结构及云微物理特征。分析结果表明,低空急流和不稳定的温度层结为本次降水过程提供了有利的天气条件。强降水中心主要出现在台风云系的北部和东部,在模拟时段内6小时累积降水最大值超过100mm。积分固态水含量与液态水相当,说明冰相粒子在形成降水的过程中起到了重要的作用。从CloudSat卫星探测结果看来,强对流发生在台风眼周围的云墙中。根据模拟结果分析,台风东北部的强降水属于对流云降水,最强上升气流出现在0°C等温线之下的暖区;西南部的降水强度比较均匀,强上升气流出现在高层冷云中,有利于冰粒子的形成和生长。在以上数值模拟的基础上设计了一系列敏感性试验,以进一步了解云物理过程和潜热释放对登陆台风及其暴雨的影响。试验结果显示,微物理过程及潜热的改变会影响登陆后的台风路径模拟,但台风强度对微物理过程的改变并不敏感。在不同的微物理过程的作用下可以生成结构迥异的台风云系。只保留暖雨过程使降水强度相对均匀,不能体现出强降水中心。而霰粒子在维持地面降水和螺旋雨带的强度中起到了重要作用。在本个例中,冰雹过程对云系结构和地面降水的影响并不大。潜热过程对台风的影响是多种云物理过程综合作用的结果。不考虑潜热反馈的台风暖心加强,眼壁收缩,衰减缓慢,生命史延长。通过分析发现,在登陆台风中,潜热过程令云系中生成下沉气流和降温,而这两者正是抑制水凝物生成和发展的主要因子。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 引言  8-14
  1.1 台风暴雨及其特点  8-10
  1.2 台风暴雨的数值研究  10-11
  1.3 台风中云微物理的数值研究  11-12
  1.4 台风“罗莎”简介及已有研究  12-13
  1.5 本文选题依据及主要内容  13-14
第二章 GRAPES模式及其云微物理方案简介  14-18
  2.1 GRAPES 模式简介  14
  2.2 GRAPES 模式中的云微物理方案  14-15
  2.3 双参数云微物理显式方案简介  15-16
  2.4 双参数云微物理显式方案与高精度区域GRAPES 模式的耦合  16-18
第三章 登陆台风“罗莎”的数值模拟  18-44
  3.1 天气形势分析  18-20
  3.2 用TRMM 资料分析云降水结构  20-22
  3.3 模拟方案设计  22-23
  3.4 “罗莎”登陆前后结构对比  23-29
    3.4.1 温湿结构  23-24
    3.4.2 云系演变及降水分布  24-27
    3.4.3 垂直结构与云微物理量分布  27-29
  3.5 路径及强度  29-30
  3.6 动力及热力结构  30-33
    3.6.1 全风速结构  30-31
    3.6.2 低空风场和涡度  31
    3.6.3 高空风场和散度  31-32
    3.6.4 热力结构  32-33
  3.7 降水及微物理结构  33-39
    3.7.1 地面降水  33-34
    3.7.2 实况与模拟雷达回波对比  34-35
    3.7.3 垂直积分含水量分布  35-36
    3.7.4 MODIS 对云顶温度的探测及与模拟结果对比  36-38
    3.7.5 CloudSat 对云系垂直结构的探测及与模拟结果对比  38-39
  3.8 台风不同位置云降水特征  39-42
    3.8.1 云微物理量垂直结构  39-40
    3.8.2 总含水量与垂直运动  40-42
  3.9 本章小结  42-44
第四章 云微物理过程对台风暴雨影响的数值试验  44-66
  4.1 试验设计  44-45
  4.2 路径及强度  45-47
  4.3 逐6 小时地面降水演变  47-50
  4.4 云微物理量的垂直分布  50-56
  4.5 台风垂直结构  56-58
  4.6 云微物理量的时间演变特征  58-61
  4.7 云中的垂直运动与位温场  61-64
  4.8 本章小结  64-66
第五章 总结与讨论  66-69
  5.1 主要结论  66-68
  5.2 研究展望  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-75
个人简介  75

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 大气科学（气象学） > 气象基本要素、大气现象 > 水汽、凝结和降水 > 云 > 云物理学
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