台风降水的敏感性和结构Hato散装和明确的光谱本微观物理学方案gydF4y2Ba

文摘gydF4y2Ba

本研究模拟台风Hato的进化与天气(2017)研究和预测模型使用三个批量计划和一个本方案。发现,台风的轨道是不敏感的微观物理学计划,而对应的程度的模拟降水和云结构台风接近观察在使用本方案。本和三个不同的微观物理学的结构的批量计划主要反映在水和雪云内容。三个批量计划被发现产生更多的云饱和水,因为应用程序调整凝聚所有的水蒸气在每个时间步。本方案的生产更多的雪可以归因于几个原因:(1)云凝结核的大小分布和过度饱和的计算在每一个网格点,小水滴形成于高水平,(2)不同下降速度的不同大小的粒子意味着小颗粒保持在一个重要的高度,(3)足够的水蒸气在高水平,和(4)少量的云水减少淞化的利率和转换的雪霰。水文气象的分布影响台风的热力和动力结构。批量计划的饱和度调整假说高估了凝析油的质量。因此,额外的潜热使台风结构温暖,从而增加垂直速度和提高对流降水在眼壁地区。gydF4y2Ba

1。介绍gydF4y2Ba

近年来快速发展的计算机技术和数值模拟能力使进展基于仿真的研究使用水平网格间距和< 5公里分辨率。因为模型与高分辨率可以解决大多数对流云层,显式云微物理方案取代了积云对流参数化方案以前在cloud-resolving模型(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。因此,微观物理学的过程的显式表示数值cloud-resolving模型中变得越来越重要。许多微物理参数化方案从大量微观物理学参数化方案(以后,大部分计划)谱本微观物理学参数化方案(以后,座计划)已经开发,改进,并应用于研究台风的降水过程(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

座大部分方案是早于计划,他们已经广泛应用于cloud-resolving模型因其有利的计算效率和繁殖能力观察云层和降水的特点在台风gydF4y2Ba3gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba13gydF4y2Ba]。例如,在满意的模拟台风黑格比(2008)的轨道,强度变化,风,天气和降水分布的研究和预测(WRF)与WSM6批量计划模型,进一步研究量化每个转化率,然后分析了云微物理过程,显示,台风影响显著的降水和结构变化的微观物理学的过程(gydF4y2Ba14gydF4y2Ba,gydF4y2Ba15gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

近年来,模拟越来越多座使用计划,而不是批量计划,特别是在希伯来大学座云模型的演示(gydF4y2Ba16gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba21gydF4y2Ba]。通过应用不同的微观物理学的方案与各种气溶胶浓度,飓风艾琳的模拟显示,风暴强度变化很大,只有座尝试不同气溶胶浓度可以繁殖之间的观察时间变化最大风能和最小压力(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在本质上,相同的微观物理学的散装和座计划流程是不同的表示。大部分计划计算微观物理学的方程数粒度分布(PSD)的时刻,也就是说,gydF4y2BangydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba),gydF4y2Ba米gydF4y2Ba粒子的质量,而不是PSDs的所有类型的水文气象。的gydF4y2BakgydF4y2Bath PSD的时刻可以定义如下:gydF4y2Ba 在这gydF4y2BakgydF4y2Ba通常是作为一个整数。相比之下,座计划不需要先验PSDs的函数形式。座和批量计划之间的主要差异是座计划包括参数化各种微观物理学的更具体的过程和粒子之间的相互作用。通过将粒子分布划分为有限大小的数量或质量类别,然后计算显式微观物理学的方程,座微物理过程的表示方案比散装的方案更为合理,从而提高降水的模拟。此外,座计划使用相同的方程和参数来表示微观物理学的流程;因此,任何特定的计划不作任何修改就可以应用到不同的气象现象(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

虽然大部分方案广泛应用,他们把许多不合理的表征微观物理学的进程,可能会导致错误的数值模拟[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。例如,许多模拟使用散装方案高估了降雨量。此外,各种散装方案往往差别很大的微观物理学的粒子之间的相互作用的数量,这意味着不同的模拟使用不同的批量计划产生的结果与大色散(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

台风是重要的天气系统的特点是极端大风和暴雨。云微物理过程发挥重要作用的发展和演化的云结构和降水的台风gydF4y2Ba10gydF4y2Ba]。分析微观物理学的进程调查台风或降水的敏感性不同的因素已成为近年来越来越受欢迎。相当大的研究进行验证和改进的功效微观物理学的方案通过比较和分析不同方案对台风的影响结构或降水(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba28gydF4y2Ba]。例如,一些已开展敏感性分析确定最优组合(3和对流计划(gydF4y2Ba29日gydF4y2Ba]。然而,许多先前的研究侧重于分析不同的批量计划尽管座新方法使用的快速发展计划。与散装方案相比,座微物理过程的表示方案更加合理,这可能导致提高了降水的模拟。因此,它是有价值的研究和比较散装和座计划对台风降水的影响和结构。gydF4y2Ba

在这项研究中,我们使用了WRF模式进行仿真实验的台风Hato cloud-resolving 3公里分辨率(2017)。检查的敏感性降水和台风的结构微观物理学的方案,三个批量计划(即。,林、WDM6和莫里森)和一本方案选择(座)。gydF4y2Ba

2。台风发展和实验设计gydF4y2Ba

2.1。台风的发展gydF4y2Ba

台风Hato(1713)最初是由一个东风波。加强为强热带风暴后0000 UTC 8月22日,Hato进入南海东北部,在0700 UTC然后升级为台风台风在2300 UTC 950 hPa的最小压力和最大风速的42米/秒。尽管它接近中国大陆,它继续加强。达到峰值强度(48 m / s, 940 hPa)在8月23和0300 UTC登陆珠海沿海城市,广东省在0450 UTC的最大风速45米/秒。然后,在广西Hato减弱并逐渐消散。着陆Hato恰逢天文高潮,造成极大的损害珠海、香港和澳门,导致24人死亡,经济损失68.2亿美元。50台风委员会的年度会议在越南首都河内,于2月28日至3月3日,2018年,决定退役的名字Hato针对广泛的破坏和造成的死亡人数。gydF4y2Ba

2.2。方案描述和实验设计gydF4y2Ba

高级研究WRF建模系统的解算器是基于完全可压缩nonhydrostatic方程,是一种先进的大气与地形跟踪仿真系统静水压力垂直坐标。荒川C-grid惊人,龙格-库塔第二和三阶时间集成选项,第二,sixth-order平流选项(横向和纵向)是用于高级研究WRF解算器。它是便携式的和有效的在一个处理器作为用于并行计算平台。云模型已经广泛应用于数值模拟在不同的尺度上从米到数千公里,展示其能力和适合使用在大气研究[gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

本研究利用WRF版本3.6.1模拟台风Hato 60 h集成,通过执行初始化1200 UTC 8月21日,2017年,并在0000年结束UTC 8月24日,2017年。最初的12 h时间被视为模型向上。如图gydF4y2Ba1gydF4y2Ba模拟合并两个嵌套域:d01 d02, 9, 3公里水平分辨率(gydF4y2Ba31日gydF4y2Ba30)和相应的时间步长和10年代,分别。在垂直,所有模拟有43个σ层顶部50 hPa模型。初始和边界条件,我们使用NCEP / NCAR全球网格再分析数据集(NCEP-FNL;gydF4y2Bahttp://rda.ucar.edu/datasets/ds083.2gydF4y2Ba),这是使用1°×1°空间分辨率和6 h时间分辨率。所有的四个实验包括同化观测数据。gydF4y2Ba

域d01使用Kain-Fritsch积云参数化方案(gydF4y2Ba32gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba34gydF4y2Ba];但是,没有积云参数化方案用于域d02因为上升气流可以充分解决分辨率3公里,导致明显的对流垂直运输(gydF4y2Ba1gydF4y2Ba]。长、短波辐射计算使用全球气候模型的快速辐射传输模型(gydF4y2Ba35gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]。边界层过程是使用延世大学行星边界层参数化方案(gydF4y2Ba33gydF4y2Ba,gydF4y2Ba36gydF4y2Ba,gydF4y2Ba38gydF4y2Ba]。表层的选项,修改后的MM5 Monin-Obukhov方案被选中。地表选项设置为统一的诺亚地表模型。我们使用的方案组合已被证明是适合模拟台风(gydF4y2Ba23gydF4y2Ba,gydF4y2Ba39gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

在这项研究中,所有四个实验共享相同的配置上面,但他们把不同的微观物理学的计划。我们选择三个广泛使用的大部分计划(即。,林,WDM6,和莫里森)for comparison with the SBM scheme, and each experiment was named in accordance with the microphysical parameterization scheme adopted.

四个微观物理学的计划都实现了用于3.6.1 WRF模式版本,它们都含有六个水文气象:水蒸气,云水,雨水,云冰、雪、霰。林微观物理学方案(gydF4y2Ba40gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba42gydF4y2Ba)是一种一次性的批量计划,输出粒子混合比。它开发了将方程的雪大体积的水粒子物理学方案奥维尔和科普gydF4y2Ba43gydF4y2Ba]。林的计划,可以生成雪Bergeron过程和接触冷冻和冰云的聚合,它必须进一步增长后转变成冰雹。云与云的水冰可以共存温度区域−40 0°C。云的autoconversion水形成吸积的雨水和云被雨水形成的两个主要过程包括温暖的雨。WDM6方案是一个双重的时刻由添加只有double-moment温暖的雨粒子物理学WSM6方案。冰的微物理过程的修正方法有两个区别假设:(1)冰核的数量浓度是温度的函数,(2)浓度的冰晶数量的冰量的函数。因为间接影响的预测数量浓度云在冰上和雨水的过程,这是一个改善一次性计划(gydF4y2Ba42gydF4y2Ba,gydF4y2Ba44gydF4y2Ba,gydF4y2Ba45gydF4y2Ba]。莫里森方案是一个完整的double-moment计划(gydF4y2Ba46gydF4y2Ba]。五水汽凝结体类别的大规模混合比率(云滴、冰、雪、雨滴和霰)预计,随着他们浓度总数。gydF4y2Ba

座方案开发的耶路撒冷的希伯来大学(以色列)在WRF模式实现。所有粒子含有质量分为33箱和方程系统解决了这种粒子的大小分布函数。full-SBM方案有很强的普遍性在模拟各种天气现象,而无需修改;然而,它的使用仍然是受限制的,因为需要巨大的计算时间的计算方程。因此,fast-SBM计划,开发基于full-SBM方案,提高整体计算效率。通过计算所有冰水晶和雪聚集在一个大规模电网fast-SBM方案降低了不到20%的计算时间的full-SBM计划,这意味着它可以运行在标准的PC集群。fast-SBM计划描述了相同的微观物理学的过程作为full-SBM计划通过求解动力学方程没有先验函数,这意味着它保留所有座方案的优点。飑线的模拟进行了使用fast-SBM和full-SBM计划已经表明他们产生相似的微观物理学的动力结构和大量的降水。因此,fast-SBM计划被认为是适用于本研究[gydF4y2Ba2gydF4y2Ba,gydF4y2Ba17gydF4y2Ba,gydF4y2Ba20.gydF4y2Ba- - - - - -gydF4y2Ba22gydF4y2Ba,gydF4y2Ba47gydF4y2Ba]。gydF4y2Ba

3所示。结果与讨论gydF4y2Ba

3.1。与观察gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba2gydF4y2Ba显示了台风Hato跟踪观察,从中国气象局上海台风研究所获得CMA;gydF4y2Bahttp://www.typhoon.org.cn/gydF4y2Ba),四个模拟的结果以3 h的间隔从0000 UTC UTC时间0000年8月22日,8月24日,2017年。可以看出,这四个实验的结果是相似的,模拟跟踪同意与观测在台风登陆前,反射的能力模型在模拟台风路径。模拟登陆的时候(大约0900 UTC 8月23)落后于观察时间约4小时。台风登陆后,跟踪不同的一点,这可能是由于登陆时间滞后和地形的影响。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba3gydF4y2Ba显示了最低海平面气压和的最大表面风速四个模拟台风Hato观测值。模拟海平面最低压力和最大表面风速与观测值,而在协议三个批量实验模拟比座计划更强大的台风。林的最低海平面气压值和莫里森在0700年8月23日分别为937.0和942.8 hPa UTC,分别是观察到的压力(即非常接近。,940 hPa在1000 UTC)。登陆后,迅速观察和模拟强度减弱,但模拟强度减弱比观测到的更慢,这可能归因于登陆的延迟时间。gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba4gydF4y2Ba模拟结果与实际观测值显示24小时累积降水量(UTC 0000 UTC时间0000年8月23日至8月24日,2017年)的台风Hato。一般来说,降水分布在每个实验观察到的类似。例如,主要的降水事件观察在广东省西部复制了所有的实验;然而,林的最大降雨量,WDM6,莫里森和座实验为506.53,408.05,454.26,和261.24毫米,分别,而观测值是322.4毫米。极端暴雨产生的批量计划。此外,该地区的降水量> 200 mm显然是太大的三个批量试验,而这是座靠近观察的实验。图gydF4y2Ba5gydF4y2Ba显示三个批量计划高估了降雨在眼壁区域,导致高估的降雨量在台风路径。gydF4y2Ba

从上面的分析,很明显,产生的不同微观物理学的方案在先前的研究类似台风跟踪,但不同的降水gydF4y2Ba6gydF4y2Ba,gydF4y2Ba48gydF4y2Ba,gydF4y2Ba49gydF4y2Ba]。降水的发生密切相关,云粒子物理学;因此,重要的是要考虑不同的云微物理方案可能产生降水的差异。gydF4y2Ba

3.2。云计算和雪gydF4y2Ba

图gydF4y2Ba6gydF4y2Ba比较领域的垂直整合云水的混合比率四个实验在登陆的时候。的最大垂直整合的混合比云水仅达到3.2公斤/米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba座实验;然而,它超过了8.3公斤/米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba在所有三个批量实验(它甚至达到16.0公斤/ mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba在WDM6)。此外,在大量的实验中,云水是坐落在整个范围的台风,和它的面积覆盖率比座,在更广泛的实验。散装方案,新的有核滴服从伽马分布类似于其他云滴gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。云的形成大量的水可能会增加云水的混合比,尽管它的存在可能是不合理的。此外,散装饱和度调整方案的应用导致凝结的水在每个时间步(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),这可能会生成额外的云水。此外,大云滴可以吸收更多的水蒸气,这将减少过度饱和,阻碍经济增长的有效半径,防止雨水形成。我们的模拟结果显示有座少批量计划的雨水比试验(表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba

水文气象分布在三维空间中,我们绘制垂直的水文气象资料计算域平均半径210公里内的台风中心登陆的时候(图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba)。可以看出,座和批量实验不同的云水和雪。云的水平分布和大小的差异讨论了水。图gydF4y2Ba7gydF4y2Ba表明小云水座发生超过9公里的高度的实验,而重要的云含水量达到了11公里的高度在大部分实验(甚至达到13公里林当使用计划)。云水在这种水平的过高的大部分实验可能增加的淞化和转换的雪霰(gydF4y2Ba22gydF4y2Ba),导致较低的内容和更大的霰雪。雪内容代表最大的区别在所有散装和座之间的水文气象实验中,可以看到在两个垂直和水平分布。座在实验中,雪内容相当从5到16公里;> 0.7克/公斤之间7和12公里,最大的约0.95克/公斤9公里的高度。相反,在所有的批量试验,最大的雪含量低于0.5克/公斤。水平分布和大小的雪内容如图gydF4y2Ba8gydF4y2Ba。最大垂直整合混合比的雪座实验> 24公斤/米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba,而在实验中,大部分是8公斤/米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。此外,雪座在实验的水平分布显然比大部分的实验。座在云成核在实验的过程中,决定了云凝结核大小分布在每一个网格点,与过度饱和导致更多的小水滴渗透到更高的水平。这些小水滴的存在会影响冰粒子物理学(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),这就可以解释大型雪内容。gydF4y2Ba

粒子的碰撞和聚集所有的批量计划使用平均的值,这些粒子服从伽马分布在每个微观物理学的过程;然而,这可能导致非常不合理的垂直分布的粒子gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。相反,座在计划,这些微观物理学的过程依赖于粒子的类型和质量,导致大小排序在垂直方向,被认为是一个基准。从垂直的概要文件,它的内容可以看出,固体颗粒在上面的座实验主要集中6公里的高度,水蒸气扩展到一个更高的水平比大部分实验。表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba表明,冰水路径(国际写作计划)座实验比批量计划。这些结果表明,固体颗粒的产生可能与随后的收缩引起的成核增长从水蒸气。座在实验中,下降速度越高的大颗粒与小颗粒相比意味着大粒子的后代,而小颗粒仍漂浮在更高的水平。在丰富的水汽的存在,这些小颗粒可以有核的冰核。相比之下,伽马分布的粒子在上面的大部分实验生产的最小含量的冰晶云基地。此外,粒子的平均下降速度自碰撞和聚合过程中引入错误(gydF4y2Ba2gydF4y2Ba),可能导致误判的雪的内容。所有这些机制,包括温暖和冰粒子物理学之间的相互作用,导致不同分布的水文气象,这可能影响台风的热力和动力结构,以及它的降水率。gydF4y2Ba

3.3。降水类型gydF4y2Ba

探索不同的降水分布和大小的原因与不同的微观物理学的相关计划,我们计算某些微观物理学的数量和我们分开降水类型。我们跟着隋的方法等。gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]分离沉淀成对流、层状和混合类型。首先,我们计算了垂直整合云水文气象的混合比例。然后,垂直整合的和混合比计算冰/水水文气象的国际写作计划/液态水路径(LWP)。云率,定义为LWP国际写作计划的比率,是用来评估的相对重要性和温暖的冰云。网格设计代表对流降水时相应的云比< 0.2或当国际写作计划值> 2.55公斤/ mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba当相应的国际写作计划,表示层状降水值< 2.55公斤/米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba当云比> 1.0;剩下的网格被认为是混合沉淀。gydF4y2Ba

表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba表明,网格数量百分比两座stratiform-type和convective-type降水试验超出三大部分实验前后台风登陆。螺旋分布在0900 UTC 8月23日,2017年,绘制在图gydF4y2Ba9gydF4y2Ba。对应于24小时累积降雨量的分布,分布的两座convective-type和stratiform-type降水实验是更广泛的比大部分实验。可以看出convective-type降水三大部分的面积实验集中在台风中心附近地区,特别是在(即一次性实验。林),导致极端暴雨在那个地区最大价值远远大于观察。座在实验中,stratiform-type降水的广泛分布,具有较小的降水率相对于convective-type沉淀,产生更大区域的降水更接近观测。gydF4y2Ba

根据采用的方法,当网格的国际写作计划值> 2.55公斤/米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba,网格被指定为convective-type降水。这是因为网格与大型国际写作计划值可能有很强的提升。Stratiform-type降水被分配到网格与云比< 1.0,这意味着冰云过程比温暖的云更重要的过程在台风gydF4y2Ba50gydF4y2Ba]。更大的分布stratiform-type座和convective-type降水实验比大部分实验与更大的价值和广泛分布的雪,表明在台风冰云过程的重要性。表gydF4y2Ba1gydF4y2Ba显示了国际写作计划的价值在台风登陆前后座实验3.73和3.65公斤/米gydF4y2Ba^2gydF4y2Ba分别,而国际写作计划批量实验的价值略低于2.9公斤/ mgydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba

如上所述座与实验,计算云凝结核的大小分布在每个网格和过饱和意味着在云成核过程运输小水滴到更高的水平,然后不同的下降速度不同大小的粒子产生适当的排序。小冰晶有核的冰核,生长在如此高的水平赚更多的固体颗粒,导致国际写作计划增加价值。在大量的实验中,上述新有核谱滴云基地仍然被γ函数,导致不合理的表达大云滴和防止雨滴的形成。因此,可能会有更多的云水但不座雨水在批量实验相比,实验。此外,云计算的水在大部分高水平实验对冰微物理过程产生影响,导致固体颗粒的不合理的表示。总的来说,这些差异在水汽凝结体内容之间的实验不仅影响了热/冰粒子物理学也改变了台风的动态结构(下面讨论),最终影响速度和类型的降水。gydF4y2Ba

3.4。热力学结构gydF4y2Ba

不同分布的水文气象归因于云粒子物理学有望改变台风的热力学和生产动态响应。图gydF4y2Ba10gydF4y2Ba给出了轴对称垂直结构的温度偏差和垂直速度在台风登陆之前。很明显,所有的实验产生了一种温暖在台风中心的核心结构,符合事实,尽管温暖的核心的范围和强度有所不同。温暖的核心结构林和WDM6实验达到了一个高度约8公里的台风中心,座在莫里森和实验,这是更高。三种批量实验的最高温度大于8.0°C,但座实验中,只有6.8°C。我们认为大部分实验的更温暖的核心是归因于饱和度调整的应用在模拟台风很大的上升气流。在对流上升气流,特别是在台风,过度饱和可能达到几个百分比,因为并不是所有的水蒸气凝结时过度饱和是大于零gydF4y2Ba2gydF4y2Ba]。饱和度调整假定过度饱和水被迫为零。正如前面提到的,散装的水蒸汽冷凝产生多余的云计划,这意味着它高估了凝析油质量和释放潜热,在符合结构的模拟更温暖的核心。此外,座温暖的核心在实验更高,已严重影响了冰微物理过程。也更多的外围,表明更大的凝结,是反映在大stratiform-type和convective-type降水的分布。gydF4y2Ba

释放潜热越大,越温暖的核心结构和垂直速度越大。从图gydF4y2Ba10gydF4y2Ba可以看出,台风眼壁的垂直速度是伴随着温暖的核心。在所有批量实验,轮廓线的密度了强劲的速度梯度和反映速度增加的速度。随着垂直速度的增加,对流加强,降水率提高。从图可以看出gydF4y2Ba10gydF4y2Ba座的最大垂直速度模拟实验是最小的。也可以看到,垂直速度的最大价值的大部分实验是台风中心位于50公里,座而在实验中,它有一个相对较低的价值和更外围。这样一个动态结构的大部分实验产生短期在眼壁地区强降雨。总的来说,与大部分实验相比,我们将更好的模拟降水的座实验更合理表示液滴增长扩散。gydF4y2Ba

4所示。结论gydF4y2Ba

本研究利用WRF模式3公里分辨率模拟台风Hato(2017)测试降水的敏感性和台风的结构大部分(林、WDM6和Morrison)和座显式方案。gydF4y2Ba

没什么证据表明不同方案产生的结果可能会改变台风的轨道。然而,很明显,降雨模拟接近观察座使用计划。与观测相比,降雨量的大小由三大部分方案是更大的眼壁地区和累积降水量的地区> 200 mm显然是太宽。gydF4y2Ba

水文气象的水平和垂直分布表明,座云中含水量的试验比在小批量实验,而反过来为雨水内容是真实的。这是因为不同的成核和粒子的扩散增长不同的方案。大部分实验高估了云含水量因为粒子被迫采用伽马分布。大云含水量可以吸收更多的水蒸气,减少过度饱和,阻碍了有效半径的增长和防止雨水的形成。此外,散装方案、液滴增长扩散是通过应用饱和度调整,凝聚所有的水蒸气,也导致了云含水量的高估。gydF4y2Ba

在所有的水文气象、垂直整合的混合比的雪发现座代表大部分的最大区别,实验。座雪含量实验显然比,在大量的实验中,就像国际写作计划。这是因为座方案计算云凝结核大小分布在每个网格点与过度饱和。这使得小液滴形式在高水平,这可能影响到冰微观物理学的进程。微分下降速度可能导致大小排序,让小颗粒作为上级冰核。加上丰富的水汽,小粒子的成核和增长雪冰核可以增加内容。此外,少量的云水可以降低淞化和转换的雪霰。gydF4y2Ba

通过降水类型的测定,发现网格数量百分比两座stratiform-type和convective-type降水试验大于三大部分的实验,表明在台风冰云微物理过程是重要的。此外,横截面的温度和垂直速度表明,座实验产生了最弱,最外层,温暖的最高核心台风结构最小的垂直速度。饱和度调整应用程序的大部分方案模拟台风期间高估了冷凝质量和潜热。因此,与座实验相比,大部分实验中的温暖的热力学结构产生更强的动力,和更大的垂直速度在眼壁引起更强的对流降水区域。gydF4y2Ba

总之,微观物理学的过程的表示在不同的方案改变了水文气象的分布,然后所有水文气象的交互影响云的利率结构和温暖和寒冷的微物理过程。最后,微观物理学的进程导致潜热的释放,而垂直速度和降水率的影响。gydF4y2Ba

云微物理过程的观察非常困难,尤其是冰云的过程。由于缺乏足够的观测数据,座微物理过程的表示方案仍有一定的缺陷。然而,我们证明,固有的不敏感性批量计划粒度意味着他们总是高估了降水,而座计划描述微观物理学的流程更合理更能模拟的降水和云结构台风。考虑计算能力的快速增长近年来,座计划可能采用实现未来降水数值模拟的最优预测。gydF4y2Ba

数据可用性gydF4y2Ba

NCAR中尺度和微尺度气象部门提供WRF模式,这是可用的gydF4y2Bahttp://www.mmm.ucar.edu/wrf/usersgydF4y2Ba。美国国家环境预报中心的最终全球对流层(NCEP-FNL)数据被分析gydF4y2Bahttps://rda.ucar.edu/datasets/ds083.2gydF4y2Ba。使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。gydF4y2Ba

的利益冲突gydF4y2Ba

作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba

确认gydF4y2Ba

这项工作得到了中国国家重点研发项目(2018 yfc1507402),中国国家自然科学基金(41875168和41875168),和广州科技计划(201707010088)。gydF4y2Ba

引用gydF4y2Ba

1. 莫伦纳和m .杜德克,”在中尺度对流降水参数化数值模型:一个至关重要的审查,”gydF4y2Ba每月天气回顾gydF4y2Ba,卷120,不。2、326 - 344年,1992页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
2. a . p . Khain k·d·Beheng a赫穆斯菲尔德et al .,”表示在cloud-resolving微观物理学的过程模型:光谱(本)粒子物理学和体积参数化,“gydF4y2Ba地球物理评论gydF4y2Ba,53卷,不。2、247 - 322年,2015页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
3. d . Wang W.-K x Li。道,y王”,垂直风切变的影响对流发展严重的热带风暴登陆时胆汁(2006),“gydF4y2Ba大气研究gydF4y2Ba,卷94,不。2、270 - 275年,2009页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
4. g j . c . h . Fung和高,“评估档案的涡流扩散系数通过模拟超级台风在西北太平洋,“gydF4y2Ba气象学的进展gydF4y2BaID 2397873条,卷。2016年,14页,2016。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
5. i Gultepe, a . j .赫穆斯菲尔德,p . r .字段,和d . Axisa“液相沉淀。”gydF4y2Ba气象专著gydF4y2Ba卷,58 1-36,2017页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
6. k . w .胃和j . Min”微观物理学计划和地形的影响在缅甸西部的强降雨的预测与热带气旋ROANU (2016),“gydF4y2Ba气象学的进展gydF4y2Ba卷,2017篇文章ID 3252503, 22页,2017年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
7. 黄江b, b、w·林和s .徐”调查,人为污染对台风降水的影响和微观物理学的进程使用WRF-Chem,”gydF4y2Ba大气科学杂志》上gydF4y2Ba,卷73,不。4、1593 - 1610年,2016页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
8. 林w . y . Liu, j·李,s, g . Wang和y,“潜伏在台风Molave加热的数值模拟,”gydF4y2BaOceanologica学报gydF4y2Ba,36卷,不。7,39-47,2017页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
9. w·s·林、徐s和c . h .隋”的数值模拟的影响云滴的数量浓度在台风珍珠,“gydF4y2Ba气象学和大气物理学gydF4y2Ba,卷113,不。3 - 4、99 - 108年,2011页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
10. d . j . StensrudgydF4y2Ba参数化方案:关键理解数值天气预报模型gydF4y2Ba卷。459年,剑桥大学出版社,2009年,英国剑桥。gydF4y2Ba
11. 徐,w·林和学术界。隋,”分离的对流和层状降水区域模拟台风珍珠及其灵敏度的云滴浓度,”gydF4y2Ba大气研究gydF4y2Ba,卷122,不。3、229 - 236年,2013页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
12. d . Wang W.-K x Li。刘道,y, h .周“暴雨降水过程与严重的热带风暴登陆胆汁(2006):一个二维cloud-resolving建模研究中,“gydF4y2Ba大气研究gydF4y2Ba,卷91,不。1,第104 - 94页,2009。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
13. d .王、李x和w·k·道,“暴雨应对辐射和微观物理学的过程强烈热带风暴在登陆冰云的胆汁(2006),“gydF4y2Ba气象学和大气物理学gydF4y2Ba,卷109,不。3 - 4、107 - 114年,2010页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
14. w·j·李,g . Wang Lin问:他,y, j .毛,“云级别的仿真研究台风黑格比(2008)第一部分:微观物理学的核心的过程和三维结构的潜热的预算,”gydF4y2Ba大气研究gydF4y2Ba卷,120 - 121,170 - 180年,2013页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
15. w·j·李,g . Wang Lin问:他,y, j .毛,“云级别的仿真研究台风黑格比(2008)第二部分:云微观物理学的潜热过程对台风的影响强度,”gydF4y2Ba大气研究gydF4y2Ba卷,120 - 121,202 - 215年,2013页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
16. j .风扇l . r .梁d·罗森菲尔德et al .,“微观物理学的影响确定macrophysical响应气溶胶对深对流云系的影响,“gydF4y2Ba美国国家科学院院刊》上gydF4y2Ba,卷110,不。48岁的E4581-E4590, 2013页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
17. a . p . Khain诉菲利普斯n . Benmoshe和波克罗夫斯基a”的角色小可溶性气溶胶粒子物理学的深海上云,“gydF4y2Ba大气科学杂志》上gydF4y2Ba,卷69,不。9日,第2807 - 2787页,2012年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
18. 李x W.-K。道,a . p . Khain、j·辛普森和d·e·约翰逊“cloud-resolving模型的灵敏度散装和明确本微观物理学的schemes-part我:比较,”gydF4y2Ba大气科学杂志》上gydF4y2Ba,卷66,不。1,3-21,2009页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
19. 李x W.-K。道,a . p . Khain、j·辛普森和d·e·约翰逊“cloud-resolving模型的灵敏度散装和明确本微观物理学的schemes-part II:云粒子物理学和风暴动力学相互作用,“gydF4y2Ba大气科学杂志》上gydF4y2Ba,卷66,不。1,西贡苑,2009页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
20. b·h·林恩a . p . Khain j·w·鲍et al .,“飓风艾琳的敏感性气溶胶和海洋耦合:模拟与WRF谱本粒子物理学,”gydF4y2Ba大气科学杂志》上gydF4y2Ba,卷73,不。2、467 - 486年,2016页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
21. 波克罗夫斯基a . Khain a, m·平斯基a·塞弗特诉菲利普斯和沃恩,“模拟大气气溶胶对湍流对流云层深处的影响使用光谱微观物理学混合相位积雨云模型部分我:模型描述和可能的应用,”gydF4y2Ba大气科学杂志》上gydF4y2Ba,卷61,不。24日,第2982 - 2963页,2004年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
22. a . Khain Lynn b和j . Shpund“高分辨率WRF模拟飓风艾琳:对气溶胶的敏感性和选择的微观物理学的计划,“gydF4y2Ba大气研究gydF4y2Ba卷,167年,第145 - 129页,2016年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
23. w . j . Liu钟,陆和h, s . Liu”分配差异分析水物质台风登陆过程中,“gydF4y2Ba《热带气象学gydF4y2Ba,24卷,不。3,2018。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
24. 刘,d .道k .赵m . Minamide f·张,“动态和可预测性的迅速增强台风Usagi (2013),“gydF4y2Ba地球物理学研究杂志:atmgydF4y2Ba,卷123,不。14日,第7481 - 7462页,2018年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
25. f·j·李,k . Wu, y, y, y风,“潜热的影响在不同的云粒子物理学过程在海南岛秋季暴雨强度不同,中国,“gydF4y2Ba大气研究gydF4y2Ba卷。189年,47-60,2017页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
26. K.-B。金,E.-H。李,K.-H。Seol”台风的敏感性模拟物理参数化的全局模型,”gydF4y2Ba大气gydF4y2Ba,27卷,不。1,17-28,2017页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
27. p·r·莫汉c . v .斯诉Yesubabu r . Baskaran b,万卡特拉曼·莱马克里斯,“模拟的暴雨事件在东南印度钦奈利用WRF:粒子物理学参数敏感性,”gydF4y2Ba大气研究gydF4y2Ba卷,210年,第99 - 83页,2018年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
28. r . Karki美国哈森,l . Gerlitz et al .,“WRF-based模拟极端降水事件的中心喜马拉雅山脉:大气机制和他们的代表粒子物理学参数化方案,“gydF4y2Ba大气研究gydF4y2Ba卷。214年,21-35,2018页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
29. p v . s . Raju、j .厕所和c·莫汉蒂,“物理参数化的敏感性预测热带气旋纳尔吉斯在孟加拉湾利用WRF模式,”gydF4y2Ba气象学和大气物理学gydF4y2Ba,卷113,不。3 - 4、125 - 137年,2011页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
30. w . c . Skamarock j·b·Klemp j . Dudhia et al。gydF4y2Ba的描述高级研究WRF版本3gydF4y2Ba卷。125年,NCAR Technical note - 475 + STR,博尔德有限公司,美国,2008年。gydF4y2Ba
31. y . Wang K.-H。李,林y、m . Levy和r·张”不同的人为气溶胶对热带气旋的影响,“gydF4y2Ba自然气候变化gydF4y2Ba,4卷,不。5,368 - 373年,2014页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
32. j . s .实物地租”Kain-Fritsch对流参数化:一个更新,gydF4y2Ba应用气象学杂志gydF4y2Ba,43卷,不。1,第181 - 170页,2004。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
33. z西安和k·陈,”数值分析二元之间的相互作用的影响台风tembin bolaven并在2012年,“gydF4y2Ba气象学的进展gydF4y2Ba卷,2019篇文章ID 7529263, 16页,2019年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
34. l .周d . f . Wang和x Ya-Qin,“使用WRF数值模拟微小的台风“桑美”,“gydF4y2Ba浙江大学学报gydF4y2Ba,39卷,不。6,703 - 710年,2012页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
35. m . j . Iacono j . s . Delamere e . j . Mlawer m·w·谢泼德s a·克劳夫和w·d·柯林斯,“长寿温室气体辐射强迫:与爱尔兰辐射传输计算模型,”gydF4y2Ba地球物理研究杂志》gydF4y2Ba,113卷,2008年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
36. j . c . h . Fung和g高”,一个新的涡旋初始化方案加上WRF-ARW,”gydF4y2Ba气象学的进展gydF4y2Ba卷,2017篇文章ID 6272158, 15页,2017年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
37. t·杜Duc l . r .洞,d . Tran安,c .黄平君Duc和t . Nguyen英航“验证预测天气的表面变量在越南使用国家数值天气预报系统,”gydF4y2Ba气象学的进展gydF4y2Ba卷,2016篇文章ID 8152413, 11页,2016年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
38. S.-Y。香港,y能剧,j . Dudhia”一个新的垂直扩散包夹带的明确的治疗过程,”gydF4y2Ba每月天气回顾gydF4y2Ba,卷134,不。9日,第2341 - 2318页,2006年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
39. r .中村t . Shibayama m·埃斯特万t Iwamoto,“未来全球变暖台风和暴风雨在不同场景:案例研究台风的海盐(2013),“gydF4y2Ba自然灾害gydF4y2Ba,卷82,不。3、1645 - 1681年,2016页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
40. 杨绍明。关铭林、r·d·法利和h·d·奥维尔“散装雪地云模型的参数化,“gydF4y2Ba气候和应用气象学杂志》上gydF4y2Ba,22卷,不。6,1065 - 1092年,1983页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
41. s . j .每日l . r .梁r . c .复活节和h . Abdul-Razzak”预测的云滴数在环流模型中,“gydF4y2Ba地球物理研究杂志》gydF4y2Ba,卷102,不。1022年,第21794 - 21777页,1997年。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
42. S.-Y。在香港,j . Dudhia工程学系。陈,“冰微物理过程的修正方法大部分云和降水参数化,“gydF4y2Ba每月天气回顾gydF4y2Ba,卷132,不。1,第120 - 103页,2004。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
43. h·d·奥维尔·f·j·科普,“数值模拟的生活史冰雹,”gydF4y2Ba大气科学杂志》上gydF4y2Ba,34卷,不。34岁,1596 - 1618年,1977页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
44. K.-S。美国Lim和S.-Y。香港”,开发有效的double-moment云粒子物理学方案与预后云凝结核(CCN)天气和气候模式,”gydF4y2Ba每月天气回顾gydF4y2Ba,卷138,不。5,1587 - 1612年,2010页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
45. S.-Y。香港和J.-O。j . Lim, WRF一次性的6级微观物理学方案(WSM6)”gydF4y2Ba亚太地区大气科学杂志》上gydF4y2Ba,42卷,不。2、129 - 151年,2006页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
46. h·莫里森·g·汤普森,诉Tatarskii”影响云粒子物理学的发展落后于层状降水模拟的飑线:比较一个two-moment方案,“gydF4y2Ba每月天气回顾gydF4y2Ba,卷137,不。3、991 - 1007年,2009页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
47. a . Khain Lynn b和j . Dudhia“气溶胶对登陆我国飓风强度的影响从模拟与谱本粒子物理学,WRF模式”gydF4y2Ba大气科学杂志》上gydF4y2Ba,卷67,不。2、365 - 384年,2010页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
48. d . l . Douluri和k . Annapurnaiah粒子物理学的影响方案的模拟旋风hudhud使用WRF-ARW模型,”gydF4y2Ba国际期刊的海洋和海洋gydF4y2Ba,10卷,不。1,49-59,2016页。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
49. j . Choi j·李,美国金,“海洋表面温度和表面空气温度的影响最大化台风降雨量:关注台风maemi在韩国,“gydF4y2Ba气象学的进展gydF4y2Ba卷,2019篇文章ID 1930453, 12页,2019。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba
50. 学术界。隋,C.-T。李-蔡,x“Convective-stratiform降雨云内容分离,”gydF4y2Ba地球物理研究杂志》gydF4y2Ba,卷112,不。D14,文章ID D14213, 2007。gydF4y2Ba视图:gydF4y2Ba出版商的网站gydF4y2Ba|gydF4y2Ba谷歌学术搜索gydF4y2Ba

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