鐘蘭由頁(yè)，朱克云，張 杰，劉二影

(1.成都信息工程學(xué)院大氣科學(xué)學(xué)院高原大氣與環(huán)境四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都610225;2.成都軍區(qū)空軍氣象中心，四川成都610041)

0 引言

暴雨是四川乃至全國(guó)的主要災(zāi)害性天氣之一，利用中尺度數(shù)值模式對(duì)暴雨進(jìn)行數(shù)值模擬，是分析和預(yù)報(bào)中最常用的手段之一。WRF模式是繼MM5模式后的新一代高分辨率的中尺度數(shù)值模式，可以滿足從云尺度到各種天氣尺度的重要天氣特征的預(yù)報(bào)精度[1]。模式中對(duì)降水模擬影響較大的物理過(guò)程主要有微物理過(guò)程、積云對(duì)流過(guò)程以及邊界層參數(shù)化方案。積云對(duì)流過(guò)程是數(shù)值模式中最重要的非絕熱加熱物理過(guò)程之一，它能影響大尺度環(huán)流，并在決定大氣溫度、濕度場(chǎng)的垂直結(jié)構(gòu)中起著關(guān)鍵的作用[2－3]。在其他條件相同的情況下，不同的積云對(duì)流參數(shù)化方案模擬的溫度和降水差異較大。黃安寧[4]等研究指出Grell方案更適合中國(guó)東南部地區(qū)夏季極端強(qiáng)降水的模擬。廖鏡彪[5]等對(duì)珠江三角洲地區(qū)一個(gè)暴雨個(gè)例進(jìn)行模擬，結(jié)果表明只有KF方案模擬出了較為接近地模擬出了降水中心和降水帶，但其降水量偏小。伍華平[6]等選用多種微物理方案與積云參數(shù)化方案搭配，對(duì)2007年6月1～2日湖南南部的暴雨過(guò)程進(jìn)行了模擬試驗(yàn)，表明選用Lin等微物理方案和KF積云參數(shù)化方案，采用20 km的格點(diǎn)分辨率，可以模擬這場(chǎng)暴雨的范圍，且采用網(wǎng)格嵌套技術(shù)的模擬結(jié)果優(yōu)于未采用嵌套的模擬結(jié)果。

由于對(duì)流活動(dòng)發(fā)生地的不同和觸發(fā)對(duì)流運(yùn)動(dòng)的環(huán)境場(chǎng)差異，不同方案對(duì)暴雨發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)、強(qiáng)度的預(yù)報(bào)是有差異的。何光碧[7]利用了MM5中尺度模式，對(duì)四川地區(qū)四次暴雨過(guò)程進(jìn)行了對(duì)流參數(shù)化方案及兩重區(qū)域采用不同方案組合的數(shù)值試驗(yàn)，模式嵌套都采用Kuo方案預(yù)報(bào)的主要降水區(qū)偏西、偏南，降水強(qiáng)度偏弱，都采用Grell方案與粗網(wǎng)格采用Kuo方案而細(xì)網(wǎng)格采用Grell方案預(yù)報(bào)結(jié)果接近，能夠較好的預(yù)報(bào)雨區(qū)東移以及降水強(qiáng)度。

1 實(shí)況個(gè)例

針對(duì)四川地區(qū)的強(qiáng)降水過(guò)程，選取了2012年7月2至4日的強(qiáng)降水過(guò)程作為分析個(gè)例。綿陽(yáng)、廣元、樂(lè)山、遂寧、南充、資陽(yáng)、巴中、達(dá)州、眉山9市大部、涼山州中北部及雅安、自貢、宜賓、內(nèi)江、德陽(yáng)等市的部分地方共46個(gè)縣(市)出現(xiàn)暴雨，其中有16個(gè)縣(市)降了大暴雨。

從圖1可以看出，7月3日20時(shí)500hPa高空?qǐng)D上歐亞大陸為兩槽一脊的天氣形勢(shì)。四川地區(qū)有一從高原發(fā)展加深的小槽，由于冷平流的作用，該槽會(huì)繼續(xù)加深發(fā)展。同時(shí)，從多變的高空風(fēng)向可以看出，四川地區(qū)存在小槽多波動(dòng)。副熱帶高壓脊線位于25°N附近，在副高外圍與低槽相互作用，有利于水汽的輻合，容易造成降水天氣形勢(shì)。

圖1 2012年7月3日20時(shí)500hPa天氣形勢(shì)圖

圖2 2012年7月3日20時(shí)850hPa天氣形勢(shì)圖

從圖2可以看出在850hPa低空?qǐng)D上，四川地區(qū)存在一低壓，其前部存在著明顯的西南急流，降水多發(fā)生于低空急流的左側(cè)。同時(shí)四川地區(qū)有來(lái)自孟灣的水汽，與急流匯聚形成強(qiáng)烈的水汽輻合帶。此次暴雨天氣主要受高原低槽前部西南風(fēng)和副高西北部的東南風(fēng)合并形成明顯的西南急流，西南急流帶來(lái)的暖濕空氣與冷空氣在四川盆地交匯，使得此次暴雨過(guò)程降雨量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，造成危害較大。

2 模擬方案設(shè)計(jì)

2.1 積云參數(shù)化過(guò)程介紹

表1 積云參數(shù)化方案特點(diǎn)

2.2 模擬方案設(shè)計(jì)

使用的背景場(chǎng)為NECP1°×1°再分析資料，WRF3.4.1版本對(duì)兩次四川的暴雨過(guò)程進(jìn)行模擬，采用雙重嵌套網(wǎng)格，網(wǎng)格嵌套以及區(qū)域如圖3所示，模擬方案設(shè)計(jì)如表2所示。積分時(shí)間為24h，積分步長(zhǎng)為90s。模式中心為30.7°N，105°E。

圖3 模擬區(qū)域

表2 WRF模式參數(shù)設(shè)定

3 結(jié)果分析

3.1 降水場(chǎng)分析

圖4為2012年7月3日00時(shí)至7月4日00時(shí)24小時(shí)降水累積雨量在四川地區(qū)的分布圖(單位:mm)。總體來(lái)看，此次暴雨過(guò)程主要分布在四川東部，其中資陽(yáng)、遂寧、巴中、達(dá)州等地出現(xiàn)強(qiáng)降雨中心，日降水量達(dá)到150mm～200mm以上，其余地區(qū)的降水量集中在50mm～100mm，降水量分布呈現(xiàn)從東向西逐漸減少的趨勢(shì)。

圖4 2012年7月3日00時(shí)至4日00時(shí)24h累積降水量

圖5 (a)～(f)為6種方案降水模擬圖

圖5(a)～(f)分別為以2012年7月3日00時(shí)為初始場(chǎng)采用不同積云對(duì)流參數(shù)化方案給出的24小時(shí)累積雨量圖(單位:mm)。由圖可見(jiàn)，KF方案預(yù)報(bào)此次四川地區(qū)暴雨的強(qiáng)降水中心主要分布在(102.5°E～104.5°E，28°N～28.5°N)、(105°E，28°N～31°N)和(106.5°E～107.5°E，32.5°N)，其降水量高達(dá) 100mm 以上，局部地區(qū)達(dá)到200mm，該方案降水范圍預(yù)報(bào)偏大，降水強(qiáng)度在川中地區(qū)偏強(qiáng)，在川西地區(qū)偏弱。BMJ方案預(yù)報(bào)此次降雨過(guò)程的強(qiáng)降水中心在(103.5°E，29°N)和(105.5°E～108°E，31.5°N～32.5°N)24 小時(shí)降水累積量在 100mm 以上，其中四川西部降水量達(dá)200mm明顯強(qiáng)于中部降水，對(duì)比實(shí)際降水來(lái)看，BMJ方案模擬降水在川西強(qiáng)度偏弱在川北則偏強(qiáng)，但從強(qiáng)降水中心的位置和強(qiáng)度判斷與實(shí)際降水最為接近，可以為強(qiáng)降水預(yù)報(bào)提供一定的參考價(jià)值。GD方案暴雨預(yù)報(bào)在強(qiáng)降水中心的強(qiáng)度預(yù)報(bào)上明顯低于實(shí)際降水、范圍預(yù)報(bào)上與實(shí)際相差不大，實(shí)際24小時(shí)降水累積量局部地區(qū)達(dá)到200mm以上，而模擬的降水量?jī)H達(dá)100mm，故模擬效果不佳。SAS方案模擬的強(qiáng)降水中心在(103°E～104.5°E，28.5°N～29°N)以及(105°E～107°E，32°N～33°N)，24h累積降水量大于100mm，但是位于四川西部模擬的主要強(qiáng)降水中心與實(shí)況相比往西移動(dòng)，其范圍小于實(shí)際情況、強(qiáng)度偏小。G-3D方案降水預(yù)報(bào)的強(qiáng)降水中心大致位于(106.5°E～108.5°E，31.5°N～32.5°N)范圍，其位置雖與實(shí)況接近但強(qiáng)度明顯較弱，強(qiáng)降水落區(qū)以外區(qū)域的降水預(yù)報(bào)均偏強(qiáng)。TS方案預(yù)報(bào)四川地區(qū)的強(qiáng)降水落區(qū)位于(104.5°E～108°E，31.5°N～32°N)，24小時(shí)累積降水量在100mm以上，中心區(qū)域降水量達(dá)200mm，該方案在強(qiáng)降水中心的模擬上與實(shí)況較為接近。

綜合上述，從六種不同積云對(duì)流參數(shù)方案對(duì)2012年7月3日的降水模擬可以看出:①模擬的降水范圍普遍偏大，對(duì)四川北部的降水強(qiáng)度預(yù)報(bào)均偏強(qiáng)，存在不同程度的虛擬降水中心;②在強(qiáng)降水落區(qū)的預(yù)報(bào)方面，BMJ方案、G-3D方案和TS方案均與實(shí)況相似，但都存在小范圍誤差;③在強(qiáng)降水中心的強(qiáng)度預(yù)報(bào)上，6種參數(shù)方案均偏弱，相比之下，BMJ方案與TS方案略勝一籌。

3.2 云物理量特征分析

3.2.1 雨水混合比分析

云物理過(guò)程是中尺度數(shù)值模式中最重要的非絕熱加熱物理過(guò)程之一，成云降雨過(guò)程發(fā)生以后通過(guò)感熱、潛熱和動(dòng)量輸送等反饋?zhàn)饔糜绊懘蟪叨拳h(huán)流，并在決定大氣溫度濕度場(chǎng)的垂直結(jié)構(gòu)中起著關(guān)鍵作用，也是人們最為關(guān)心的降水預(yù)報(bào)的關(guān)鍵所在[8]。因此在中尺度數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式當(dāng)中，更加準(zhǔn)確的描述云物理過(guò)程將能夠很大程度上提高模式預(yù)報(bào)降水能力[9]。由于云凝結(jié)物與降水云系的發(fā)展演變密切相關(guān)，可以通過(guò)增加或減少局地大氣中云凝結(jié)物的含量從而改變?cè)颇Y(jié)物的空間分布狀況，影響云的微物理過(guò)程，進(jìn)而促進(jìn)或抑制降水云系的發(fā)展演變[10]。分別對(duì)各個(gè)方案模擬的降水過(guò)程中這兩個(gè)混合比每6小時(shí)求一次平均值，并對(duì)其進(jìn)行診斷分析。

圖6 (a)～(d)為KF方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比

圖6(a)～(d)分別為KF方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比。從圖上可以看出12:00以前平均雨水混合比的峰值區(qū)出現(xiàn)在川中地區(qū)，12:00以后則東移至四川東部，同時(shí)，Qr的峰值區(qū)對(duì)應(yīng)著降水模擬場(chǎng)的強(qiáng)降水區(qū)，說(shuō)明了平均雨水混合比與降水量成正比關(guān)系。對(duì)比實(shí)際降水場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，Qr的峰值區(qū)依舊與強(qiáng)降水區(qū)基本對(duì)應(yīng)，但由于數(shù)值模擬的差別，和實(shí)際降水有所不同。

圖7 (a)～(d)為BMJ方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比

圖7(a)～(d)分別為BMJ方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比。BMJ方案模擬此次天氣過(guò)程的平均雨水混合比于12:00以后在四川東部出現(xiàn)峰值0.5kg/kg，此時(shí)能夠與模擬降水場(chǎng)的強(qiáng)降水區(qū)位置對(duì)應(yīng)，很好地說(shuō)明了平均雨水混合比與降水量的關(guān)系。同時(shí)對(duì)比實(shí)際降水累積量圖，可以看出當(dāng)Qr≥0.5kg/kg時(shí)，對(duì)應(yīng)位置實(shí)況降水量均在100mm以上，局部地區(qū)達(dá)到200mm，再一次驗(yàn)證了平均雨水混合比與降水量存在正比關(guān)系。

圖8 (a)～(d)為GD方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比

圖8(a)～(d)分別為GD方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比。GD方案模擬的平均雨水混合比整體偏低，再結(jié)合模擬降水場(chǎng)分析可知，該方案降水強(qiáng)度模擬偏弱。對(duì)比實(shí)際降水場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，雖然Qr的峰值區(qū)與強(qiáng)降水區(qū)的位置能夠基本對(duì)應(yīng)，但是降水強(qiáng)度方面沒(méi)有很好配合。

圖9 (a)～(d)為SAS方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比

圖9(a)～(d)分別為SAS方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比。SAS方案模擬的平均雨水混合比于12:00～18:00在(104.5°E～107°E，31.5°N～32.5°N)出現(xiàn)一狹長(zhǎng)峰值帶，與模擬降水場(chǎng)在四川東部的強(qiáng)降水帶很好的配合，并且說(shuō)明了降水量的累積主要集中在午后。而對(duì)比實(shí)況降水來(lái)看，平均雨水混合比的狹長(zhǎng)峰值帶沒(méi)有對(duì)實(shí)際的強(qiáng)降水中心進(jìn)行很好描述，位于強(qiáng)降水中心的偏北方向，故該方案的降水模擬有待加強(qiáng)。

圖10 (a)～(d)為G-3D方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比

圖10(a)～(d)分別為G-3D方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比。對(duì)比模擬的降水場(chǎng)可以看出，除了個(gè)別地區(qū)外，G-3D模擬的平均雨水混合比的分布與降水場(chǎng)的分布差不多一致，但是比值不是很大，這能解釋G-3D方案對(duì)降水強(qiáng)度模擬偏弱。再結(jié)合實(shí)際降水場(chǎng)可以發(fā)現(xiàn)，Qr的峰值區(qū)與強(qiáng)降水落區(qū)基本重合，說(shuō)明了兩者之間的正相關(guān)關(guān)系。

圖11 (a)～(d)為T(mén)S方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比

圖11(a)～(d)分別為T(mén)S方案每間隔6小時(shí)模擬的平均雨水混合比。該方案模擬的Qr分布與降水場(chǎng)較為符合，其峰值區(qū)對(duì)應(yīng)降水場(chǎng)的強(qiáng)降水中心，能夠很好地說(shuō)明降水量與Qr的關(guān)系。對(duì)比降水實(shí)況可以看出，Qr峰值區(qū)與強(qiáng)降水區(qū)基本吻合，當(dāng)Qr≥0.5kg/kg時(shí)，對(duì)應(yīng)位置實(shí)況降水量均在100mm以上，個(gè)別地區(qū)甚至達(dá)到200mm。

3.2.2 云水混合比分析

圖12(a)～(d)分別為KF方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比，該方案模擬的平均云水混合比的分布圖與平均雨水混合比的混合比峰值區(qū)以及降水模擬場(chǎng)強(qiáng)降水落區(qū)基本一致，可以通過(guò)峰值區(qū)預(yù)計(jì)降水場(chǎng)中的強(qiáng)降水中心。同時(shí)，再將其與實(shí)況降水圖進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)云水混合比高的區(qū)域，降水量也是相對(duì)較多的。

圖12 (a)～(d)為KF方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比

圖13 (a)～(d)為BMJ方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比

圖13(a)～(d)分別為BMJ方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比。該方案對(duì)Qc的模擬與Qr的模擬非常相似，從分布的走向到峰值區(qū)的位置，它能很好地表達(dá)Qc與Qr兩者是相關(guān)聯(lián)的，是六種參數(shù)方案中模擬效果較好的一種。再結(jié)合實(shí)際降水場(chǎng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Qc≥0.2kg/kg，24小時(shí)內(nèi)的實(shí)際降水累積量達(dá)到100mm，強(qiáng)降水中心降水量達(dá)到200mm，這對(duì)云水混合比與實(shí)際降水量的關(guān)系進(jìn)行了很好說(shuō)明，可以看出成正比例關(guān)系。

圖14(a)～(d)分別為GD方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比。將該方案模擬云水混合比分布圖、雨水混合比分布圖以及降水圖結(jié)合起來(lái)看，當(dāng)Qc≥0.2kg/kg時(shí)，Qr≥0.4kg/kg，降水累積量達(dá)100mm，可以發(fā)現(xiàn)Qc、Qr以及降水量均是呈正比關(guān)系。再結(jié)合實(shí)際降水場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，云水混合比的高值區(qū)對(duì)應(yīng)著實(shí)際降水區(qū)域的強(qiáng)降水中心。

圖15(a)～(d)分別為SAS方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比。該方案模擬的效果在展現(xiàn)Qr與Qc的關(guān)系上非常明顯，在(105°E～107.5°E，31.5°N～32°N)范圍內(nèi)有一狹長(zhǎng)峰值帶，當(dāng) Qc≥0.2kg/kg時(shí)，相應(yīng)位置的Qr在0.5kg/kg以上，在降水模擬場(chǎng)的表現(xiàn)為強(qiáng)降水落區(qū)。結(jié)合實(shí)際降水圖對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)Qc圖上的狹長(zhǎng)峰值帶并沒(méi)有對(duì)四川東部強(qiáng)降水中心匹配，位置偏北。

圖14 (a)～(d)為GD方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比

圖15 (a)～(d)為SAS方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比

圖16 (a)～(d)為G-3D方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比

圖17 (a)～(d)為T(mén)S方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比

圖16(a)～(d)分別為G-3D方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比。該方案模擬的Qc與Qr在峰值區(qū)分布上基本吻合，其位置在降水模擬圖上對(duì)應(yīng)的是一24小時(shí)降水累積量大于100mm的強(qiáng)降水區(qū)，但由于Qc與Qr高值區(qū)較小，故模擬的降水強(qiáng)度較實(shí)況圖相比偏弱。圖4-33(a)～(d)分別為T(mén)S方案每間隔6小時(shí)模擬的平均云水混合比。對(duì)比平均雨水混合比分布發(fā)現(xiàn)，二者在范圍分布基本一致，在強(qiáng)度上Qr＞Qc，說(shuō)明雨水的水汽含量高于云水的水汽含量，從而雨水混合比更能對(duì)降水模擬場(chǎng)進(jìn)行解釋說(shuō)明。對(duì)比實(shí)況降水圖可以發(fā)現(xiàn)，Qc與Qr的峰值區(qū)能與強(qiáng)降水區(qū)域?qū)?yīng)，但還是有漏報(bào)的現(xiàn)象。

3.3 渦度場(chǎng)分析

圖18 (a)～(f)為六種方案模擬過(guò)程在300hPa高度上的渦度場(chǎng)

圖18(a)和圖19(a)分別為KF方案在2012年3日08時(shí)300hPa和850hPa高度上的渦度場(chǎng)。在300hPa高空?qǐng)D上可以看出四川地區(qū)分布了面積不等的負(fù)渦度區(qū)，其中在川東位置出現(xiàn)了最值為－40×10-6s-1的負(fù)渦度區(qū)，對(duì)應(yīng)在850hPa低空為無(wú)旋運(yùn)動(dòng)以及小范圍最值為20×10-6s-1的正渦度區(qū)，此時(shí)地面的輻合上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，在降水模擬場(chǎng)上出現(xiàn)強(qiáng)降水中心，說(shuō)明該方案的降水模擬符合降水條件的高低空配置。

圖18(b)和圖19(b)分別為BMJ方案在3日08時(shí)300hPa和850hPa高度上的渦度場(chǎng)。從850hPa低空?qǐng)D可以看出在(107°E～108.5°E，31°N～33°N)出現(xiàn)一負(fù)渦度區(qū)，且延伸至300hPa高度。在300hPa高空?qǐng)D上(104°E，30°N)處出現(xiàn)最值為－40×10-6s-1的負(fù)渦度區(qū)，對(duì)應(yīng)位置在低空?qǐng)D上則為一最值為40×10-6s-1的正渦度區(qū)，說(shuō)明該位置地面有輻合上升運(yùn)動(dòng)來(lái)補(bǔ)給降水所消耗的水汽，在降水模擬場(chǎng)則出現(xiàn)降水累積量大于100mm的強(qiáng)降水中心。

圖19 (a)～(f)為6種方案模擬過(guò)程在850hPa高度上的渦度場(chǎng)

圖18(c)和圖19(c)分別為GD方案在3日08時(shí)300hPa和850hPa高度上的渦度場(chǎng)。在四川東部地區(qū)，從850hPa低空至300hPa高空，渦度逐漸變?yōu)樨?fù)渦度，說(shuō)明高空有輻散下沉，同時(shí)高空的輻散值大于低空的輻合值，加大了地面的水汽上升運(yùn)動(dòng)，故在四川東部的模擬降水場(chǎng)出現(xiàn)了強(qiáng)降水中心。中部地區(qū)的高低空配置與東部地區(qū)相差無(wú)幾，故在中部地區(qū)的降水模擬場(chǎng)也出現(xiàn)了強(qiáng)降水中心，由于高空負(fù)渦度峰值不大，故在強(qiáng)降水中心強(qiáng)度的預(yù)報(bào)上偏弱。

圖18(d)和圖19(d)分別為SAS方案在3日08時(shí)300hPa和850hPa高度上的渦度場(chǎng)。在850hPa低空?qǐng)D上可以看出在(106.5°E，31.5°N)處出現(xiàn)了正渦度為20×10-6s-1的區(qū)域，上升至300hPa高度時(shí)為－20×10-6s-1的負(fù)渦度區(qū)，說(shuō)明在該處水汽從低空輻合上升，至高空輻散下沉，為水汽輸送提供了動(dòng)力條件，在降水模擬場(chǎng)上表現(xiàn)為一強(qiáng)降水中心。

圖18(e)和圖19(e)分別為G-3D方案在3日08時(shí)300hPa和850hPa高度上的渦度場(chǎng)。在300hPa高空?qǐng)D上于四川北部和中部均出現(xiàn)一負(fù)渦度區(qū)，說(shuō)明該地高空水汽輻散下沉，有降水活動(dòng)。由于在四川東部的降水模擬場(chǎng)有一強(qiáng)降水中心，而對(duì)應(yīng)地區(qū)高空的輻散下沉運(yùn)動(dòng)范圍不大，不能對(duì)該地的強(qiáng)降水進(jìn)行很好說(shuō)明。

圖18(f)和圖19(f)分別為T(mén)S方案在3日08時(shí)300hPa和850hPa高度上的渦度場(chǎng)。在850hPa低空?qǐng)D上，四川東部出現(xiàn)了不同大小的負(fù)渦度區(qū)，延伸至300hPa高度逐漸減小為0，說(shuō)明地面水汽逐漸有輻合上升的趨勢(shì)。同時(shí)在(106°E，32°N)處有一最值為20×10-6s-1的正渦度區(qū)，在其300hPa高空對(duì)應(yīng)為最值為－40×10-6s-1的負(fù)渦度區(qū)，該地高空有輻散下沉，低空輻合上升，不斷的為暴雨消耗的水汽提供補(bǔ)給，在降水模擬場(chǎng)形成以強(qiáng)降水中心。

4 結(jié)論

采用WRF3.4.1模式對(duì)2012年7月3日四川地區(qū)一次強(qiáng)降水過(guò)程進(jìn)行模擬研究，并得出以下結(jié)論:

(1)KF、BMJ、GD、SAS、G-3D和TS模擬的降水范圍還是普遍偏大，對(duì)四川北部的降水強(qiáng)度預(yù)報(bào)均偏強(qiáng)，存在不同程度的虛擬降水中心;在強(qiáng)降水落區(qū)的預(yù)報(bào)方面，BMJ方案、G-3D方案和TS方案均與實(shí)況相似，但都存在小范圍誤差;在強(qiáng)降水中心的強(qiáng)度預(yù)報(bào)上，六種參數(shù)方案均偏弱，相比之下，BMJ方案與TS方案略勝一籌，上述6種方案均在不同程度上出現(xiàn)虛報(bào)、漏報(bào)現(xiàn)象。

(2)根據(jù)云物理量特征分析:①云水混合比與雨水混合比的關(guān)系:云水混合比的比值越大，水汽越飽和，云雨轉(zhuǎn)化增加，從而雨水混合比的比值增大，這在BMJ方案和TS方案表現(xiàn)較明顯;②雨水混合比與降水累積量的關(guān)系:平均雨水混合比Qr與降水累積量密切相關(guān)，當(dāng)Qr的數(shù)值越大，對(duì)應(yīng)地區(qū)的降水累積量就越高，反應(yīng)出該地的降水強(qiáng)度大，因此可以通過(guò)平均雨水混合比與降水累積量正相關(guān)的關(guān)系來(lái)分析診斷降水天氣過(guò)程。

(3)當(dāng)?shù)涂諡檎郎u度區(qū)時(shí)，低空輻合，有水汽上升，同時(shí)高空又為負(fù)渦度區(qū)，水汽輻散下沉，如此往復(fù)循環(huán)，形成降水，降水量逐漸增加生成強(qiáng)降水中心。特別地，當(dāng)高空輻散值大于低空輻合值時(shí)，加強(qiáng)了水汽的上升運(yùn)動(dòng)，使水汽源源不斷地補(bǔ)充降水消耗，此時(shí)該地區(qū)降水強(qiáng)度大。通過(guò)分析了6種參數(shù)方案模擬降水的渦度場(chǎng)，充分驗(yàn)證了高空輻散造成的抽吸作用導(dǎo)致低層輻合的強(qiáng)烈發(fā)展，造成強(qiáng)降水的發(fā)生。

(4)通過(guò)在WRF模式中采用六種不同積云對(duì)流參數(shù)方案對(duì)四川地區(qū)降水個(gè)例進(jìn)行數(shù)值模擬并分析模擬結(jié)果，初步認(rèn)為四川地區(qū)降水模擬效果最好的積云對(duì)流參數(shù)方案是BMJ方案，其次是TS方案和KF方案。BMJ方案在模擬天氣過(guò)程中對(duì)降水落區(qū)和降水強(qiáng)度的預(yù)報(bào)最接近實(shí)況，且其平均雨水混合比和平均云水混合比配合得當(dāng)。

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