尺度自适应积云对流参数化对梅雨锋强降水及中尺度动能谱的影响研究
编号:167 访问权限:仅限参会人 更新:2026-08-01 12:34:33 浏览:0次 口头报告

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摘要
在不同分辨率(尤其是公里级高分辨率)数值预报中,尺度自适应积云对流参数化(CP)对准确刻画降水及大气能量级联至关重要。目前多数尺度自适应CP工作,大致围绕消除对流面积占比假设、增强参数分辨率依赖性、以及对流质量输送与网格动力过程耦合三个方面展开。然而,不同尺度敏感方案及强度调节参数的选取如何影响降水结构与中尺度动能谱,仍缺乏系统性评估。本研究基于WRF模式,针对一次梅雨锋强降水过程,设计了15、9和3 km三种网格分辨率下、结合四种尺度敏感方案与四组对流调整时间尺度放大系数(α)的对照试验,系统评估尺度自适应CP对降水、非绝热加热及动能谱的影响。结果表明:增强CP方案的尺度敏感性在灰区分辨率下显著抑制参数化对流降水与潜热释放,且抑制程度随α增大而增强;在3 km分辨率下,当α 由1增至17.8时,CP降水占总降水比例由25%以上降至5%以下,参数化潜热贡献相应减弱。这一抑制通过微物理过程(MP)的补偿作用增强了格点尺度的潜热释放;MP热力强迫的改变对动能谱结构具有深刻调节作用:MP加热增强促进了网格尺度垂直运动,使水平动能谱(HKE)与垂直动能谱(VKE)的谱密度在高波数区均明显提升,其中HKE高波数段斜率趋近经典的−5/3,而VKE对参数化尺度敏感性的响应较HKE更为显著。研究揭示,物理上自洽的尺度自适应方案不仅需要合理的触发机制,更需精确匹配的强度调节(如对流调整时间尺度),以在灰区分辨率下维持正确的中尺度能量串联与有效分辨率。过度增强尺度敏感性虽可削弱CP虚假贡献,但若缺乏MP侧的协调补偿,将破坏动能谱的物理结构。
关键词
尺度自适应物理过程参数化,对流参数化方案,动能谱
报告人
阳向荣
副研究员 国防科技大学

稿件作者
阳向荣 国防科技大学
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    2026

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    初稿截稿日期

  • 08月12日 2026

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成都信息工程大学
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