（气象学专业论文）2008年6月一次华南暴雨过程的云分辨数值模拟分析.pdf

摘要 摘要 本文采用n c e p g d a s 资料，利用二维云分辨模式对2 0 0 8 年6 月3 日- - 8 日发生在广东、广西的华南暴雨过程进行了数值模拟，分析了暴雨过程不同阶 段的地面降水特征，并通过敏感性实验，研究了冰相过程和云辐射过程对地面 降水过程的影响。模拟结果分析表明，模式模拟的区域平均地面降水量变化趋 势与实况一致，最大降水率出现时刻和强度与实况基本吻合。根据地面降水的 发展，将暴雨过程分为初始、发展、成熟和衰退阶段进行讨论。通过地面降水 诊断方程，计算了地面降水收支情况，发现平均水汽辐合是初始、发展和成熟 阶段区域平均地面降水的主要水汽来源，平均局地大气变干和地面蒸发则是衰 退阶段平均地面降水主要来源。区域平均地面降水来自于对流云区和降水性层 状云区，且对流降水比层状降水提供了更多的区域平均地面降水。水汽辐合是 对流降水最主要的水汽来源，层状降水主要来源于从对流云区输送过来的局地 水凝物。区域平均热量收支表明，平均热辐散主要由平均潜热释放平衡，且平 均热辐散大于平均潜热释放，引起平均局地大气冷却和红外辐射冷却。 冰相敏感性实验中，无冰云辐射效应减弱了初始阶段、发展阶段的区域平 均地面降水，加强了成熟阶段、衰退阶段的区域平均地面降水，区域平均降水 的变化主要来自于对流云区。无冰云效应引起了初始阶段、发展阶段和成熟阶 段的区域平均地面降水减小，并加强了衰退阶段的区域平均地面降水，降水性 层状云区降水减少是无冰云效应地面降水减少的主要原因。热量收支表明，无 冰云辐射效应使得降水过程中红外辐射冷却减小。无冰云效应引起降水过程中 热辐散的减小。 云辐射敏感性实验表明，无云辐射效应增加了初始阶段，发展阶段和衰退 阶段的区域平均地面降水，但减小了成熟阶段的地面降水。水汽辐合的变化是 影响对流和层状降水的主要原因，进而影响区域平均地面降水。热量收支表明， 衰退阶段红外辐射冷却的增加导致水汽凝结以及与凝结有关的潜热的增加，从 而引起区域平均地面降水率的增加。初始阶段和衰退阶段水汽凝结和冻结正值 摘要 与平均潜热变化正值相一致，发展阶段和成熟阶段的水汽凝结和冻结负值与平 均潜热变化负值相一致。 关键词：云分辨模式，暴雨，降水收支，对流和层状降水，敏感性实验 a b s t r a c t t h i sp a p e l s i m u l a t e dah e a v yr a i n f a l le v e n ti ng u a n g d o n ga n dg u a n g x ip r o v i n c e o v e rs o u t h e r nc h i n af r o m3 - 8j u n e2 0 0 8w i t hat w o d i m e n s i o n a lc l o u d r e s o l v i n g m o d e lw h i c hf o r c e db yn c e p g d a sd a t a t h ep r e c i p i t a t i o nd i s t i n c t i o ni nd i f f e r e n t p h a s e sd u r i n gt h eh e a v yr a i n f a l lp r o c e s si sa n a l y z e d a n dt h ei m p a c t so fi c e m i c r o p h y s i c sa n dc l o u dr a d i a t i v ee f f e c t sa r ee x a m i n e db ya n a l y z i n gs e v e r a ls e n s i t i v e e x p e r i m e n t s t h ea n a l y s i so f 也eo u t c o m es h o w st h a tm o d e ld o m a i nm e a ns u r f a c e r a i nr a t ei nt h es i m u l a t i o ni si ng o o da c c o r d a n c ew i t l lt h eo b s e r v e dr a i nr a t e ， e s p e c i a l l yi n 也em a x i m u ms u r f a c er a i nr a t e a c c o r d i n gt ot h ed e v e l o p m e n to f r a i n f a l lp r o c e s s ，t h er a i n f a l le v e n ti sc a t e g o r i z e di n t ot h eo n s e t ，g r o w t h ，m a t u r ea n d d e c a yp h a s e s t h em o d e ld o r a a i nm e a ns u r f a c er a i n f a l lb u d g e ti sc a l c u l a t e db yt h e s u r f a c er a i n f a l le q u a t i o n t h er e s u l t ss h o wt h a tt h em e a nw a t e rv a p o rc o n v e r g e n c ei s t h em a i nw a t e rv a p o rs o u r c ef o rm o d e ld o m a i nm e a ns u r f a c er a i n f a l ld u r i n gt h eo n s e t ， g r o w t ha n dm a t u r ep h a s e s ，w h i l et h em e a nl o c a la t m o s p h e r i cd r y i n ga n ds u r f a c e e v a p o r a t i o na r et h em a i nw a t e rv a p o rs o u r c ed u r i n gt h ed e c a yp h a s e t h em o d e l d o m a i nm e a ns u r f a c er a i n f a l lc o m e s 舶mc o n v e c t i v er e g i o n sa n dr a | i n i n gs t r a t i f o r m r e g i o n s a n dc o n v e c t i v er a i n f a l lc o n t r i b u t e sm o r et ot 1 1 em o d e ld o m a i nm e a ns u r f a c e r a i n f a l lt h a ns t r a t i f o r mr a i n f a l ld o e s t h ew a t e rv a p o rc o n v e r g e n c ei st h em a i nw a t e r v a p o rs o u r c ef o rc o n v e c t i v er a i n f a l l t h eh y d r o m e t e o rc o n c e n t r a t i o ni st r a n s p o r t e d f r o mc o n v e c t i v er e g i o n st or a i n i n gs t r a t i f o r mr e g i o n s ，w h i c hi sam a j o rp r o c e s si n s u p p o r t i n gt h es t r a t i f o r mr a i n f a l l t h ed o m a i nm e a nh e a tb u d g e t ss h o wt h a tt h em e a n h e a td i v e r g e n c ei sm a i n l yb a l a n c e db yt h em e a nl a t e n th e a ta n d 也er a t eo ft h ef o r m e r i sh i g h e rt h a nt h er a t eo ft h el a t t e r , w h i c hl c a d st ot h em e a nl o c a la t m o s p h e r i cc o o l i n g a n dm e a ni n f r a r e dr a d i a t i v ec o o l i n g t h ee x c l u s i o no fi c ec l o u dr a d i a t i v ee f f e c t s r a i nr a t ed u r i n gt h eo n s e ta n dg r o w t hp h a s e s d e c r e a s e st h ed o m a i nm e a ns u r f a c e w h i l ei n c r e a s e st h ed o m a i nm e a n s u r f a c er a i nr a t ed u r i n gt h em a t u r ea n dd e c a yp h a s e s a n dt h ev a r i o u so ft h ed o m a i n m e a ns u r f a c er a i nr a t ei sm a i n l yc o m e sf r o mc o n v e c t i v er e g i o n s t h ee x c l u s i o no fi c e e l o u de f f e c t sd e c r e a s e st h ed o m a i nm e a ns u r f a c er a i nr a t ed u r i n gt h eo n s e t ，g r o w t h a n dm a t u r ep h a s e sw h i l ei n c r e a s e st h ed o m a i nm e a ns u r f a c er a i nr a t ed u r i n g 廿l e d e c a yp h a s e ，a n dt h ed e c r e a s eo ft h ed o m a i nm e a ns u r f a c er a i nr a t ei sm a i n l yd u et o t h ew e a k e n e dr a i nr a t eo v e rr a i n i n gs 仃a t i f o r mr e g i o n s t h eh e a tb u d g e t ss h o w st h a t t h ee x c l u s i o no fi c ec l o u dr a d i a t i v ee f f e c t sr e d u c e st h ei rc o o l i n ga n dt 1 1 ee x c l u s i o n o fi c ec l o u de f f e c t sr e d u c e st h eh e a td i v e r g e n c e t h ee x c l u s i o no fc l o u dr a d i a t i v ee f f e c t si n c r e a s et h ed o m a i nm e a ns u r f a c er a i n r a t ed u r i n gt h eo n s e t ，g r o w t ha n dd e c a yp h a s e sw h i l ed e c r e a s et h ed o m a i nm e a n s u r f a c er a i nr a t ed u r i n gt h em a t u r ep h a s e t h ec h a n g eo fw a t e rv 印o rc o n v e r g e n c e a f f e c t sc o n v e c t i v ea n ds t r a t i f o r mr a i n f a l l a n dt h e na f f e c t st h ed o m a i nm e a ns u r f a c e r a i nr a t e t h eh e a tb u d g e t ss h o w 也a tt h ei n c r e a s eo fd o r a a i nm e a ns u r f a c er a i nr a t e d u r i n gt h ed e c a yp h a s ei sr e l a t e dt oe n h a n c e m e n to fc o n d e n s a t i o na n da s s o c i a t e d l a t e n th e a td u et os t r e n g t h e n e dr a d i a t i v ec o o l i n g t h ep o s i t i v ed i f f e r e n c e si nd o m a i n m e a nc o n d e n s a t i o nr a t ea r ea s s o c i a t e dw i t ht h ep o s i t i v ed i f f e r e n c e si nm e a nl a t e n t h e a t i n gr a t ed u r i n go n s e ta n dd e c a yp h a s e s ，w h i l et h en e g a t i v ed i f f e r e n c e si nd o m a i n i m e a nc o n d e n s a t i o nr a t ea r ea s s o c i a t e dw i t ht h en e g a t i v ed i f f e r e n c ei nm e a nl a t e n t h e a t i n gr a t ed u r i n gg r o w t ha n dm a t u r ep h a s e s k e yw o r d s ：c l o u d - r e s o l v i n gm o d e l ，h e a v yr a i n f a l l ，r a i n f a l lb u d g e t s ，c o n v e c t i v ea n d s t r a t i f o r mr a i n f a l l ，s e n s i t i v ee x p e r i m e n t i v 学位论文独创性声明 本人郑重声明： 1 、坚持以。求实、创新一的科学精神从事研究工作。 2 、本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究 成果。 3 、本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。 4 、本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构 已经发表或撰写过的研究成果。 5 、其他同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了声明并表示 了谢意。 作者签名： 日期： 学位论文使用授权声明 本人完全了解南京信息工程大学有关保留、使用学位论文的规 定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论 文的电子版和纸质版；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制 并允许论文进入学校图书馆被查阅；有权将学位论文的内容编入有 关数据库进行检索；有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密 的学位论文在解密后适用本规定。 ， 1 型 作者签名：逝 日期： 盘! 三：巨：12 第章绪论 1 1 研究现状 第一章绪论 1 1 1 暴雨概述 暴雨是我国主要的气象灾害，由于其持续时间长，降水面积大，不仅对生产建设造成 极大的危害，而且对人民的生命财产也带来巨大威胁。暴雨常常引发洪涝，我国历史上的 洪涝灾害，几乎都是由暴雨引起的，其中1 9 9 8 年夏季长江流域持续强暴雨引发长江流域八 次洪峰，造成国家3 0 0 0 多亿元人民币的经济损失和1 0 0 0 多的人员死亡。因此加深对暴雨 过程的了解，能提高对暴雨的预报水平，有助于政府决策，大大减少社会经济损失。 由于暴雨的“突发”、“多发”及其“转折”的关键时机难以捕捉，因此暴雨的预报 非常困难n 1 。为此，气象学家对暴雨的研究高度重视，开展了大量有意义的工作口h 1 0 1 ，并 启动国家9 7 3 项目，对梅雨锋暴雨天气系统的结构以及暴雨发生发展的物理和动力机制等 进行了深入广泛的研究，并提出了梅雨锋暴雨的多尺度物理概念模型，加深了对梅雨锋暴 雨形成机理的认识1 。n 别。 1 1 2 华南暴雨研究现状 受亚洲夏季风的影响，夏季是我国暴雨频发的季节。华南是我国的一个季节性雨带， 其中华南前汛期降水是华南降水的主要部分，降水开始于4 月初，在6 月份达到最大。华 南前汛期每年平均有1 9 场暴雨，其中6 月最多。暴雨一般持续l 一3 天，持续时间越长降 水强度越大，广东省暴雨持续天数和强度均比广西、福建大，特别在广东沿海地区，平均 2 4 天的暴雨量可达8 0 0 - - 1 0 0 0 毫米，华南前汛期的夜雨现象也非常明显，一般从2 3 时 到清晨5 时降水量最大。 之前的许多工作已经研究了南半球冷空气活动、越赤道气流、热带季风与水汽输送对 华南暴雨的影响。丁一汇等即通过研究东亚季风，发现越赤道气流是东亚季风环流的主要 组成部分，索马里越赤道气流是南亚季风的主要系统。王继志等n 指出，澳洲过赤道气流 是南亚季风的重要组成部分，对我国夏季季风降水有直接影响。k r i s h n a m u r t i 等n 5 3 指出，来 自阿拉伯海的赤道西风经印度、中南半岛可作用于华南地区。t a o 等n 6 1 提出了东亚季风系 第一章绪论 统的概念，并指出梅雨锋系统是东亚季风系统的重要组成部分。s i m m o n d s 等n 刀指出，东南 亚和印度季风环流分别从南海和孟加拉湾带来了丰富的水汽，并输送到中国东南部。 最近的研究主要集中在与华南暴雨发展有关的云微物理过程。王鹏云等n 8 1 使用含有对 湿物理过程显式方案的高分辨非静力平衡中尺度数值模式m m 5 ，模拟研究了1 9 9 8 年5 月 2 3 到2 4 日自粤北移向南海海岸的冷锋及锋前对流云团造成的华南暴雨中的云物理过程。 结果表明，对流形成的具有冰相参加的冷云过程是华南暴雨形成发展的主要云物理过程， 且当对流较弱时，只有水相而无冰相的暖云过程只造成范围虽大但强度较弱的降水。l o u 等n 钉利用显式双参数微物理过程的9 中尺度非静力平衡模式，对福州市的一次暴雨过程进 行了数值模拟，并指出凝结对水成物和大气温度的贡献占最主要位置，降水过程以暖雨过 程开始，随后出现霰融化成雨滴并通过碰并云滴增长的冷雨过程。 1 1 3 云分辨模式研究现状 云分辨模式作为一种工具，主要用来研究地面降水的发展过程及其影响因子，并用以 了解云和降水的微物理特征。在g a t e 啪瑚1 ，t o g ac o a r e ，a r m 1 ，s c s m e x m m 5 1 中，观测数据很好的验证了云分辨模式的模拟结果。云分辨模式也应用于中国暴雨事件。 x u 等晗们利用二维云分辨模式模拟了2 0 0 4 年6 月湖南暴雨过程，结果显示，模拟的地面降 水率和雷达反射率与观测有很好的一致性，并进一步分析地面降水过程的物理成因，得出 水汽辐合提供了初始阶段的局地水汽生成以及成熟阶段的地面降水率，而水汽辐合的减弱 造成了衰退阶段地面降水率的减小。w a n g 等心钉运用二维云分辨模式模拟了强热带风暴“碧 利斯”登陆造成的暴雨，结果表明，在水汽辐合相同的情况下，1 5 日一1 6 日区域平均地面 降水率的增加源于1 5 日局地大气变湿变为1 6 日局地大气变于。 地面降水诊断方程对从定量角度研究地面降水过程有着及其重要的作用。g a o 等啪1 通 过消除水汽方程和云方程中的云微物理项，得到了一个地面降水诊断方程，从而将与降水 有关的大气中水汽和云的演变过程在同一框架下定量的分析研究。c u i 等啪1 运用地面降水诊 断方程，研究了地面蒸发在地面降水过程中的作用，并指出地面蒸发主要从非降水区中抽 出水汽，并将水汽从非降水区输送到降水区，且地表温度不影响地面蒸发在降水过程中的 作用。g a o 掣矧运用二维云分辨模式对t o g ac o a r e 实验进行了数值模拟，研究了热带深 对流降水系统以及强、弱的大范围上升运动对对流和层状区域的影响，并发现大尺度强迫 并不影响对流降水，而强的上升运动比弱的上升运动产生了更多的层状降水。c u i 等1 1 利用 地面降水诊断方程研究了热带对流和层状降水的日变化，发现相比与下午，早上的水汽辐 2 第一章绪论 合产生了更多的对流降水，水汽辐合和局地水汽丢失产生了更多的层状降水。p i n g 等口都利 用地面降水诊断方程分析了冰云辐射和冰云微物理对热带对流和层状降水每日变化的影 响，发现无冰云辐射效应加强了上午和晚上的对流降水，减小了下午的对流降水，无冰微 物理效应减小了早上的对流和层状降水，加强了下午和晚上的对流和层状降水。崔晓鹏m 1 利用一套2 1 天长度的热带云分辨尺度模拟资料，计算并分析了地面降水诊断方程中的各项 因子，结果表明，若水汽辐合与局地大气交干共存，则产生强降水；若存在水汽辐合但局 地大气增湿或者存在水汽辐散但局地大气变干，则引起中等强度降水；若水汽辐散与局地 大增湿共存，则造成弱降水。 冰云通过冰云微物理过程以及与之相关的辐射过程释放的能量，改变大气湿度和热量 变化，进而影响热带对流系统的发展。g r a b o w s k i 等m m 5 3 通过二维云分辨模式模拟发现， 相比与有冰云微物理过程的对流系统，无冰云微物理对流系统会产生更小的层状分量，更 快的增值速度，以及更短的生命周期。t a o 等啪1 研究了冰云微物理对大尺度循环的影响， 并发现有冰云和无冰云都产生了相似的对流系统增值速度和生命周期。【j l l 等瞪 利用开放 侧边界条件的云分辨模式模拟了热带飑线，结果显示，在较弱的不稳定环境下，无微物理 过程比有微物理过程产生了更弱和更小的有组织对流系统，而在较强的不稳定条件下冰云 微物理对系统尺度结构有重要影响，从而说明在环境热力作用在调节冰对热带对流系统作 用中有重要作用。g a o 掣蚓利用二维云分辨模式研究了冰微物理对热带大气的作用，其中 大尺度垂直速度强迫来自t o g ac o a r e 实验数据，发现无冰微物理效应比有冰微物理效 应产生了更多的云水以及更少的地面降水率，无冰微物理效应产生了温度冷偏差以及大气 湿偏差。p i n g 等口钔利用无大尺度垂直速度强迫的二维云分辨模式，研究了冰云辐射和冰云 微物理效应对热带平衡态的影响，结果表明，与g a o 等啪。的研究相同，无冰云微物理效应 产生了更多的云水和温度冷偏差，但产生了大气干偏差。 云辐射效应对地面降水有着重要的影响。t a o 等1 分别对中纬度和热带飑线进行模拟， 结果发现红外辐射冷却能增加1 4 和3 1 的地面降水率。f u 等h 玎研究了热带飑线云团的 辐射对流相互作用，发现晴空红外冷却增加了1 5 的地面降水率，但是由砧卷云引起的红 外冷却率减小降低了1 0 的地面降水率。s u i 等m 儿n 3 通过模拟热带海洋对流日变化云辐射 过程，发现夜间的红外辐射冷却减小了饱和比湿，并引起夜间降水高峰的出现。g a o 和l i 1 发现，区域平均地面降水率的显著增加与无云辐射效应有关。l i 等h 钉通过敏感性实验研究 了降水辐射相互作用对热带热力学和云特性的影响，结果表明无降水辐射相互作用引起了 很明显的温度变冷和水汽干偏差。g a o h 8 1 利用二维云分辨模式研究了冰云和水云辐射效应 3 第一章绪论 对热带平衡态的影响，结果表明，水云辐射效应对平衡态的影响很小：较冷的空气加强了 海气通量交换，并降低了大气保留水汽的能力，导致出现更大的地面蒸发和更干的空气。 l i 等h 研究了热带对流和热力学状态对不同大尺度强迫的响应，发现太阳辐射计算中，云 单体散射特性修正参数化方案在对流层上层产生了更多的太阳辐射加热，在对流层中下层 产生了更少的加热：垂直温度分布的变化稳定了环境，同时产生更少的层状云，并进一步 通过云红外相互作用达到稳定，云微物理过程参数化方案的修订产生了更多的冰云。 1 2 本文的研究目的和内容 之前的许多云分辨模式研究主要集中在热带海洋，但这些理论是否适用于华南暴雨过 程还需要进一步的模拟和验证。本文利用n c e p g d a s 资料和二维云分辨模式，模拟了2 0 0 8 年6 月上旬发生在广东、广西的一次华南暴雨过程，通过计算地面降水诊断方程和热量方 程中各个物理项，分析了各个物理过程对地面降水的贡献。同时设计了冰云辐射敏感性实 验( c n 瓜) 、冰云敏感性实验( c n 蛆) 和云辐射敏感性实验( c n c r ) ，通过与控制实验 的对比计算和分析，了解各个敏感项对地面降水过程的影响。 4 第一章绪论 参考文献 1 倪允琪等长江中下游梅雨锋暴雨野外科学实验北京：气象出版丰土2 0 0 4 ，2 1 0 p p 2 陶诗言中国之暴雨北京：科学出版社1 9 8 0 ，2 2 5 p p 3 丁一汇1 9 9 1 年江淮流域持续性特大暴雨研究北京：气象出版祉1 9 9 3 ，2 5 5 p p 4 周晓平，赵思雄，张宝严梅雨锋上中尺度低压发生的数值模拟实验大气科 学，1 9 8 4 ，8 ：3 5 3 - 3 6 1 5 胡志晋，何观芳积雨云微物理过程的数值模拟( 一) 微物理模式气象学报，1 9 8 7 ， 4 5 ：2 3 - 3 0 6 黄美元，洪延超，吴玉霞，等梅雨锋云系和降水的若干研究大气科学，1 9 8 7 ， 1 1 ：2 3 3 0 7 郭学良，黄美元，徐华英，等层状云降水微物理过程的雨滴分档数值模拟大气科学， 1 9 9 9 ，2 3 ：7 4 5 7 5 2 8 刘奇俊，胡志晋，周秀骥显式云降水方案及其对暴雨和云的模拟( i i ) 暴雨和云的模拟 应用气象学报，2 0 0 3 1 4 ：6 8 - 7 7 9 胡朝霞，雷恒池，郭学良，等降水性层状云系结构和降水过程的观测个例与模拟研究 大气科学，2 0 0 7 ，3 1 ：4 2 5 4 3 9 1 0 高守亭，孙建华，崔晓鹏暴雨中尺度系统数值模拟与动力诊断研究大气科学，2 0 0 8 ， 3 2 ：8 5 4 8 6 6 1 1 赵思雄，陶祖任，孙建华等长江流域梅雨锋暴雨机理的分析研究北京：气象出版社 2 0 0 4 ，2 81 p p 1 2 伍荣生，高守亭，谈哲敏等锋面过程域中尺度扰动北京：气象出版社2 0 0 4 ，1 6 8 p p 1 3 丁一汇，村上胜人亚洲季风北京：气象出版社，1 9 9 4 ，2 6 3 p p 1 4 王继志，李麦村源于澳洲过赤道气流与中国夏季风环流与降水大气科学，1 9 8 2 ， 6 ( 1 ) ：1 - 1 0 【15 】k r i s h n a m u r t it n n u m 耐c a ls i m u l a t i o i lo ft h es o m m ij e t j a t m o s s c i ，1 9 7 6 ， 3 3 ：2 3 5 0 - 2 3 6 2 16 】t a os h i y e n ，d i n gy i h u i o b s e r v a t i o n a le v i d e n c eo ft h ei n f l u e n c eo ft h eq i n g h a i x i z a n g ( t i b e t ) p l a t e a uo nt h eo c c u l t e n c eo f h e a v y r a i na n ds e v e r ec o n v e c t i v es t o r m si nc h i n a b u l l a l l a e i m e t e o r s o c ，19 81 ，6 2 ：2 3 3 0 【17 】s i m m o n d s ，i ，d b i ，p h o p e ，a t m o s p h e r i cw a t e rv a p o rf l u xa n di t sa s s o c i a t i o nw i t hr a i n f a l l 5 第一章绪论 o v e rc h i n ai ns u m n l e r j c l i m a t e ，1 9 9 9 ，1 2 ：1 3 5 3 - 1 3 6 7 【1 8 王鹏云，阮征，康红文华南暴雨中云物理过程的数值研究应用气象学报，2 0 0 2 ，1 3 ： 7 8 - 8 7 【1 9 l o u ，x ，z h u ，ys h ie ta 1 n u m e r i c a ls i m u l a t i o i l so fah e a v yr a i n f a l lc a s ei ns o u t hc h i n a a d v a t m o s s c i ，2 0 0 3 ，2 0 ：1 2 8 1 3 8 2 0 】x u , i c - m ，a n dd a r a n d a l l e x p l i c i ts i m u l a t i o no fc u m u l u se n s e m b l e sw i t ht h eg a t e p h a s e d a t a ：c o m p a r i s o nw i t h0 b s e r v a t i o n s ，j a t m o s s c i ，1 9 9 6 ，5 3 ：3 7 1 0 - 3 7 3 6 【2 1 】c r r a b o w s l d ，w w ，x w u ，a n dm w m o n c r i e f f c l o u d - r e s o l v i n gm o d e lo ft r o p i c a lc l o u d s y s t e m sd u r i n gp h a s e o fg a t e p a r ti ：t w o d i m e n s i o n a le x p e r i m e n t s j a t m o s s c i ， 1 9 9 6 ，5 3 ：3 6 8 4 - 3 7 0 9 【2 2 】w u ，x ，w w g r a b o w s l d ，a n dm w m o n c r i e f f l o n g - t e r me v o l u t i o no fc l o u ds y s t e m si n t o g ac o a r ea n dt h e i ri n t e r a c t i o n sw i t hr a d i a t i v ea n ds u r f a c ep r o c e s s e s p a r ti ： t w o d i m e n s i o n a lc l o u d - r e s o l v i n gm o d e l ，j a t m o s s c i ，1 9 9 8 ，5 5 ：2 6 9 3 2 7 1 4 【2 3 】x u , i c - m ，r t c e d e r v c a l l ，a n dl j d o n n e r , e ta 1 a ni n t e r c o m p a r i s o no fc l o u dr e s o l v i n g m o d e l sw i t l lt h ea t m o s p h e r i cr a d i a t i o nm e a s u r e m e n ts r u n m c t1 9 9 7i n t e n s i v eo b s e r v a t i o n p e r i o dd a t a q u a r t j r o y m e t e o r s o c ，2 0 0 2 ，1 2 8 ：5 9 3 6 2 4 【2 4 】t a o ，w - k ，c - l s h i e ，a n dj s i m p s o n ，e ta 1 c o n v e c t i v es y s t e m so v c i t h es o u t hc h i n as e a ： c l o u dr e s o l v i n gm o d e ls i m u l a t i o n s j a t m o s s c i ，2 0 0 3 ，6 0 ：2 9 2 9 - 2 9 5 5 【2 5 】w a n g ，j - j ，x l i ，a n dl c a r e y e v o l u t i o n ，s t r u c t u r e ，c l o u dm i c r o p h y s i c a la n ds u r f a c e r a i n f a l l p r o c e s s e so fam o n s o o nc o n v e c t i o nd u r i n gt h es o u t hc h i n as e am o n s o o n e x p e r i m e n t j a t m o s s c i ，2 0 0 7 ，6 4 ：3 6 0 - 3 8 0 2 6 】x u ，x ，ex u ，a n db l i ac l o u d - r e s o l v i n gm o d e l i n gs t u d yo fat o r r e n t i a lr a i n f a l le v e n to v e r c h i n a j g e o p h y s r e s ，2 0 0 7 ，1 1 2 ：d 1 7 2 0 4 ，d o i ：1 0 1 0 2 9 2 0 0 6 j d 0 0 8 2 7 5 【2 7 w a n g ，d ，x l i ，a n dw 一kt a o ，e ta 1 t o r r e n t i a lr a i n f a l lp r o c e s s e sa s s o c i a t e dw i t hal a n d f a l l o fs e v e r et r o p i c a ls t o r mb i l i s ( 2 0 0 6 ) ：at w o - d i m e n s i o n a lc l o u d - r e s o l v i n gm o d e l i n gs t u d y a t m o s r e s 2 0 0 9 ，9 1 ：9 4 1 0 4 2 8 】g a o ，s ，x c u i ，a n dyz h u ，e ta 1 s u r f a c er a i n f a l lp r o c e s s e sa ss i m u l a t e di nac l o u d r e s o l v i n gm o d e l ，j g e o p h y s r e s ，2 0 0 5 ，1 1 0 ：d 1 0 2 0 2 ，d o i ：1 0 1 0 2 9 2 0 0 4 j d 0 0 5 4 6 7 【2 9 】c u i ，x ，a n dx l i r o l eo fs u r f a c ee v a p o r a t i o ni ns u r f a c er a i n f a l lp r o c e s s e s j g e o p h y s r e s 2 0 0 6 ，l1l ：d 1 7 11 2 ，d o i ：1 0 1 0 2 9 2 0 0 5 j d 0 0 6 8 7 6 3 0 g a o ，s ，a n dx l i r e s p o n s e so ft r o p i c a ld e e pc o n v e c t i v ep r e c i p i m t i o ns y s t e m sa n dt h e i r a s s o c i a t e dc o n v e c t i v ea n ds t r a t i f o r mr e g i o n st ot h el a r g e s c a l ef o r c i n g q u a r t j r o y m e t e o r s o c ，2 0 0 8 ，1 3 4 ：2 1 2 7 2 1 4 1 【31 】c u i ，x ac l o u d - r e s o l v i n gm o d e l i n gs t u d yo fd i u r n a lv a r i a t i o n so ft r o p i c a lc o n v e c t i v ea n d 6 第一章绪论 s t r a t i f o r mr a i n f a l l j g e o p h y s r e s ，2 0 0 8 ，1 1 3 ：d 0 2 1 1 3 ，d o i ：1 0 1 0 2 9 2 0 0 7 j d 0 0 8 9 9 0 【3 2 p i n g ，e ，a n dz l u o m i c m p h y s i c a la n dr a d i a t i v ee f f e c t so fi c ec l o u d so nd i u r n a lv a r i a t i o n s o ft r o p i c a lc o n v e c t i v ea n ds t r a t i f o r mr a i n f a l l a t m o s r e s ，2 0 0 9 ，9 3 ：8 6 2 - 8 7 3 【3 3 崔晓鹏地面降水诊断方程对降水过程的定量诊断大气科学，2 0 0 9 ，3 3 ：3 7 5 3 8 7 【3 4 g r a b o w s k i ，m w m o n e r i e f f l a r g e - s c a l eo r g a n i z a t i o no ft r o p i c a lc o n v e c t i o ni n t w o - d i m e n s i o n a le x p l i c i tn u m e r i c a ls i m u l a t i o n s q u a r t j r o y m e t e o r s o c ，2 0 0 1 ， 1 2 7 ：4 4 5 4 6 8 【3 5 】g r a b o w s k i ，w w i m p a c to fi c em i c r o p h y s i c so nm u l t i s c a l eo r g a n i z a t i o no ft r o p i c a l c o n v e c t i o ni nt w o - d i m e n s i o n a lc l o u d - r e s o l v i n gs i m u l a t i o n s q u a r t j r o y m e t e o r s o c ， 2 0 0 3 ，1 2 9 ：6 卜8 1 【3 6 】t a o ，w - 艮，a n dj s i m p s o n m o d e l i n gs t u d yo fat r o p i c a ls q u a l l - t y p ec o n v e c t i v el i n e j a t m o s s c i ，19 8 9 ，4 6 ：17 7 - 2 0 2 3 7 】l i u ，c ，a n dm w m o n c r i e f f d y n a m i ci n f l u e n c eo f m i c r o p h y s i c si nt r o p i c a ls q u a l ll i n e s ：a n u m e r i c a ls t u d y m o n w e a r e v ，1 9 9 7 ，1 2 5 ：2 1 9 3 2 2 1 0 【3 8 】g a o ，s ，l r a n ，a n