山西冬季降雪云微结构的飞机观测和数值模拟

湿度梯度
在降雪云中，湿度梯度也较大，尤其是在云 层底部。这主要是由于云层底部的水滴或雪 花在凝结或融化过程中释放或吸收的水汽对 周围空气产生影响，导致湿度梯度增大。
风场分布特征分析
风场分布
通过对模拟结果进行风场分析，可以发现降雪云中的 风速和风向具有明显的特征。在云层顶部，风速较大 ，随着云层的加深，风速逐渐减小。这主要是由于云 层中的水滴或雪花在凝结或融化过程中会对周围空气 产生阻力，导致风速减小。此外，在降雪云中，风向 也具有一定的变化规律，这主要是由于云层中的水滴 或雪花在凝结或融化过程中会对周围空气产生影响， 导致风向发生变化。
研究内容
本研究将利用飞机观测设备和技术，对山西冬季降雪云进行观测，获取云微结构数据。同时，将利用数值模拟方 法对云微结构进行模拟和分析，探究降雪云的形成机制和微结构特征。
02
山西冬季降雪云微结构观测
观测方法与设备
观测方法
飞机观测、云微结构观测
观测设备
红外相机、多普勒雷达、粒子测量系统
观测数据收集与处理
03
数值模拟方法与模型建立
数值模拟方法选择
有限体积法
采用有限体积法对流场进行离散，能够处理复杂的边 界条件和流动结构。
有限差分法
有限差分法是一种常用的数值模拟方法，适用于解决 偏微分方程。
有限元法
有限元法能够处理复杂的几何形状和边界条件，但计 算量较大。
模型建立与参数设置
01
02
03
气象模型
建立气象模型，包括大气 层结、风场、温度场等参 数的设置。
国内研究
国内学者在降雪云微结构方面也开展了大量研究。例如，利用气象观测数据和数 值模拟方法，对华北地区降雪天气进行了分析，并对云微结构进行了模拟和预测 。
研究目标与内容
研究目标
本研究旨在通过对山西冬季降雪云的微结构进行飞机观测和数值模拟，深入探究降雪云的微结构特征和形成机制 ，提高对降雪天气的理解和预报能力。
对数值模拟结果进行分析，揭示 山西冬季降雪云微结构的特征和 形成机制。
04
山西冬季降雪云微结构数值模 拟结果分析
温度场分布特征分析
温度场分布
通过对模拟结果进行温度场分析，可以 发现降雪云中的温度分布具有明显的特 征。在云层顶部，温度较低，随着云层 的加深，温度逐渐升高。这主要是由于 云层中的水滴或雪花在凝结或融化过程 中会释放或吸收潜热，导致温度发生变 化。
对数值模型进行进一步的改进和Байду номын сангаас化，提高模拟的准确性 和可信度。
对未来研究的展望
01
未来研究方向
02
深入研究降雪云微结构与大气环流、气象要素之间的相互作用机制。
03
利用更高分辨率的观测数据和更精确的数值模型，对降雪云的微结构 进行更深入的研究。
04
将研究成果应用于气象预报和气候变化研究，提高预测的准确性和可 信度。
风场梯度
在降雪云中，风场梯度也较大，尤其是在云层底部。这 主要是由于云层底部的水滴或雪花在凝结或融化过程中 会对周围空气产生阻力，导致风场梯度增大。此外，在 降雪云中，风向的变化也会导致风场梯度的变化。
05
飞机观测与数值模拟结果对比 分析
观测数据与模拟结果对比分析
观测数据与模拟结果的一 致性
通过对比观测数据和数值模拟结果，可以发 现两者在云微结构特征上具有一定的相似性 ，如云层的厚度、云滴的浓度和粒径等。
山西冬季降雪云微结构的飞 机观测和数值模拟
汇报人： 2023-12-21
目录
• 引言 • 山西冬季降雪云微结构观测 • 数值模拟方法与模型建立 • 山西冬季降雪云微结构数值模
拟结果分析 • 飞机观测与数值模拟结果对比
分析 • 结论与展望
01
引言
研究背景与意义
背景
降雪是影响中国华北地区的重要天气现象，而山西是华北地区的重要省份之一 。了解降雪云微结构对于提高天气预报准确率和气象灾害防御具有重要意义。
THANKS
谢谢您的观看
对比误差
由于观测数据和数值模拟 结果在处理和分析过程中 可能存在误差，导致两者 之间的对比误差。
改进措施建议
提高观测设备的精度和稳定性
01
通过改进观测设备的设计和制造工艺，提高观测数据的精度和
稳定性。
完善数值模拟方法和模型参数
02
通过改进数值模拟方法和模型参数的确定方法，提高模拟结果
的准确性和可靠性。
数据收集
收集了冬季降雪云微结构的飞机 观测数据，包括温度、湿度、风 速、压力等参数
数据处理
对观测数据进行预处理，如数据 筛选、校准和插值等，以去除异 常值和补充缺失数据
降雪云微结构特征分析
云微结构特征
分析了降雪云微结构中的粒子尺寸分 布、密度和含水量等特征
粒子相态与降水机制
探讨了粒子相态变化与降水机制的关 系，以及不同降水类型对应的云微结 构特征
意义
通过对山西冬季降雪云微结构的观测和模拟，有助于提高对降雪天气的理解和 预报能力，为气象服务提供科学依据。
国内外研究现状
国外研究
国外学者利用先进的观测设备和技术，对降雪云的微结构进行了大量研究。例如 ，利用飞机观测、雷达观测和卫星观测等方法获取云微结构信息，并利用数值模 拟方法对云微结构进行模拟。
数值模拟结果与观测结果较为一致， 表明我们所采用的数值模型能够较好 地模拟降雪云的微结构。
研究不足之处及改进方向建议
研究不足之处
改进方向建议
观测数据的时间和空间分辨率有待进一步提高，以便更准 确地描述降雪云的微结构特征。
数值模型中某些参数的设置可能不够精确，需要进一步优 化和调整。
增加观测数据的数量和种类，提高观测的精度和可靠性。
加强观测数据和数值模拟结果的对比分析
03
通过对观测数据和数值模拟结果的对比分析，找出两者之间的
差异和原因，为改进观测和模拟方法提供依据。
06
结论与展望
研究结论总结
通过对山西冬季降雪云的微结构进行 飞机观测和数值模拟，我们得到了以 下结论
在不同的气象条件下，降雪云的微结 构特征存在明显的差异。
降雪云中的水凝物粒子主要呈片状或 柱状结构，且随着高度的增加，粒子 的形状逐渐变得不规则。
云微结构模型
建立云微结构模型，包括 云滴、冰晶、雨滴等微粒 的生成、增长、转化等过 程的模拟。
参数设置
根据实际观测数据和物理 规律，设置模型参数，如 湍流参数、辐射参数等。
数值模拟结果输出与验证
01
结果输出
将数值模拟结果输出为云微结构 、温度场、风场等参数的分布图 。
结果验证
02
03
结果分析
将数值模拟结果与实际观测数据 进行比较，验证模型的准确性和 可靠性。
VS
温度梯度
在降雪云中，温度梯度较大，尤其是在云 层底部。这主要是由于云层底部的水滴或 雪花在凝结或融化过程中释放或吸收的潜 热对周围空气产生加热或冷却作用，导致 温度梯度增大。
湿度场分布特征分析
湿度场分布
通过对模拟结果进行湿度场分析，可以发现 降雪云中的湿度分布具有明显的特征。在云 层顶部，湿度较低，随着云层的加深，湿度 逐渐升高。这主要是由于云层中的水滴或雪 花在凝结或融化过程中会释放或吸收水汽， 导致湿度发生变化。
观测数据与模拟结果的差 异性
尽管观测数据和数值模拟结果具有一定的相 似性，但两者之间也存在一定的差异性，如
云层的分布、云滴的形状和结构等。
误差来源分析
观测误差
由于观测设备本身的限制 和观测环境的影响，可能 导致观测数据的误差。
模拟误差
由于数值模拟方法的局限 性和模型参数的不确定性 ，可能导致模拟结果的误 差。