WRF中地形重力波参数化方案在一次华南暖区暴雨形成机制分析中的应用
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１ 天 气 形 势 分 析
暴雨过 程 发 生 前， ６月 ５ 日 １ ： ０（ ｌ ） ４ ０ 图 ａ ，
国 家 重 点 基础 研 究 发 展 规 划 项 目（ ｏ ２ ０ Ｃ ４ １ ０ ） 国 家 自然 科 学 基 金项 目（０ ７ ０ ３ ４ ９ ５３ ）共 同 资 助 Ｎ ．０９ Ｂ ２５３、 ４ ７ ５ ３ 、０ ７０ ７ 作 者 简介 ： 蕾 ， ，９ ７年 生 ， 士研 究 生 。 究 方 向 中 尺度 气 象 学 和 数 值模 拟 ， ｍａ ：ｍｉ ｌ ｌ ＠ １ ３ ｃ ｒ 刘 女 １８ 硕 研 Ｅ ｉｓ ｌ ｉ ｅ ｌ ｅ ｕ ｉ ６ ．ｏ ｎ
引 言
的改善 呢？这 方面 的研 究 还 比较少 ， 该方 案 对 山 区 暴 雨 的影响 如何是 本文研 究 的重点 。 ２０ ０ ８年 ６月 ５ ７日， 东 省 出现 了入 讯 以来 — 广 范 围最 广 ， 度最 强的暴 雨天气 过程 ， 强 全省 因强 降雨
华 南 地 处低 纬 度 ， 以南 岭 山脉 和 武夷 山脉 为 北
２０ ０ ８年 ６月 ６日 １ ：０的 每 ６ ｈ 次 的 Ｎ Ｅ ２Ｏ 一 Ｃ Ｐ分 析 资 料 （ 水平 分辨 率 为 １ ×１） 分 ３ 。 。积 ６ ｈ对 发 生在 云 雾 山东 南 侧
暴 雨 过 程进 行 模 拟 ， 过 与 实 况 对 比分 析后 得 出 ： 模 式 中 考 虑 了 ＧＷＤ 参 数 化 方 案 的 敏 感 性 试 验 较 好 地 模 拟 了 通 ① Ｏ 广 东 阳 江 地 区 强 降水 的 中心 和强 度 ， 现 了暴 雨 过程 中 大 尺 度 环 流 形 势 及 其 演 变 状 况 ， 功 地 复 制 了 中 尺 度 低 涡 再 成 的 位 置 及 移 向 ， 末 考 虑 此 方 案 的 控 制 试 验 没 能模 拟 出 此 次 暴 雨 ， 在 中 心 位 置 和 降 水 强 度方 面 都 与 实 况 差 别 较 而 其 大 。② Ｇ ＷＤＯ参 数 化 方 案 的引 入 有 效 地 减 少 由地 形 引 起 的 对 流层 中层 纬 向风 的偏 差 ， 比较 合 理 地 模 拟 出了 地 形 对 气 流 的 影 响 ， 而使 山 区暴 雨 的模 拟 效 果 更 接 近 于 实 况 。 ③ 由试 验 得 出 ， 形重 力 波 拖 曳 可 以使 能量 在 中层 辐 散 ， 从 地 导 致 垂 直 上 升 运 动 加 强 并 使 降 水 加 强 和 降水 的范 围相 对 集 中 ， 是本 次特 大 暴 雨 产 生 的 主 要 原 因 。 关 键 词 华 南 暴 雨 Ｇ Ｄ Ｗ Ｏ参 数化 方 案 数 值 模 拟 地 形
摘 要 华 南 地 形 复 杂 多 变 ， 地 强 对 流 天 气 频 繁 发 生 又 难 于 预 报 。要 准确 模 拟 华 南 地 区 的 降 水 情 况 必 须 考 虑 地 形 局 的影 响 。 以发 生 在 云 雾 山 东 南 侧 一 次 暖 区 暴 雨 过程 为例 ， 讨 中 尺 度 ＷＲＦ ． 探 Ｖ３ １版本 中 新 增 加 的地 形 重 力 波 拖 曳 （ Ｗ Ｄ 参 数 化 方 案 对 山 区暴 雨 的模 拟 能 力 ， 及本 次暴 雨 的形 成 机 制 。数 值 试 验利 用 ２ ０ 年 ６月 ５ 日 ０ ：０至 Ｇ Ｏ） 以 ０８ ００
界 ， 接 云贵高原 ， 内 Βιβλιοθήκη Baidu地 和丘 陵 约 占到 ８ ． ， 西 境 ３１
地形 复杂 多变 ｌ 。地形 对 于局地暴 雨发 生发 展及 其 １ ］ 中心强度 和 落 区 的重 要 作 用 已得 到广 泛 认 同［ ］ ２ 。
受灾 的有河 源 、 惠州 、 尾 、 汕 中山 、 阳江 、 名 、 茂 云浮共
第 ４ Ｏ卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ４月
气 象
科
技
Ｖ ｏ．４ Ｎ Ｏ １ ０． ．２ Ａｐｒ ２ ２ ． ０１
Ｍ ＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＣＩ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨ ＮＯＬＯＧＹ
ＷＲ Ｆ中地形重 力波参数化方案在一次华南暖区 暴 雨 形成 机 制 分析 中 的 应 用
风偏 差 （ ｓｅｌ ｂａ ）” “ 极 （ｏｄ ｐ ｌ）” ｗｅｔｒ ｉｓ 和 冷 ｙ ｃｌ ｏｅ 问 题＿ 。然而 中尺度 ＷＲ ８ Ｆ模 式 中新增 加 的地 形重 力 波拖 曳参数 化方 案是否对 短期 数值模 拟也 有很好
并分析 本次 特大暴 雨过 程的形成 机 制 。
２０ ０ ９年 ４月发 布 的 ＷＲ ３ １版 本 引入 了地 形重 力 Ｆ．
波拖 曳（ ＧＷＤ 参数 方 案 ， 为其 版本 更 新 的一 大 Ｏ） 作 亮 点 。从 以往文 献 看 ， 这一 参 数 化方 案 大 多 是 用于 修正 大尺 度数值 模 式 由于 次 网格 地 形 而造 成 的“ 西
刘蕾 丁 治英 常越。 陈茂钦
（ １南 京 信 息 工 程 大学 ／ 象 灾 害 省 部共 建教 育 部 重 点 实 验 室 ， 京 ２ ０ ４ ； 气 南 １０ ４
２南 京 信 息 工 程 大 学 大 气 科 学 学 院 ， 京 ２ ０ ４ ； 南 １０ ４ ３广 州 市 气 象 局 ， 州 ５ ０ ８ ） 广 １０ ０
数 化 方 案 来 完 善 模 拟 效 果 。 中 尺 度 Ｗ Ｒ 模 式 于 Ｆ
区 ，４ｈ降雨 量 为 ３ ６ｍｍ， 到 了特 大 暴 雨 的标 ２ ５ 达 准 ， 接经 济损 失 达 ２ ２ ７亿 元 。本 文 以期 以此 次 直 ．７
暴雨 过程 为例 ， 通过 设 计 一个 控 制试 验 和考 虑 地 形 重 力波 拖 曳 （ ＧＷＤＯ） 数 化 方 案 的 敏 感 性试 验 来 参 探 讨这 一参数 化方 案 对 山 区暴 雨模 拟 能 力 ， 降 水 从 强 度 、 区及对 环流 形势 的模拟 方面进 行对 比分析 ， 落
７个 市 、 ９个 县 （ 、 ） １ ７个镇 。位 于东 北一 西 １ 市 区 、７ 南走 向 的云雾大 山东南 侧 的阳江是 受灾 最严重 的地
要 准确模 拟华 南地 区 的降水情况 必须 考虑地 形 的影 响 ， 由于模 式分 辨率不 足等 原 因 ， 但 对次 网格尺 度的
物 理过 程不 能很好 的描 述 ， 要 一些 物 理 过程 的参 需
暴雨过 程 发 生 前， ６月 ５ 日 １ ： ０（ ｌ ） ４ ０ 图 ａ ，
国 家 重 点 基础 研 究 发 展 规 划 项 目（ ｏ ２ ０ Ｃ ４ １ ０ ） 国 家 自然 科 学 基 金项 目（０ ７ ０ ３ ４ ９ ５３ ）共 同 资 助 Ｎ ．０９ Ｂ ２５３、 ４ ７ ５ ３ 、０ ７０ ７ 作 者 简介 ： 蕾 ， ，９ ７年 生 ， 士研 究 生 。 究 方 向 中 尺度 气 象 学 和 数 值模 拟 ， ｍａ ：ｍｉ ｌ ｌ ＠ １ ３ ｃ ｒ 刘 女 １８ 硕 研 Ｅ ｉｓ ｌ ｉ ｅ ｌ ｅ ｕ ｉ ６ ．ｏ ｎ
引 言
的改善 呢？这 方面 的研 究 还 比较少 ， 该方 案 对 山 区 暴 雨 的影响 如何是 本文研 究 的重点 。 ２０ ０ ８年 ６月 ５ ７日， 东 省 出现 了入 讯 以来 — 广 范 围最 广 ， 度最 强的暴 雨天气 过程 ， 强 全省 因强 降雨
华 南 地 处低 纬 度 ， 以南 岭 山脉 和 武夷 山脉 为 北
２０ ０ ８年 ６月 ６日 １ ：０的 每 ６ ｈ 次 的 Ｎ Ｅ ２Ｏ 一 Ｃ Ｐ分 析 资 料 （ 水平 分辨 率 为 １ ×１） 分 ３ 。 。积 ６ ｈ对 发 生在 云 雾 山东 南 侧
暴 雨 过 程进 行 模 拟 ， 过 与 实 况 对 比分 析后 得 出 ： 模 式 中 考 虑 了 ＧＷＤ 参 数 化 方 案 的 敏 感 性 试 验 较 好 地 模 拟 了 通 ① Ｏ 广 东 阳 江 地 区 强 降水 的 中心 和强 度 ， 现 了暴 雨 过程 中 大 尺 度 环 流 形 势 及 其 演 变 状 况 ， 功 地 复 制 了 中 尺 度 低 涡 再 成 的 位 置 及 移 向 ， 末 考 虑 此 方 案 的 控 制 试 验 没 能模 拟 出 此 次 暴 雨 ， 在 中 心 位 置 和 降 水 强 度方 面 都 与 实 况 差 别 较 而 其 大 。② Ｇ ＷＤＯ参 数 化 方 案 的引 入 有 效 地 减 少 由地 形 引 起 的 对 流层 中层 纬 向风 的偏 差 ， 比较 合 理 地 模 拟 出了 地 形 对 气 流 的 影 响 ， 而使 山 区暴 雨 的模 拟 效 果 更 接 近 于 实 况 。 ③ 由试 验 得 出 ， 形重 力 波 拖 曳 可 以使 能量 在 中层 辐 散 ， 从 地 导 致 垂 直 上 升 运 动 加 强 并 使 降 水 加 强 和 降水 的范 围相 对 集 中 ， 是本 次特 大 暴 雨 产 生 的 主 要 原 因 。 关 键 词 华 南 暴 雨 Ｇ Ｄ Ｗ Ｏ参 数化 方 案 数 值 模 拟 地 形
摘 要 华 南 地 形 复 杂 多 变 ， 地 强 对 流 天 气 频 繁 发 生 又 难 于 预 报 。要 准确 模 拟 华 南 地 区 的 降 水 情 况 必 须 考 虑 地 形 局 的影 响 。 以发 生 在 云 雾 山 东 南 侧 一 次 暖 区 暴 雨 过程 为例 ， 讨 中 尺 度 ＷＲＦ ． 探 Ｖ３ １版本 中 新 增 加 的地 形 重 力 波 拖 曳 （ Ｗ Ｄ 参 数 化 方 案 对 山 区暴 雨 的模 拟 能 力 ， 及本 次暴 雨 的形 成 机 制 。数 值 试 验利 用 ２ ０ 年 ６月 ５ 日 ０ ：０至 Ｇ Ｏ） 以 ０８ ００
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地形 复杂 多变 ｌ 。地形 对 于局地暴 雨发 生发 展及 其 １ ］ 中心强度 和 落 区 的重 要 作 用 已得 到广 泛 认 同［ ］ ２ 。
受灾 的有河 源 、 惠州 、 尾 、 汕 中山 、 阳江 、 名 、 茂 云浮共
第 ４ Ｏ卷 第 ２期 ２１ ０ ２年 ４月
气 象
科
技
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Ｍ ＥＴＥＯＲＯＬＯＧＩ ＣＡＬ ＣＩ Ｓ ＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨ ＮＯＬＯＧＹ
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刘蕾 丁 治英 常越。 陈茂钦
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２南 京 信 息 工 程 大 学 大 气 科 学 学 院 ， 京 ２ ０ ４ ； 南 １０ ４ ３广 州 市 气 象 局 ， 州 ５ ０ ８ ） 广 １０ ０
数 化 方 案 来 完 善 模 拟 效 果 。 中 尺 度 Ｗ Ｒ 模 式 于 Ｆ
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暴雨 过程 为例 ， 通过 设 计 一个 控 制试 验 和考 虑 地 形 重 力波 拖 曳 （ ＧＷＤＯ） 数 化 方 案 的 敏 感 性试 验 来 参 探 讨这 一参数 化方 案 对 山 区暴 雨模 拟 能 力 ， 降 水 从 强 度 、 区及对 环流 形势 的模拟 方面进 行对 比分析 ， 落
７个 市 、 ９个 县 （ 、 ） １ ７个镇 。位 于东 北一 西 １ 市 区 、７ 南走 向 的云雾大 山东南 侧 的阳江是 受灾 最严重 的地
要 准确模 拟华 南地 区 的降水情况 必须 考虑地 形 的影 响 ， 由于模 式分 辨率不 足等 原 因 ， 但 对次 网格尺 度的
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