强降水云物理过程的三维数值模拟研究

利用改进的三维完全弹性强对流云模式 ,模拟了 1 998年 7月 2 1日晨发生在武汉附近的特大暴雨个例 ,结果显示 ,该模式模拟得到的降雨量与实测接近 ,计算得到的雷达回波强度最大值也与实际观测相一致 ,说明该模式对实际对流性强降水具有较好的模拟能力。在此基础上 ,通过冷云和暖云两种不同情况的比较分析 ,研究了云微物理过程在强降水形成过程中的作用。模拟结果表明 ,详细云物理过程的考虑对深入理解武汉这次强降水的形成过程是有意义的。该个例雨水的形成主要是暖雨过程 ,冰相微物理过程对该对流性强降水过程的发展和演变有重要的促进作用。在形成雨水的冷相过程中 ,霰的融化及其在 0℃层下碰并云水形成雨水的过程是主要的。模式云在 0℃层附近存在明显的雷达回波亮带 ,亮带中间含有强回波核和及地下挂回波。分析表明 ,这种强回波核和下挂回波的产生主要是由于冰相粒子在 0℃层融化形成的 ,融化的冰相粒子与云滴碰并又加速雨水的产生。在这些融化的冰相粒子中 ,贡献最大的是霰粒。文中还分析了该强降水暴雨云维持长时间强降水的云物理机制。在低层大气温暖高湿和环境风切变有利条件下 ,倾斜上升气流和下沉气流之间的准稳态结构可能是暴雨强降水得以长时间维持的重要原因。