双月刊

ISSN 1006-9895

CN 11-1768/O4

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北京北部山区两次降雪过程微物理形成机制的观测-模拟研究
作者:
作者单位:

1.中国科学院大气物理研究所;2.北京市人工影响天气办公室

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基金项目:

国家自然科学基金


Numerical Simulation Study on Microphysical Formation Processes of Two Different Snowfall Cases in Northern Mountain Area of Beijing
Author:
Affiliation:

Institute of Atmospheric physics, Chinese Academy of Sciences

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    摘要:

    降雪是北京冬季的重要降水天气过程,但目前针对实例降雪形成的微物理机制的观测-模拟研究较少。本文利用中尺度WRF模式结合外场观测资料,对北京2015年1月24日和11月5-6日两次不同天气条件下的山区降雪云系的微物理结构特征及降雪形成的微物理转化机制进行了分析研究,定量比较了云中水凝物含量的比例和降雪形成机制的差异。 研究结果表明:(1)由于两次降雪过程的天气形势和水汽输送有较大差异,导致降雪形成的微物理转化机制也出现较大差异。11月5日降雪第一阶段水汽输送较强,云中过冷水含量较高,降雪形成以凝华增长和淞附增长为主,地面表现为雨夹雪天气,而1月24日和11月5-6日第二阶段水汽输送弱,降雪形成以凝华增长和聚并增长为主,地面表现为纯降雪天气;(2) 11月5日的雨夹雪天气过程中,云中不仅有冰晶(9%)、雪晶(72%),还有云水(6%)和雨水(12%)的存在,高层生成的雪胚在下落过程中主要通过凝华(78%)和淞附(20%)过程增长。而1月24日与11月5-6日第二阶段的纯降雪过程中,云中水凝物分布相似,以冰晶和雪晶为主,1月24日冰晶含量占28%,雪晶含量占72%;11月6日冰晶含量占11%,雪晶含量占88%,冰粒子主要分布在高层。首先高层 6-12km通过云冰转换生成的雪胚下落到低层水汽充足区,然后通过凝华和聚并过程增长,1月24日凝华增长过程占92%,聚并增长过程仅占5%;11月6日凝华占88%,聚并仅占3%。(3)垂直上升气流速度与冰晶、雪晶生成和增长过程呈正相关,上升气流带来充足的水汽,配合垂直运动使得雪胚增加,凝华、淞附和聚并过程增强,导致雪晶含量增加。

    Abstract:

    Snowfall is an important precipitation system in Beijing. In this paper, observation data combined with the mesoscale numerical simulation model WRF are used to analyze microphysical processes of two different snowfall cases in northern mountain area of Beijing. The results shows that: (1) Because of the great differences in weather situation and water vapor transport during these two snowfall processes, the microphysical mechanism of these two snowfall has great differences. In period I of November 5, 2015, as a result of strong water vapor transport, there is more liquid water in cloud. Deposition and rimming processes are main formation processes for snow particles. Deposition and coalescence are main formation processes for snowfall cases in January 24 and period II of November 5 for the weak water vapor transport. (2) In period I of November 5, there is ice (9%), snow (72%), cloud liquid water (6%) and rain water (12%) in the air. The snow particles grow with deposition (78%) and rimming (20%) processes. In January 24, there is ice (28%) and snow (72%) in the air, while the period II of November 5 has similar portion: ice (11%) and snow (88%). Snow particles grow through deposition and coalescence in January 24 and period II of November 5. (3)Updraft has great influence of ice, snow grow process because it brings sufficient water vapor. The vertical motion and water vapor makes more snow for strong deposition, rimming and coalescence processes.

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  • 收稿日期:2018-06-08
  • 最后修改日期:2018-11-27
  • 录用日期:2019-04-17
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