一次低槽冷锋层状云系结构和过冷水分布特征的模拟研究

本文利用耦合了cams云微物理方案的wrf中尺度模式的模拟结果结合飞机、卫星、雷达、地面雨量等观测资料，对2012年9月25日山西一次低槽弱冷锋降水层状云系的宏微观结构和过冷水分布特征进行分析，试图研究低槽冷锋层状云系结构特征及过冷水形成的宏微观条件，为人工增雨作业提供依据。模拟的天气形势、降水、云顶温度、雷达回波、水成物的演变与实测基本一致。结果表明：此次降水过程的系统为低槽弱冷锋，且锋面后倾，位于锋前的云系前部为高层冷云，云顶温度-40℃左右，以冰相粒子组成，没有降水；锋区云系变成高层冷暖混合云，冷区以少量过冷水和大量冰相粒子组成，地面降水最大；处于锋后的云系后部为高层冷云，云顶温度-30℃左右，不存在过冷水，以较少冰相粒子组成，地面降水较弱。过冷水主要分布在锋面前方低于-5℃层，高度偏低、含量偏少，过冷水一方面因垂直上升速度供应水汽维持，另一方面因冰相粒子的凝华而消耗。过冷水层及其下部上升运动较弱、而其上部上升运动较强，不利于在过冷区长时间维持大量液态水，反而促使冰相粒子发展旺盛，此处水汽相对水面不饱和、相对冰面饱和，大量冰相粒子消耗水汽，不利于过冷水的存在，导致云场仅存在少量过冷水。本次过程中，冰核浓度的增大仅增大冰晶浓度，对雪霰含量及-5~0℃的过冷水几乎没有影响。