Citation
Gao, W. H., C. Y. Li, and L. Z. Tang, 2024: Numerical study on the impacts of hydrometeor processes on the“21·7” extreme rainfall in Zhengzhou area of China. Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-024-3365-x.
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水凝物过程对“21·7”郑州暴雨影响的数值研究
摘 要
本文利用WRF中尺度模式探究了水凝物过程对“21.7”郑州极端暴雨发展演变的影响。地面降水由水凝物的微物理过程（水凝物所有源汇项）和宏物理过程（水凝物局地变化及通量散度）决定。水凝物宏物理过程对降水的贡献通常小于10%，在降水早期可达30%–50%，但很大程度上依赖于研究区域的大小。液相水凝物宏物理过程总体为促进降水，而冰相宏物理过程在降水中后期起负作用。微物理相变潜热的分布与热浮力、垂直速度（倾向）分布基本一致，表明相变潜热是对流发展的主要驱动因子。这里建议通过选取一个接近对流大小的区域平均（表示大气参考态）来诊断热浮力，而更合理的计算是有效浮力（热浮力与其引起的垂直扰动气压梯度力之和）。此外，在强降水阶段（此时上升速度并非最强），形成了一个包含水凝物拖曳及倾斜上升气流的新动态平衡，最大瞬时降水由暖雨过程产生。敏感性试验进一步指出，相变潜热参数化的不确定性（±20%）对模拟结果的影响有限，但当相变潜热仅改变温度倾向项时，其对对流降水的影响显著。该研究从水凝物全过程的视角加深了人们对强降水演变机理的理解。
关键词：强降水，水凝物过程，热浮力，相变潜热
图1. 水凝物过程对强对流降水的影响机制示意图。当低层暖湿入流强于冷池出流时，形成了一个包含水凝物拖曳及倾斜上升气流的新动态平衡。
亮点
1. 水凝物宏物理过程对强降水的贡献通常小于10%，但结果受研究区域大小的显著影响。
2. 强对流降水阶段，在较弱冷池与较强低层入流作用下形成了一个包含水凝物拖曳及倾斜上升气流的新动态平衡。
3. 水凝物相变潜热是对流发展的主要驱动因子，但在自调节机制下其参数化的不确定性对降水的影响有限。
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