一个简化二维云模式的构建及其在GRAPES模式中的超级积云对流参数化应用试验

【摘要】超级积云对流参数化(SP)的传统定义是在大尺度模式的格点中耦合一个云模式(CRM)，从而对原先次网格的积云对流过程进行显式表达。本论文将SP方法的应用领域拓展到中尺度区域天气模式GRAPES模式中。论文的主体内容由两部分组成：为了在GRAPES模式中实现SP方法，论文第一部分详细阐述了如何设计并开发一个轻量但性能可靠的简化二维云模式。该云模式通过了一系列标准测试的检验，如密度流、对流热泡、重力内波，同时还进行了一个理想风暴试验。理想试验的结果表明这个基于Arakawa-C网格、Charney-Phillips垂直跳层、RK3-5离散化方案的云模式能够较好地模拟典型大气现象，特别是对流、涡旋等。云模式的动力框架稳健并能胜任高分辨率的模拟，微物理过程对于云尺度过程的模拟也很合理。由于该云模式以实现SP为最终目标，同时考虑了GRAPES模式的诸多特征，因此针对SP方法在GRAPES模式中的应用具有良好易用性和适用性。论文第二部分将第一部分中设计开发的简化二维云模式与GRAPES模式进行动力耦合，形成GRAPES模式的超级积云对流参数化版本SP-GRAPES。为检验SP-GRAPES模式的降水预报性能，选取北京“7.21”暴雨降水程过个例，进行了控制试验(CTL)与超级积云对流参数化试验(SP)。由于计算资源有限，SP方法只在北京附近地区使用，在北京附近地区的以外区域仍采用CTL试验中一致的模式配置。个例模拟试验结果表明，SP方法能够对CTL试验中模拟的位置偏东的最大暴雨带产生一定的调整，弥补CTL试验中最大降水量的不足，同时明显改进云量的模拟。但是整体而言，SP方法产生了过量的降水，并且由于SP方法只在局部地区使用，在北京附近地区得以改善的降水位置和降水量造成下游地区的预报偏差增大。目前，SP-GRAPES模式的框架已初步建立起来。然而，作为SP方法在天气模式中的初步尝试，在技术细节上仍有很多地方值得改进。例如，可以在云模式内部构建更为完整详细的物理过程，从而逼近物理耦合器的最终目标；同时，也可以改进云模式与GRAPES模式的耦合方案，如何使两个模式和谐地相互作用是值得深入研究的问题。
【作者】朱丰；
【导师】徐国强；
【作者基本信息】中国气象科学研究院，气象学，2014，硕士
【关键词】超级积云对流参数化；GRAPES；云模式；理想试验；降水预报检验；

【参考文献】
[1]荣晨.WT集团财务运营管理方案研究[D].大连理工大学,MBA（专业学位）,2013,硕士.
[2]黄敏.网络团购影响因素分析及其盈利模式研究[D].宁波大学,工商管理,2013,硕士.
[3]何跃贵.铝电解110KV整流供电综合自动化系统的设计与开发[D].中南大学,控制工程,2004,硕士.
[4]张铁强,孙鹏远,钱忠平,马光凯.薄煤层AVO响应特征分析[J].石油地球物理勘探,2013,04:597-603+676+503.
[5]吕月珍.农户参与城乡建设用地增减挂钩意愿的实证分析[D].浙江大学,2009.
[6]皋军,王建东.一种基于云模式连续型属性离散化的算法[J].计算机应用,2004,02:135-137.
[7]张念云.热环境对力竭游泳运动恢复期大鼠下丘脑细胞外液单胺类神经递质的影响[D].南京体育学院,运动人体科学,2012,硕士.
[8]白真贵.分布式发电并网逆变器设计及相关控制方法研究[D].浙江大学,2010.
[9]曹璐.论革命前俄国地方管理体制[D].吉林大学,世界史,2004,硕士.
[10]范苑.应急培训信息系统设计与实现[D].电子科技大学,软件工程（专业学位）,2012,硕士.
[11]白江文.有机发光二极管中单重态激子分裂过程与磁场效应的探究方法的研究[D].西南大学,凝聚态物理,2014,硕士.
[12]李颖.烧伤和肌营养不良时心功能障碍的机制研究[D].第三军医大学,外科学,2014,博士.
[13]冯彩云.太原市连锁零售企业用工问题研究[D].山西财经大学,企业管理,2013,硕士.
[14]赵倩.山东省统筹城乡低保制度建设研究[D].山东财经大学,社会保障,2014,硕士.
[15]黄浩平.模拟饮用水消毒中布洛芬的氧化降解行为研究[D].广东工业大学,环境工程（专业学位）,2014,硕士.
[16]全丹花.健康信念模式对慢性阻塞性肺疾病稳定期患者护理效果的研究[D].黑龙江中医药大学,护理学,2014,硕士.
[17]辛盟.不同级别恶性胶质瘤中GaINAc-T14的表达差异及其与胶质瘤恶性度的关联[D].河北医科大学,外科学,2013,硕士.
[18]麦合木提江·米吉提.FgβNAC基因对禾谷镰刀菌生长发育及致病性的影响[D].新疆农业大学,生物化学与分子生物学,2012,硕士.
[19]齐春晓.论莫言小说中的生命意识[D].山东师范大学,美学,2013,硕士.
[20].2013年我省获国家科学技术奖项目(为主完成)[J].今日科技,2014,01:18.
[21]胡淼.平面设计在空间的视觉延展研究[D].沈阳理工大学,设计艺术学,2012,硕士.
[22]胡光祥.既有线提速对基建工程管理的几点思考[J].上海铁道科技.2003(03)
[23]魏敏.高中“开放式”写作教学实验研究[D].西北师范大学,教育,2003,硕士.
[24]臧海朋.数字图书馆合理使用问题研究[D].浙江工商大学,民商法学,2012,硕士.
[25]王瑶.土地利用规划修编基数衔接前后建设用地对比研究[D].中国地质大学（北京）,土地资源管理,2013,硕士.
[26]吴炎.纳米颗粒微化工制备过程基于高速图像的控制系统研究[D].浙江大学,控制工程,2013,硕士.
[27]王付言.唤名引发皮层激活对意识障碍患者预后判断的价值[D].杭州师范大学,人体解剖与组织胚胎学,2013,硕士.
[28]张君蕊.《春秋左传》礼制研究[D].郑州大学,历史文献学,2014,博士.
[29]马冬娜.区域电力市场可用传输容量研究[D].中国农业大学,电力系统及其自动化,2004,硕士.
[30]孙彩萍,陈遐林,朱晓灵,叶万立,刘秋霞,王建芳.紫龙金片治疗晚期非小细胞肺癌患者化疗后感染的临床观察[J].中华医院感染学杂志,2014,18:4493-4494+4497.
[31]李耀辉.论中国农业出版社管理体制改革[D].对外经济贸易大学,工商管理,2004,硕士.
[32]李闯.基于Mobile-C的移动机器人的控制研究[D].天津理工大学,机械工程,2013,硕士.
[33]张悦.论课堂阅读教学的“目标教学”[D].苏州大学,学科教学（专业学位）,2014,硕士.
[34]潘俊英.不同产地黄芩药材及其制剂连翘败毒片的指纹图谱研究[D].承德医学院,中药学,2011,硕士.
[35]王金湘.知识产权保护的技术创新效应[D].浙江理工大学,企业管理,2014,硕士.
[36]温泉,李扬.嵌入式工控终端机的云计算架构及服务平台[J].计算机技术与发展,2014,12:.
[37]黄欣.当代黎族文学研究论析[D].广东技术师范学院,中国现当代文学,2014,硕士.
[38]赵莹.基于单关节锁定的空间机械臂建模与控制[D].重庆大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[39]乐毅.用数据挖掘实现智能入侵检测[D].安徽大学,2004.
[40]胡继朋.口译质量动态评估标准研究[D].吉林大学,翻译,2013,硕士.
[41]陈功.回收热固性酚醛树脂研究[D].湖北大学,高分子化学与物理,2012,硕士.
[42]孙爱洁.针灸治疗单纯性肥胖症的临床规范化治疗方案探讨[D].黑龙江中医药大学,针灸推拿学（专业学位）,2014,硕士.
[43]王月菡.基于生态功能的城市森林绿地规划控制性指标研究——以南京市为例[D].南京林业大学,生态学,2004,硕士.
[44]项杰.头孢拉定和乳酸加替沙星废水高级氧化预处理技术研究及应用[D].浙江工业大学,环境工程,2013,硕士.
[45]郝增明,江宏雁.学校信息化管理系统设计需要新理念[J].中小学信息技术教育,2004,03:1.
[46]王占雨.金属氧化物及类石墨烯材料负热膨胀性质的第一性原理研究[D].郑州大学,2014.
[47]周启章.电子逆变器供电异步电动机转矩特性[J].电机技术.1988(03)
[48]李松原.3-PUU并联坐标测量机结构优化设计[D].合肥工业大学,仪器仪表工程（专业学位）,2014,硕士.
[49]袁红楼.欧洲经济的变革和水产品市场的调整适应[J].现代渔业信息.1991(06)
[50]陈丽华.《歧路灯》与明清科举制度[D].曲阜师范大学,中国古代文学,2013,硕士.