三维冰雹云模式模拟重庆冰雹天气研究

"三维冰雹云模式对重庆一次冰雹天气过程的数值模拟研究 (2013年)" 本文是一篇自然科学领域的学术论文，主要探讨了三维冰雹云模式在模拟重庆2007年4月17日冰雹天气过程中的应用。作者通过数值模拟方法，深入分析了冰雹云的宏观动力学特性和微物理过程，揭示了冰雹形成的关键机制。 在宏观动力学方面，研究发现，冰雹云的发展初期，对流层低层呈现出气旋式的上升气流，这是对流活动开始的标志。随着云体的成熟，低层气流呈现强烈的辐合，这有助于水汽和能量的集中，进一步推动冰雹的生成。在冰雹云消散阶段，低层则出现辐散下沉气流，标志着对流活动的减弱。 在微物理过程中，模型成功模拟了不同阶段的水汽混合比和固体水成物粒子（如冰晶、雪花、霰粒和冰雹）的转化与增长。在模拟的80分钟时，分析表明，霰粒转化为冰雹、冰雹与冻云水碰撞增长、冰雹与冻霰碰撞增长是形成冰雹的主要过程。其中，霰粒转化为冰雹占比最高，达到了84%，其次是雹碰冻云水增长（9%）和雹碰冻霰增长（4%），这些过程共同构成了冰雹总量的主要来源。 此外，固态水成物粒子的积累和融化过程对降水有着显著的影响。它们不仅参与了冰雹的形成，还在降水过程中起到了关键作用，这包括降水粒子下落时的融化过程，以及这一过程中对环境温度和湿度的影响。 论文回顾了早期的研究，如J. von Neumann的干对流过程模拟，以及Das对降水影响的分析，强调了云微物理过程在对流天气预测中的重要性。尽管早期的研究已经触及动力学和微物理过程，但直到20世纪60年代，随着Mason和Orville等人的工作，才开始在特定的动力模式下对暖云微物理过程进行更深入的模拟。 这篇论文通过三维冰雹云模式展示了数值模拟在理解复杂气象现象，特别是冰雹形成机制上的能力，并为预报冰雹天气提供了理论支持和计算工具。这对于提高极端天气事件的预警精度，减少灾害风险具有重要意义。