2022年冬奥会期间北京一次强降雪过程平原和山区云微物理特征差异的数值模拟研究

许丽人; 蔡军; 李玉鹏; 平凡; 李吉

doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22176A

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2022年冬奥会期间北京一次强降雪过程平原和山区云微物理特征差异的数值模拟研究

doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22176A

许丽人¹,
蔡军²,
李玉鹏^3,,
平凡³,
李吉⁴

1.
北京应用气象研究所
2.
中国科学院空天信息创新研究院
3.
云降水物理与强风暴重点实验室LACS;云降水物理与强风暴重点实验室LACS
4.
吉林省气象台

基金项目: 河北省技术创新引导计划科技冬奥专项（19975414D）、吉林省气象局科研课题（201906）

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出版历程
- 收稿日期: 2022-09-14
- 录用日期: 2023-03-14
- 修回日期: 2023-02-10
- 网络出版日期: 2023-04-02

Numerical simulation study on the difference of microphysical characteristics between plain and mountainous areas during a heavy snowfall in Beijing during the 2022 Winter Olympic Games

摘要

摘要: 本文运用WRF 4.2 (Weather Research and Forecasting) 中尺度数值模式模拟了2022年2月12至13日北京地区的一次强降雪过程，模式较好地再现了此次强降雪的时空演变特征。在此基础上，对比分析北部山区和南部平原地区动力、热力以及云微物理过程差异，探讨了复杂地形影响降雪的可能机制。结果表明：本次降水过程以固态降水为主，同时存在着显著的条件对称不稳定特征。模拟结果表明山区的降水要强于平原地区。山区和平原地区的动力和热力因子的对比分析表明，地形的存在使山区低层的散度、涡度以及垂直速度明显强于平原地区，位温扰动也更强，山区上空云体发展更为旺盛，且山区上空为水汽的汇区，水汽的相变过程更为活跃。山区和平原地区水凝物粒子虽然都以冰晶和雪两类粒子为主，但山区上空的冰晶和雪含量更多。降雪云内主要的水凝物转换过程为：冰晶的核化、冰晶的凝华增长、冰晶向雪的自动转化、雪收集冰晶增长、雪的凝华增长以及发生在近地层附近的冰晶和雪晶的升华过程。近地层水汽条件的差异使平原地区近地面附近冰晶和雪的升华过程更强。1.5 km高度以下近地层附近存在由云滴活化产生的过冷云水，过冷云水的存在一定程度促进了冰晶和雪的凝华增长，以及雪的凇附过程。
- 地形作用，强降雪，云微物理特征，数值模拟