为考察云数值模式中的云物理方案和对实例云物理和降水过程的模拟能力,本文将中尺度数值模式(WRF)模拟的华北地区一次积层混合云的微物理结构特征、降水过程与国家科技支撑计划重点项目环北京地区三架飞机联合云探测实验数据以及雷达、地面降水观测数据进行了深入的比较和验证研究。结果表明:WRF模式能够较好地模拟出此次积层混合云的云系演变、雷达回波和降水分布特征。对比结果是:(1)模式模拟的云中液态水浓度(LWC)与飞机观测值具有较好的一致性,在3°C层,飞机观测的LWC最大值为0.8 g m-3,模拟的飞机路径上的LWC最大值为0.78 g m-3,两者接近;在-8°C层,飞机观测LWC最大值为1.5 g m-3,模拟的飞机路径上的LWC最大值为1.1 g m-3,模拟值偏小;在-5°C层以下,模式能够准确模拟云中水凝物的垂直分布,包括融化层的分布,模拟的水凝物质量浓度与实测吻合。而对固态水,在-6^-10°C,由于模式中雪粒子凇附增长过程较大,聚合过程发生的高度偏高,导致模式模拟的固态水凝物质量浓度高于实测值,说明模式在雪粒子增长过程的处理方面有待进一步改进。(2)在云粒子谱参数方面,在-8°C层,由于模拟的雪粒子质量浓度偏高,所以模式计算的粒子谱的截距和斜率都小于飞机观测值,模拟偏小;在-5°C层,两者比较接近;在3°C层,由于云中小粒子浓度逐渐减少,所以模式计算的斜率接近观测值,但是截距大于观测值,说明模式降水粒子谱参数的描述方案有待改进,模式中谱形参数μ不应一直设置为0,而是应该随着高度变化而变化。
