中国气象学会气象青年科技交流会暨2021年青年科学家论坛

随着计算能力持续快速提升，数值天气预报模式空间分辨率已达到云尺度/对流尺度。此时，传统的积云参数化方案已不再适用，云降水过程必须采用显式方法处理。云微物理参数化方案计算效率高，被广泛应用于业务精细数值天气预报模式。但其采用伽马函数描述雨滴谱分布时，常假设谱形参数为常数，这与观测事实严重不符，存在明显不适用性。针对这一问题，本研究通过2016-2018年期间华南地区大量2DVD雨滴谱仪观测结果，构建高精度的伽马雨滴谱谱形参数与斜率参数线性相关关系，采用线性约束伽马原理构建了适用于双参云微物理参数化方案的伽马雨滴谱分布函数高精度快速求解方法。该方法基于双参云微物理方案模拟的雨水比质量（Qr）和数浓度（Nr）信息，计算得到雨滴谱分布0阶阶距（M0）和3阶阶距（M3）。通过查表法，找到相应谱形参数与斜率参数线性相关关系。通过该关系，求出谱形参数数学解析解，并剔除不合理解，得到唯一合理实数解。为对比检验新方法的精度，本研究选取2019年的2DVD雨滴谱仪观测结果，同时使用该方法与现有双参方案常用的指数函数方法求解雨滴谱分布，并对比分析雨强、2阶阶距（M2）、6阶阶距（M6）和9阶阶距（M9）等关键参数的模拟精度。检验结果表明，新方法可以快速求解得到高精度的伽马雨滴谱函数三参数，使得雨滴谱分布特征更接近于华南地区雨滴谱观测事实，相比于现有方案计算结果的误差大幅度降低，计算值接近于实际观测结果，实现简单，计算速度快，结果精度高。

伽马雨滴谱分布,双参云微物理参数化方案,线性约束伽马方法,2DVD雨滴谱仪