降水效率

降水效率是衡量对流与其环境相互作用的重要物理参数(Doswell等，1996;Ferrier等人，1996;Tao et al.， 2004)。它的定义可能有所不同。对于涉及积云参数化的大规模应用(如Kuo, 1965, 1974)，降水效率定义为地表降雨率与地表蒸发总和的比值，并进行垂直积分水分收敛，称为大尺度降水效率(LSPE)。LSPE与Braham(1952)定义的降水效率相似。对于采用云微物理参数化方案的云分辨模式(如Li等，1999)，降水效率可以定义为地表降雨率与垂直集成的凝结和沉积速率之和的比率。这就是云微物理降水效率(CMPE)。CMPE与Weisman and Klemp(1982)和Lipps and Hemler(1986)定义的降水效率相似。

Li et al. (2002a)分析了畴均值CMPE，发现LSPE可能大于100%，而CMPE小于100%。统计分析表明，CMPE与LSPE的比值为1.2。降水效率可能取决于环境条件和对流强度。Ferrier et al.(1996)研究表明，风切变和上升气流结构在决定降水效率方面起着重要作用。Li et al. (2002a)表明CMPE随着质量加权平均温度和地表降雨率的增加而增加。这表明，在温暖的环境中，降水过程对暴雨制度更有效。

由于基于物理考虑，LSPE和CMPE被预期是相同的，Li等人(2002a)的差异在Sui等人(2005)中归因于由于循环横向边界条件，在域均值CMPE中被排除的水平水流平流。Sui et al.(2005)分析了施加TOGA COARE强迫的二维云解析模拟和台风Nari的三维MM5云解析模拟(Yang and Huang, 2004)的网格数据。通过均方根差和线性相关系数对二维网格数据进行分析，水汽凝结速率和沉积速率之和被地表蒸发速率和垂直积分水汽收敛速率之和近似平衡。这种关系导致了CMPE和LSPE之间的统计等效性。

对二维模拟的分析进一步表明，附加的水汽向大气柱内汇聚将使降水效率增大。当水成物辐合成为云预算的主导项时，CMPE可以大于100%，在小雨条件下(<5mmh_1)发现。另一方面，由于水成物向邻近的柱发散而造成的云的损失将使CMPE变小。这主要发生在大雨条件下(>5mmh_1)。台风Nari(2001)的三维模拟，与TOGA COARE相比降水更强热带对流)一般支持二维结果。

Sui等人(2007b)使用相同的二维云分辨模型模拟重新审视了这个问题。他们基于水分收支(LSPE2)或水成物收支(CMPE2)提出了更完整的降水效率定义，其中包括与地表降雨过程相关的所有来源。他们得出了以下结论:

(1) LSPE2和CMPE2范围从0到100%;

(2) LSPE2与CMPE2高度相关;

(3) LSPE2和CMPE2对平均数据的空间尺度不敏感，对平均数据的时间周期中等敏感;(4) LSPE1和CMPE1的简化降水效率可以较好地反映暴雨条件下的降水效率。CMPE2(或CMPE1)在物理上比LSPE2(或LSPE1)更直接地定义了降水效率。但前者只能在具有明确的云微物理参数化的模式中估计，而后者可以根据现有的卫星和测深同化数据估计。

继续阅读:日尺度和季节尺度的海气交换和海洋混合

这篇文章有用吗?

+ 1 0