初始场与云微物理参数方案在一次飑线过程中的对比研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

飑线作为一种中小尺度强对流天气系统，具有突发性强、破坏力大等特点，常伴随雷暴大风、短时强降水、冰雹等灾害性天气，对农业、交通、航空等领域造成严重威胁。

准确预报飑线的发生、发展和消亡一直是气象预报的难点。

数值天气预报是预报飑线等灾害性天气的重要手段，而数值模式的初始场和云微物理参数化方案作为影响数值模拟结果的关键因素，对飑线模拟的准确性起着至关重要的作用。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，国内外学者针对初始场和云微物理参数化方案对强对流天气模拟的影响开展了大量研究，并取得了一系列重要成果。

1. 国内研究现状

国内学者在初始场对强对流天气模拟的影响方面，主要集中于雷达资料同化、快速循环同化等方面，例如，闵晶等[1]利用wrf模式研究了雷达资料四维变分同化对一次飑线过程模拟的影响，结果表明同化雷达资料能够有效改善初始场湿度和风场结构，提高飑线模拟效果。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将以一次典型飑线过程为研究对象，利用wrf数值模式，通过设计不同的初始场和云微物理参数化方案试验，对比分析不同方案对飑线发生发展、结构演变、降水分布等方面的影响，并探讨其物理机制。

具体研究内容如下：
1.收集整理本次飑线过程的观测资料，包括地面气象观测资料、探空资料、雷达资料等，并对资料进行质量控制和分析。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用数值模拟为主，结合观测资料分析的方法，具体步骤如下：
1.资料收集与处理：收集本次飑线过程的地面、探空、雷达等多种观测资料，并对资料进行质量控制和处理，为数值模拟提供可靠的初始场和验证数据。

2.数值模式选择与配置：选择wrf数值模式作为模拟工具，根据研究区域范围和地形特征，设置模式分辨率、模拟区域范围、物理过程参数化方案等，构建适用于本次飑线过程模拟的模式配置方案。

3.试验设计与模拟：设计不同的初始场试验和云微物理参数化方案试验，例如采用不同来源的初始场资料、不同的资料同化方法、不同的云微物理方案等，利用wrf模式进行数值模拟试验，获取不同方案下飑线的模拟结果。

5. 研究的创新点

本研究拟从以下几个方面进行创新：
1.针对一次典型飑线过程，开展多初始场和多云微物理参数化方案的对比试验，深入分析不同方案对飑线模拟的影响机制，为改进飑线数值预报提供更加精细化的指导。

2.结合飑线发生发展的动力、热力、微物理过程，分析不同初始场和云微物理参数化方案对飑线模拟的影响，揭示其物理机制，为发展更合理的参数化方案提供参考。

3.探讨初始场与云微物理参数化方案的协同作用对飑线模拟的影响，为提高飑线数值预报的准确性提供新的思路。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 郑永光, 郭学良, 刘奇, 等. 一次飑线过程的多分辨率模拟及复杂地形影响研究[j]. 大气科学, 2020, 44(4): 837-854.

[2] 刘奇, 郭学良, 张进, 等. 华南一次飑线过程的观测与数值模拟研究[j]. 气象学报, 2019, 77(2): 266-282.

[3] 周昆, 俞小鼎, 王迎春, 等. 一次飑线过程的中尺度分析和数值模拟[j]. 高原气象, 2018, 37(4): 964-976.