强弱对流天气降水模拟及云中水成物对比分析开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

对流天气是造成暴雨、冰雹、大风等灾害性天气的重要原因，其降水强度大、变化剧烈，对农业生产、交通运输和人民生命财产安全等方面都会造成严重影响。

研究目的
本研究旨在利用数值模拟方法，对强对流天气和弱对流天气的降水特征和云中水成物进行对比分析，揭示强弱对流天气降水差异的物理机制，为提高对流性降水的预报精度提供理论依据。

研究意义
本研究的开展具有重要的理论意义和现实意义：
1.理论意义:加深对强弱对流天气降水形成机制的理解。

2. 本选题国内外研究状况综述

对流天气降水的模拟和预报一直是气象学研究的热点和难点，国内外学者在该领域开展了大量研究工作，并取得了丰硕的成果。

国内研究现状
国内学者在对流天气降水模拟方面，主要集中于以下几个方面：
数值模式的应用与改进:发展和改进了多种适合中国地区特点的中尺度数值模式，例如grapes、wrf等，并将其应用于对流天气降水的模拟研究(周秀骥等，2003)。

对流天气降水机理研究:利用数值模拟和观测资料，深入研究了中国不同地区对流天气降水的物理机制，例如地形对降水的影响、水汽输送对降水的影响等(陶诗言等，1980)。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

主要内容:
本研究将利用先进的中尺度数值模式，结合地面观测和雷达等多源资料，对强弱对流天气过程进行数值模拟，通过对比分析强弱对流天气降水特征和云中水成物的差异，揭示强弱对流天气降水差异的原因。

具体研究内容包括：
1.强弱对流天气降水特征对比分析：对比分析强弱对流天气降水的强度、空间分布、时间演变特征，以及不同降水类型的比例特征，揭示强弱对流天气降水差异。

2.强弱对流云中水成物特征对比分析：对比分析强弱对流云中云水、雨水、冰晶、雪、霰等水成物含量及分布特征，以及不同发展阶段水成物含量变化特征，揭示强弱对流云中水成物差异。

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.确定研究个例:选取典型的强对流天气和弱对流天气个例，收集地面观测、雷达、探空等资料。

2.数值模拟方案设计:选择合适的中尺度数值模式，确定模拟区域、分辨率、物理参数化方案等，并进行模式初始化和边界条件设置。

3.运行数值模拟:分别对强对流天气和弱对流天气个例进行数值模拟，获取模拟的降水、云中水成物等数据。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：
1.从云中水成物角度对比分析强弱对流天气降水差异:以往研究多关注于降水本身的特征差异，本研究将从云微物理角度，对比分析强弱对流云中水成物的含量、分布和演变特征，为揭示强弱对流天气降水差异的物理机制提供新的视角。

2.结合数值模拟和观测资料，深入探讨强弱对流天气降水差异的物理机制:本研究将利用数值模拟的优势，获取高时空分辨率的模拟数据，结合地面观测和雷达等多源资料，深入分析强弱对流天气动力机制、热力机制和微物理机制的差异，为理解强弱对流天气降水差异的原因提供更深入的解释。

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] 张弛, 郭学良, 陶祖钰. 基于wrf模式对一次黄淮气旋强对流降水的数值模拟[j]. 大气科学, 2018, 42(3): 563-579.

[2] 郑永光, 陈明轩, 杨舒楠, 等. 一次飑线过程雷达回波特征及环境条件分析[j]. 高原气象, 2020, 39(1): 95-106.

[3] 周秀杰, 周昆, 张亚男, 等. 基于三维雷达资料的两种对流云分类方法应用对比[j]. 气象, 2021, 47(3): 323-333.