4.2　模式验证

将数值试验模拟的D3区域2008年6月27日08：00至6月28日08：00 2m 平均温度与观测资料进行了对比，发现四组试验均较好地模拟出了这次降水过程中温度南暖北冷的空间分布，河北省的北部温度最低，最高温度位于河北省与山东省的交界处。在U1A0试验中考虑了城市土地覆盖之后，北京市区的温度明显升高，这是由于城市下垫面反照率以及建筑物的作用使得地表储存了更多的太阳辐射 （见第2章）。尽管与观测相比，四组试验模拟的北京、天津及河北省南部地域温度比观测偏高，但是都较好地模拟出这次强降水过程中高温区和低温区的分布特征。将2008年6月27日14：00至6月28日02：00时段的累积降水与CMORPH 资料进行对比，发现四组试验都可以较好地模拟出此次降水过程中东北—西南走向的雨带分布，其中最大的两个降水中心分别位于北京市的西南部和南部。

图4.1（a）给出了U0A0试验与CMORPH 观测资料在D3区域从2008年6月27日14：00至6月28日02：00的累积降水差。与观测资料相比，U0A0试验低估了河北省西南部的降水，高估了北京市区的降水，并且低估了北京市东南侧的降水。图4.1（f）中R1和R2分别为四组试验中降水之差较大的西北和东南两个区域，这两个区域具有相反的降水偏差，表4.3分别给出了观测与各试验模拟的R1和R2区域2008年6月27日14：00至6月28日02：00的累积降水。与CMORPH 资料相比，U0A0试验模拟的R1和R2区域平均降水偏差分别为5.42mm 和-2.56mm。在U1A0试验中，R1和R2区域与观测相比的降水偏差更大，分别为7.52mm 和-8.26mm，也就是说仅仅考虑城市土地覆盖之后，模拟的降水偏差反而更大。而在U1A1试验中，R1和R2的累积降水偏差均明显减小，分别为0.08mm 和-0.5mm，因此在包含真实的土地覆盖与人为气溶胶的浓度增加效应之后，累积降水的偏差明显减小。最后，在U1AIE 试验中 （不考虑直接效应），分别在R1 （R2）出现了负 （正）偏差，与CMORPH 资料相比，R1和R2的降水偏差分别为-3.26mm 和4.89mm。

图4.2分别给出了CMORPH 资料与各组试验模拟的R1区域和R2区域在2008年6月27日平均降水率的日变化，可见R1区域和R2区域观测到的平均最大降水率均出现在19：00，这四组试验均较好地模拟出了R1区域和R2区域逐小时降水的变化趋势，模拟的R1区域峰值降水率出现时间与观测一致，但R2区域峰值出现时间比观测晚1h。在不包含气溶胶作用的U0A0和U1A0试验中，模拟的R1区域降水率峰值分别比观测高出0.74mm/h和1.20mm/h，而在R2区域比观测低5.00mm/h和5.59mm/h。在考虑了真实的城市土地覆盖和气溶胶的共同作用之后，U1A1试验模拟的降水率极大值与CMORPH 观测资料更为接近，这与表4.3给出的U1A1试验对R1和R2区域累积降水的模拟结果一致。因此，综合考虑了城市土地覆盖和气溶胶的作用之后，模式对这次强降水的模拟与观测更加接近。综上所述，WRF-Chem 集合模拟方案能够较好地刻画此次降水过程的大尺度天气背景，能较准确地模拟出温度、降水等重要气象要素的分布及其演变，并且在综合考虑了城市土地覆盖以及人为污染物的排放效应之后，模式对这次夏季强降水的模拟与观测更为接近。因此，利用这组试验可以进一步研究城市化对夏季强降水过程的影响，并且探究其影响机理。

表4.3　观测与各试验模拟的R1和R2区域累积降水　单位：mm

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图4.1　D3区域累积降水差

图4.2　CMORPH 资料与各组试验模拟的R1区域和R2区域平均降水率的日变化