深对流生命周期的最小化模型及其在遥感观测中的验证

深对流是最重要的大气传输机制之一，并与各种强天气现象相关。深对流在大气中的表现由一个反复出现的基本构建块（称为单体）组成，该单体经历一个特征性的生命周期。尽管其十分重要，但目前尚不存在能够正确再现遥感观测的简单、物理一致的定量生命周期模型。基于标准概念模型，我们以耦合反应规则的形式发展了一个对流生命周期的解析最小模型。该反应方案等价于一个耦合非线性微分方程组，其与经验已知的动力学定性一致。为了证明我们的对流生命周期模型在定量上的一致性，我们构建了德国上空深对流事件的卫星和雷达观测的代表性随机样本。特别地，我们引入了一种基于客观时间尺度准则的条件采样策略，以从随机样本中剔除未被我们模型覆盖的事件。我们表明，通过这一过程，可以识别出对流生命周期明确且反复出现的时间特征。我们的模型紧密再现了主要特征，同时基本上保持在平均特征的一个标准差之内。除了我们的模型对临近预报的明确相关性外，该方法对于对流参数化也可能是有用的。