暴雨预报中潜热能场的应用

利用能量天气学原理,统计了3种天气类型的暴雨过程中潜热能场的水平分布特征。对1999年8月11日出现在山东省的大范围暴雨天气过程(99.8),分别就潜热能场水平分布特征、潜热能场垂直分布特征、能量锋生特征进行了分析。结果表明,潜热能场对暴雨预报有较好的指示作用,仅仅是能量高值区并不一定能产生大降水,当较强的能量锋区(或冷空气)与高能轴交汇、能量锋生函数负值区域移入当地,低层辐合条件较好时,预示强降水将要发生。"99.8"大暴雨主要发生在能量锋区与高能轴线交汇的地方,进而沿高能轴右侧向锋区密度较大地区移动,高能轴顶端的右前方、冷槽的后部也是强降水易发生的地区。     

大气能量结构和台风暴雨

本文主要研究大气能量场结构演变、数字化卫星云图相对亮度和云系特征与台风暴雨的关系,结论如下: 台风暴雨区的大气能量初始场为上层高能,下层低能,关键在于以后上下层能量是否能同时各自向相反方向转变及最后在铅直方向上将上下层高能区打通成能量通道.在数字化卫星云图上相对亮度大值区与台风暴雨区有很好的对应关系。将大气能量演变与数字化卫星云图配合起来预报台风暴雨,效果较好。     

登陆热带气旋特大暴雨的中尺度系统结构特征

本文对7106,8309,8517,8609四个登陆热带气旋造成广西境内突发性特大暴雨的中尺度能量系统进行分析,揭示出暴雨发生的前一天对流层下半部存在一个Tσ中尺度位势不稳定能量系统。这个系统在垂直结构上700hPa层附近有一明显的低能区叠加在850hPa层以下的高能区上,具有比较强的对流不稳定性、能够产生和贮存丰富的不稳定能量。当和热带气旋环流结合时,便能产生强烈的对流运动,造成强的暴雨.     

“96·7”新疆大暴雨过程中大气能量及层结稳定度分析

着重分析了“96·7”新疆大暴雨过程中,大气高能区及层结不稳定区与强降水中心的时空分布关系。结果表明上游高潜能不稳定大气东移后,在适当的天气形势下,在中天山一带引起不稳定能量释放,造成和加剧了暴雨天气。高能区大范围长时间的维持,为这次暴雨天气提供了足够的能量。大尺度环流形势为能量的汇聚与释放提供了有利条件。     

广东“5.24”暴雨的湿有效能量分析

利用海峡两岸及邻近地区暴雨试验期间的时间加密观测资料,分析了1998年5月24日发生在广东省的一次暴雨过程。发现湿有效能量与此次暴雨降水的关系比较清楚。降水开始前,暴雨区的能量显著增加,强降水开始于能量显著减少时;强降水时,暴雨区的能量出现小幅反弹;当暴雨区能量再次显著减少后暴雨降水结束;这是一次能量锋暴雨,暴雨开始前有能量锋生现象发生,暴雨强降水时段与强能量锋同步,暴雨区位于高能舌北侧能量锋附近。     

农业自然风险评估及区域农业保险费率的确定方法

根据农业自然灾害的时空分布规律,对于不同地域、不同作物在不同的生长季内所遭受的自然灾害,确定出作物受灾级别和损失程度,提出农业自然灾害损失率的计算和分区方法,并制定出区域农业保险费率的确定方法。其方法和结论可供其它区域开展类似保险项目研究和业务工作参考。     

一次大暴雨天气过程的能量分析

利用数值预报产品及能量方法分析了１９９５年８月２１－２３是鲁南和山东半财区大暴雨天气过程。结果表明：暴雨产生在低层高能舌准饱能舌，准饱和及对流不稳定的区域；５００ｈＰａ正涡度舌与８５０ｈＰａ暖切变及需所了旋中心相配合，产生较强的上升运动，触发对流不稳定能量释放，产生大暴雨。     

一种基于磁耦合谐振式的高效率双频无线能量传输系统

为了提高磁耦合谐振式无线能量传输系统的效率,本文提出了一种新型的双频无线能量传输的发射和接收装置.在发射端和接收端中,该装置在发射端和接收端中均采用一个馈电线圈对两个谐振线圈馈电;两个谐振线圈工作在不同的频率并通过磁耦合的方式把能量从发射端向接收端同频传输.由于两个谐振线圈均参与了能量传输,所以该传输装置能在较远的距离实现效率较高的双频能量传输.为了验证该理论模型的特性,本文将其设计在PCB板材上并进行仿真和实验测试.仿真和实验结果表明：该双频磁谐振耦合无线能量传输装置的能量传输频率为6.78和13.56 MHz;在传输距离为装置尺寸60%时达到最高效率,其最高效率分别为88.5%和56.7%.     

富3He SEP事件中电子经向分布及其日面传播研究

根据ACE/ULEIS卫星数据,确定了2007-05—2010-01太阳活动极小期内的3个独立富³He太阳高能粒子(SEP)事件,并结合STEREO双星对相同事件的观测数据,研究了事件中电子的经向分布特征.结果表明:由耀斑引起的3个独立SEP事件,电子的经向分布宽度可达到130°.计算表明,携带电子传播的日面波传播速度差异显著,电子的此类经向分布很可能是由于其在日面横向扩散所致.当观测点磁力线足点位于耀斑源区东侧时,电子的日面扩散速度更快.     

一个内陆台风的湿有效能量分析

该文利用新给出的公式计算了1981年第8号台风各个时段的湿有效能量(MAE)及其三个分量。结果发现:台风系统是一个高能体，温带气旋阶段系统的MAE比热带台风阶段的MAE大。MAE的变化主要是由于它的正压分量和斜压分量变化引起；在系统降水的不同阶段表现出不同的能量特征。台风暴雨的形成主要靠消耗MAE的斜压分量和对流层下层的层结分量能量。     

一次梅雨暴雨的动能谱特征分析及收支诊断

利用WRF模式和NCEP再分析资料,对一次梅雨暴雨个例进行了数值模拟,基于高分辨率的模拟结果计算了水平动能谱、涡旋动能谱及辐散动能谱,诊断了动能收支谱方程。结果表明:在暴雨发展阶段,各个高度上都有中尺度动能增长,其显著增加始于中尺度低端,这导致了在中尺度波段出现谱转折特征,但在不同高度转折尺度不同;对流层高层涡旋动能大于辐散动能,平流层低层反之;不同降水阶段、不同高度和不同尺度上动能的来源不同,对流层高层,中尺度动能倾向由非线性项和气压项贡献;平流层低层,气压项的作用更为明显。     

"98.7"特大暴雨低涡的螺旋度和动能诊断分析

“98．7”特大暴雨过程与700hPa低涡切变线的强烈发展以及丰沛的水汽和强垂直运动密切相关。螺旋度的诊断结果揭示,与强暴雨区和切变线低涡相应的是一对符号相反而又紧邻的螺旋度带。它们的垂直结构是一对符号相反而又互伴的螺旋度柱;螺旋度及其诸分量的量级是相同的。这表明,垂直运动的水平切变和水平速度的垂直切变以及水平速度的水平切变对螺旋度有相同大小的员献,也意味着强垂直运动和低空急流对暴雨的发生和发展极其重要。动能的诊断结果显示。强动能区与暴雨区和低涡切变线有很好的对应关系,在中、低空的强动能中心也正是强降雨中心;动能最强的700hPa也是低涡切变线发展最强的层面。强动能及其强梯度区和强螺旋度区基本一致。表明强动能及其强梯度对螺旋度变率及其通量有重要贡献。     

高分辨不稳定能量的实时计算显示及应用

介绍了高分辨不稳定能量的算法.用该算法实现的实用程序能计算出每个地面站每小时的高分辨不稳定能量、地面假相当位温、抬升凝结高度等,并能在福建地图上显示出来.个例分析显示:在高分辨不稳定能量正高值区或其下游,若短时内(未来3 h内)有对流回波产生或经过,则将会发展,其值越大,天气越强;而地面假相当位温分布图能细致表现能量分布及地面冷空气的活动.     

Comparative Study on Methods for Computing Soil Heat Storage and Energy Balance in Arid and Semi-Arid Areas

Observations collected in the Badan Jaran desert hinterland and edge during 19-23 August 2009 and in the Jinta Oasis during 12-16 June 2005 are used to assess three methods for calculating the heat storage of the5-20-cm soil layer.The methods evaluated include the harmonic method,the conduction-convection method,and the temperature integral method.Soil heat storage calculated using the harmonic method provides the closest match with measured values.The conduction-convection method underestimates nighttime soil heat storage.The temperature integral method best captures fluctuations in soil heat storage on sub-diurnal timescales,but overestimates the amplitude and peak values of the diurnal cycle.The relative performance of each method varies with the underlying land surface.The land surface energy balance is evaluated using observations of soil heat flux at 5-cm depth and estimates of ground heat flux adjusted to account for soil heat storage.The energy balance closure rate increases and energy balance is improved when the ground heat flux is adjusted to account for soil heat storage.The results achieved using the harmonic and temperature integral methods are superior to those achieved using the conduction-convection method.     

均匀裸土地表土壤热通量计算方法对比及对能量闭合的影响

利用"内蒙古微气象观测蒸发试验"的观测资料,对6种地表土壤热通量计算方法(Plate Cal法、TDEC法、谐波法、热传导对流法、振幅法和相位法)进行比较,检验了6种方法在不同干湿地表状况下的适用性,并研究了6种方法计算地表土壤热通量的差异以及对地表能量闭合度的影响。结果表明:一般情况下,Plate Cal法计算的2 cm土壤热通量与观测值最接近,计算结果的均方差为6.9 W/m2。在不同干湿地表状况下,干燥和降水条件下适合使用Plate Cal法,计算结果的均方差分别为14.0 W/m2和30.1 W/m2;湿润条件下适合使用谐波法,计算结果的均方差为21.4 W/m2。6种方法计算的地表土壤热通量存在明显差别,最大相差178.6 W/m2,不同方法计算地表土壤热通量的最大差值超过25 W/m2的时次占样本的96.3%。不同方法计算地表土壤热通量的差异对地表能量闭合度的大小有明显影响,但不影响近地层能量闭合度随湍流混合增强而增大的规律。     

兰州城区稳定能量及其与空气污染的关系

从能量学的观点出发，提出了描述地面至特定高度大气层结构稳定度的参数－稳定能量，并给出了具体计算方法。根据1988－1992年兰州气象站逐日08：00（北京时，下同）的探空资料，计算了300－1000m每隔50m共15层的稳定能量。利用同期兰州市环境监测站自动监测系统监测的兰州城区3种主要空气污染物二氧化硫、一氧化碳和氮氧化物（SO2、CO、NOX）的日平均浓度资料，计算了地面气象要素、低空气象参数、低空风和稳定能量等气象因子与SO2、CO、NOX之间的相关。结果表明：（1）用稳定能量来描述低层大气的稳定性更为合理一些；（2）在诸多气象因子中，稳定能量与SO2、CO、NOX浓度之间的相关性最显著；（3）稳定能量的年变化规律与空气污染浓度的年变化规律基本一致；（4）逐月看，各层稳定能量与SO2浓度之间均为正相关，除7月份以外，大多数层次均通过了α＝0．01显著性水平的相关性检验。     

遂宁降雨动能的探索性分析

通过分析遂宁国家基本气象站5种不同降水强度的雨滴谱数据,探索DSG4降水类天气现象仪的雨滴谱资料计算小时降雨动能的方法。结果表明：各种降水强度下,降雨动能差别较大,雨量越大,降雨动能越大,降雨动能与小时雨滴数目、雨滴平均速度、雨滴平均直径成正相关的关系。利用研究结果结合水土流失降雨动能阈值,可提高涪江流域沿岸的水土保持及其预警能力。     

四川省太阳能资源气候学计算

利用SMARTS模式计算晴天总辐射,充分考虑大气对太阳辐射的削弱作用和海拔高度的影响,以四川省为例,建立了复杂自然环境条件下基于日照百分率的太阳能资源气候学计算方程。该方法不仅物理意义明确,而且计算结果误差明显降低;与实测值相比,7个辐射站年地面太阳总辐射曝辐量的相对误差均低于7%;与初始值采用天文辐射曝辐量的方法相比,无论是相对误差值还是离散程度,均降低一半以上。该方法较好地解决了在一个地形复杂、气候多变的区域采用同一计算方程的难题,从而有效避免了过去采用分区方法带来的边界不连续问题,对我国东西高差大、干湿变化明显的特殊情况具有应用价值。     

基于极光光谱图像的氧辐射特征仿真推演

极光分光光谱仪成像所得重要辐射特征包括氧原子所激发的557.7、630.0、636.4 nm谱线,这些谱线和入射电离层的高能电子能通量、中高层大气粒子成分密度等都有着紧密联系.本文结合引发极光的电子碰撞反应物理机制构建氧辐射特征仿真模型,利用极光光谱图像557.7、630.0 nm谱线估计最接近真实成像情况下的入射电子能通量,实验结果表明仿真中基于假设光强比推演得到的氧辐射谱线像素预测值较真实值高估了1~1.29倍.     

高分辨率数值模式在风能资源评估中的应用初探

针对现有气象测站分布数量有限, 尤其是沿江沿海地带测站稀少的现状, 对数值模式在风能资源评估中的应用进行了尝试。首先利用TAPM数值模式对上海地区的风场作了数值模拟计算; 然后利用同步的气象站观测资料对风速模拟结果进行统计释用订正处理, 提高了模式计算结果的准确性和可靠性; 最后得到了分辨率为3 km的上海全年平均风速和风功率密度分布信息。这些结果为上海地区风能资源分析评估及风电场规划选址工作提供了科学依据, 同时也说明将统计释用的数值模拟结果应用到风能资源评估工作中是可行的。