二维滞弹性非静力平衡云模式第一部分——低空风切变对云微物理过程…

本文对已有的二维时变的深对流型模式进行了部分修改和补充，尤其对于云微物理过程参数化方案进行了一些改进，使原有的对暖云、雹云和雪云都具有一定的模拟能力。依据建立的模式，就低空风切变对对流的影响，尤其对云和降水形成过程的作用进行了对比试验。为此我们设计了五种速垂直分布方案进行了对比分析。结果表明：低空风切变对对流的发生、发展有很大的影响，而且对云和水的形成过程影响更大。     

二维滞弹性非静力平衡云模式第二部分——中低空风切变对云微物理过程…

本文运用已建立的二维时变云模式，就中低空风垂直切变对对流和云微物理过程的影响进行了模拟研究。为此设计了五种方案进行了对比试验。结果表明：中低空风切变较小时，容易爆发对流；中低空切眯不超过某一值时，对流发展缓慢，但最终中对流。一旦中低空风切变超过某一值时，则对流发展不起来，另一方面，中低空风切变可加强各云微物理过程及地面降水量。     

二维滞弹性非静力平衡云模式第二部分──中低空风切变对云微物理过程的影响

本文运用已建立的二维时变云模式［1］，就中低空风垂直切变对对流和云微物理过程的影响进行了模拟研究。为此设计了五种方案进行了对比试验。结果表明：中低空风切变较小时，容易爆发对流；中低空切变不超过某一值时，对流发展缓慢，但最终会爆发强对流；一旦中低空风切变超过某一值时，则对流发展不起来。另一方面，中低空风切变可加强各云微物理过程及地面降水量。     

哈尔滨机场两次低空风切变的VWP产品对比分析

通过两次低空风切变的对比分析,发现有利的天气形势可以诱发低空风切变,但低空风切变的主要诱因是近地层对流及乱流的存在,低空急流也是一个因素.VWP产品能较好地反演出平均风速分布、风场的变化情况,探测伴有降水的低空风切变效果较好,探测晴空低空风切变有限.     

GRAPES全球模式次网格对流过程对云预报的影响研究

50 km分辨率下的GRAPES全球模式对赤道及低纬度地区云水、云冰、云量和格点降水的预报较实际观测偏少。为解决这一问题,在模式原有的格点尺度云方案基础上,将次网格对流过程的影响作为源汇项,加入到云水、云冰和总云量的预报方程中。结合云和地球辐射能量系统(CERES)与热带降雨测量(TRMM)等卫星云观测资料,进行了改进后的云方案与原云方案预报结果的对比分析。结果显示,考虑了对流对格点尺度云含水量和云量预报的影响后,GRAPES全球模式预报的云和格点降水在赤道及低纬度地区有明显改善,水凝物含水量和总云量的预报结果与实况较为接近,格点降水在总降水中的比例由原来的5%提高到25%。研究进一步表明,次网格对流过程对格点尺度云和降水的影响取决于上升气流质量通量的分布和强度,上升气流的质量通量在对流活动强烈的低纬度热带地区较强,其最大值出现在650—450 hPa高度,因此,次网格对流的卷出过程对中云的影响最为明显。对高云和低云也有一定程度的影响,使云顶变高,云底变低。     

影响云和降水的动力、热力与微物理因素的研究概述

由于云和降水的发生、发展是大气动力、热力过程与云中微物理过程相结合的产物，因而受到这些过程的共同制约和影响。为了更加详细地了解影响云和降水的动力、热力与微物理因素，分别从3个方面概要性地进行了阐述。（1）动力作用对云和降水发展的影响：主要讨论了风切变、天气系统抬升、地形动力作用和湍流的作用等因素的作用。（2）影响云和降水发展的热力因素：分别对热力扰动、潜热的作用、辐射作用等做了分析。（3）微物理过程对云和降水发展的影响：主要从微物理过程对动力热力过程的影响、带电过程对云降水粒子的影响、以及微物理过程对云降水影响的相对重要性等方面进行讨论。并在最后扼要地指出了在研究云和降水问题时，将动力、热力过程和微物理过程结合起来研究的必要性。     

广东一次区域性暴雨的数值模拟分析

利用非静力平衡的中尺度模式WRF,对2009年6月3～4日广东地区的暴雨过程进行了模拟分析,结果表明:暴雨过程发生在有利的天气形势下,高空槽、切变线和低空急流是主要影响系统;弱冷空气南侵触发中尺度对流降水系统生成.降水集中区域多出现在假相当温度垂直梯度随时间变化较大并且有明显水平风切变的区域.湿位涡MPV对强降水的落区...     

基于多雷达观测和数值模拟的中天山北坡夏季降水过程研究

基于微雨雷达、Ka波段云雷达、C波段天气雷达和微波辐射计等仪器的观测资料对2019年7月27日中天山地区一次局地对流云降水过程的精细结构及演变过程进行分析,并结合WRF高分辨率数值模式模拟结果研究了热力不稳定结构及风切变层对云发展的影响。结果表明：此次降水过程中天山北坡区域受到地形热力强迫,形成爬坡气流,并与翻越天山山脉的偏南气流在局部形成对流;雷达观测发现,由于天山山区受到高空西风的控制,局地产生的对流云团不足以突破中天山北坡上空的风速较大的西南气流或偏西气流,低层的偏北气流被高层气流夹带而转向形成风切变层。降水发生后,低层对流云团被限制在风切变层以下,云顶平整且高度较低,风切变层对对流云团存在明显的抑制作用。通过分析模拟结果,此次降水过程中风切变层对中天山北坡降水云的发展及热力不稳定变化影响十分重要,高层西南风对相当位温的平流输送使得风切变层上空更倾向于热力不稳定,同时使其下方更倾向于热力稳定从而抑制低层对流而促进高层对流的发展。当低层对流云团强度不足以突破其上空因垂直风切变导致的稳定层结,对流便会被局限于垂直风切变层以下,使得降水强度减弱。     

杭州萧山机场“10·22”低空风切变过程分析

对2016年10月22日发生在杭州萧山机场的一次低空风切变事件进行分析,得出此次事件是由弱冷空气入侵暖区形成的中尺度对流云团的影响下对流单体经过本场造成的,此对流单体符合中尺度γ天气系统的特点。雷达资料分析表明,常用的雷达资料如回波强度特征等很难判断出此次低空风切变的发生,而雷达径向速度,特别是径向速度垂直剖面资料可以对对流单体的三维结构进行分析,从而对于在低空风切变等小微尺度的危害性天气预报方面具有明显的效果。     

深圳机场低空风切变分析

统计深圳机场１９９２年开航～１９９５年４年中发生影响飞行的低空风切变发现，低空风切变多产生于夏半年的４～１０月份。从诱因上看，产生低空风切变的天气条件主要是局部和系统性雷暴及台风等对流性天气；冬季强冷空气过境时亦有低空风切变产生。     

基于多源探测资料的一次广州局地强对流垂直结构分析

基于X波段相控阵雷达、S波段双偏振雷达、微波辐射计、风廓线雷达、毫米波云雷达等多源高时空分辨率新型遥感探测资料,对广州后汛期一次局地强对流过程的大气热力、动力及云物理结构变化特征进行了综合分析。结果表明：(1)强对流前8小时前,局地LI、CAPE、SI等对流参数就达到并远远超过了短时强降水的阈值;临近降水大气层结仍向不稳定发展,水汽条件向有利的方向发展;(2)午后局地风形成辐合,上升气流加强,近地层出现弱垂直风切变和低空急流脉动,对强对流的发生发展有一定的指示意义;(3) CINRAD/SA-D雷达CR、DBZM HT、TOPS、VIL等变化与强降水和地面大风的发展有很好的对应关系,同时低层风场观测到阵风锋特征;XPAR-D雷达更高时空分辨率的探测可清晰显示对流发展旺盛阶段的Z_DR弧、K_DP柱、Z_DR柱、V型缺口等特征,为判断雷暴云团的发展程度和预警提供重要信息。     

风速垂直切变对于对流的发展和结构的影响

本文分两个部分。在第一部分中,分析了具有速度垂直切变的盛行风,对于对流发展强度的影响。指出,风速垂直切变对于对流的发展是否有利,决定于对流流场的结构。对于一种特定的流场,通过扰动增长率的计算,定量地讨论了风速垂直切变和不稳定层结对扰动发展的相对重要性。 在第二部分中,进一步求得了考虑风速垂直切变影响后的非线性对流运动方程组在边界热源作用的解,对解的数值计算表明,由于风速垂直切变的作用,对流流场的结构与静止大气中的情况不同,不再是轴对称的,而主要由两个顺时针流动的涡环组成,这种流场结构,与一般移动的雷阵雨云中的流场结构很相似。     

一次暖云降水主导的暴雨过程中电荷结构特征及其成因的模拟研究

为了认识以暖云强降水为主导的对流单体中的电荷结构特征及其形成原因, 利用加入了起放电参数化方案的WRF模式, 模拟了2017年5月7日广州局地突发的以暖云降水为主导的特大暴雨过程, 分析讨论了此次过程中一个单体成熟发展阶段的电荷结构的特征及其成因。结果表明, 此次以暖云降水为主导的特大暴雨过程中的单体对流强度较弱, 云顶高度低于同地区典型对流过程, 强回波区由大雨滴形成, 范围较小, 顶较低, 对流运动向0℃层以上输送的过冷水较少, 不利于冰相粒子形成, 导致大小冰相粒子含量均较少, 其中含量最多的冰相粒子为雪花, 其次依次为霰、冰晶、冰雹。云内起电较弱, 以非感应起电为主。非感应起电主要以对流区中-15℃层以下正的起电率为主, 感应起电率以对流区中的负极性为主。对流区中空间净电荷呈三极性结构, 其中中部负电荷区和底部正电荷区中心电荷密度及电荷区范围相当, 上部正电荷区相对较弱, 范围较小。对流区外围仅有弱的中部负电荷区和底部正电荷区。中部负电荷区由带负电荷的冰晶和雪花共同主导, 上部正电荷区由带正电荷的雪花主导, 底部正电荷区主要是由带正电荷的霰粒子及带正电荷的雨滴主导。强起电区和放电区重合, 主要集中在回波中心上部35~50 dBZ的对流区。      

一次热带海洋对流云微物理过程的数值模拟

为了理解微物理过程以及次生对流云对热带对流云团发展演变过程的影响,利用二维云分辨模式对2006年1月20日靠近澳大利亚西北部的印度尼西亚暖池附近的一次对流云降水过程进行数值模拟,分析了对流云发展演变不同阶段各种微物理过程的特征,尤其对次生对流的形成以及并合过程进行了深入分析.结果表明:本个例所研究的热带对流云团具有发展...     

环境风场对地形对流云发展的影响

通过一个带地形处理的二维弹性对流云数值模式，模拟了斜坡地形上不同的环境风对地形对流云发展的影响。模拟结果表明，环境风场对于地形抬升产生的对流云的发展强度、云体结构以及地面降水等具有重大的影响。当中上层风与爬坡风的方向相反时，环境风切变和中上层风速越大，对流的强度越大；当中上层风和爬坡风方向一致时，环境风切变削弱对流云的最大强度。     

NUMERICAL SIMULATION OF CLOUD MICROPHYSICAL CHARACTERISTICS OF LANDFALL TYPHOON KROSA

In this study,the super typhoon KROSA(2007)was simulated using a mesoscale numerical model Global and Regional Assimilation and Prediction System(GRAPES)with a two-moment mixed-phase microphysics scheme.Local rainfall observations,radar and satellite data were also used to analyze the precipitation structure and microphysical features.It was shown that low-level jets and unstable temperature stratification provided this precipitation process with favorable weather condition.Heavy rainfall centers were located in the north and east part of KROSA with the maxima of 6-hourly total rainfall during the simulation more than 100 mm.The quantities of column solid water and column liquid water were generally equivalent,indicating the important role of ice phase in precipitation formation.Results of CloudSat showed that strong convection occurred in the eyewall around the cyclonic center.According to the simulation results,heavy precipitation in the northeast part of the typhoon was mainly triggered by convective clouds,accompanied by the strongest updraft under the melting level.In the southwest part of KROSA,precipitation intensity was rather homogeneous.The ascending center occurred in high-level cold clouds,favoring the formation and growth of ice particles.     

VARIATIONS OF CLOUD FRACTION OVER EAST ASIA UNDER GLOBAL WARMING CONDITIONS IN THE PAST 20 YEARS

Based on the variation of cloud fraction revealed by D2 Cloud Climatic Data of the International Satellite Cloud Climatology Project and trend analysis methods, the trend of different types of cloud fraction over East Asia during 1984-2006 is obtained. The analysis focuses on the relationship between temperature and different cloud fraction under the background of globe warming. The result shows a fluctuating decreasing tendency in the total cloud fraction, high-level cloud and low-level cloud over East Asia with the decrement being 2.24%, 1.65% and 1.68%, respectively, while the mid-level cloud increases by 1.07%. In addition, there are great regional differences in cloud fraction. Temperature and water-vapor content variation caused by the greenhouse effects over East Asia is the primary reason for the variation of cloud fraction. Over the Tibetan Plateau, the Bay of Bengal and the Intertropical Convergence Zone, the temperature is negatively correlated with high-level cloud, but positively correlated with mid- and low-level cloud. However, over the West Pacific and the ocean east and north of Japan, the temperature is negatively correlated with low-level cloud but positively correlated with high-level cloud.     

赤峰地区“7·23”暴雨天气形成条件及对应云系特征

文章选取了赤峰市地区发生在2009年7月23日午后暴雨天气过程(简称"7·23"暴雨天气)的卫星云图资料,并结合天气图和自动雨量站降水资料进行对比分析。结果发现:引发"·23"暴雨天气不仅与东北冷涡环流、暴雨落区附近低层暖湿切变风场有关,而且在卫星云图显示的对流云体上有相应云系特征。暴雨发生即与当时大的环流云场相关联,也与降水强度、落区的云场中的一些特殊云形云系存在一定内在关系。分析研究这些天气条件和云图特征信息对做好大暴雨预报服务有着重要意义。     

监测旱涝的云参数方法研究

类似于降水量Ｚ指标法对旱情的监测,进行了云参数监测旱情的研究,建立了云量监测的Ｚ指标法。以１９８７～１９９２ 年的总云量和高云量的候平均资料为基础,求出１９９２ 年不同时段的Ｚ值,得到以图形表示的各时段的旱情监测结果,并与同期降水量Ｚ指标法的结果作了比较。分析表明,用云参数的Ｚ指标法监测旱情是可行的。由于云参数既容易获得又不受地区限制,所以云参数监测旱情的Ｚ指标法有实际应用价值