层状云人工增雨撒播方法的有效性初探

利用已建立的模拟层状云中催化剂扩散的三维时变烟团轨迹模式, 研究人工增雨撒播方法的有效性。根据１９９６－０３－３１－０８ 时实测常规气象资料和１４ 时飞机实际播撒参数, 对陕西省关中地区飞机人工增雨作业中的催化剂输送扩散进行了数值模拟, 对不同的大气层结和扩散参数做了敏感性试验分析, 根据达到有效催化的浓度（１０ 个／Ｌ）标准, 初步分析撒播方法的有效性。结果表明： （１） 非均匀、非定常、非垂直撒播线源的催化剂输送扩散特征是, 浓度等值线空间分布图形类似于撒播线, 但更为复杂, 已不满足高斯分布; （２） 催化剂的扩散与湍流扩散系数、风场分布相对应, 水平扩散范围大于垂直扩散范围; （３） 大范围的撒播并不象人们期望的那么有效, 因为云中存在许多无催化剂影响的区域, 建议飞机人工增雨作业中设计撒播方案时, 应该科学慎重;（４） 催化剂的扩散对湍流扩散系数非常敏感, 建议模式中最好含有湍流预报项。     

层状云播云线源非均匀、非定常输送扩散数值模拟

大多数层状云播云线源输送扩散模式常采用一些不合理的假设，使得输送扩散过程中起重要作用的一些物理过程被忽略。烟团轨迹模式能够处理源参数和气象要素的时空变化，适用于各种尺度和各类源的输送扩散模拟。因此，本文建立了一个模拟层状云播云线源输送扩散的三维时变烟团轨迹模式，并考虑了地形，垂直风切变作用，播云参数的时空变化和线源的湿清除效应。增雨作业实例我的数值模拟研究结果表明：模拟的播云线源输送扩散特征与输送扩散的基本理论和一般规律相吻合，并且再现了非垂直（与风向上）多条播云线源非均匀非定常的输送扩散特点。浓度等值线水平，垂直分布均不规则，比均匀定常点源更为复杂，整体不满足高斯浓度分布，表明在这种情况下均匀定常模式已不适用。另外，模式能够精确地模拟出播云线间的精细结构。     

复杂气流系统中的空气污染物输送与扩散的烟团轨迹模式研究──Ⅰ:烟团轨迹模式介绍

建立了一个三维时变、考虑风切变的烟四轨迹模式,用以模拟复杂气流系统中污染物散布的特征.模式具有以下几个特点：（1）常规资料作为模式输入,对边界层参量进行参数化.（2）重新考虑了混合层反射。（3）利用新的扩散参数计算方案.（4）修正了烟团分裂方案。模式能够处理湍流和风切变引起污染物扩散、非均匀风场对污染物的输送、干湿沉积、线性化学反应、混合层高度和稳定度的周日变化、地形地物等对污染物散布的影响。     

层状云中垂直线源的扩散问题

下投式飞机和火箭焰弹分散的催化剂一般都形成若干条垂直线源。该文利用湍流扩散的梯度输送理论,提出了层状云中垂直线源催化剂扩散的理论模式,并给出了顺风向和垂直于风向发射的多条线源催化剂浓度叠加效应的计算公式。     

层状云中垂直线源的扩散问题

下投式飞机和火箭焰弹分散的催化剂一般都形成若干条垂直线源。该文利用湍流扩散的梯度输送理论，提出了层状云中垂直线源催化剂扩散的理论模式，并给出了顺风向和垂直于风向发射的多条线源催化剂深度叠加效应的计算公式。     

飞机增雨催化剂水平输送与扩散速率的研究

研究了飞机增雨中催化剂的水平输送与扩散速率，为设计播云间距，估算影响区大小，位置，影响时间提供科学的定量依据。根据飞机人工增雨作业个例，利用层状云中催化剂输送扩散的三维时空变模式，对播云催化剂水平输送和扩散速率进行了模拟研究。结果表明，云中催化剂水平输送仅与风场有关，1h的平均值达到65km，催化剂扩散速率与风、温、湍流有关，1h平均为0.82m/s。     

中尺度熏烟扩散的数值研究

本文针对熏烟扩散过程建立了粒子烟团轨迹模式，利用该模式成功地模拟日出后逆温层破坏的熏烟扩散过程和TIBL下的熏烟扩散过程，证实了所建模式在模拟熏烟扩散方面的可行性和适用性，揭示了两种熏烟扩散过程中的熏烟扩散特征及其随时间的变化。将粒子烟团轨迹模式和提供平均场和湍流场输入的三维非静力能量团合模式相联接，可以较好地预测城市逆温层破坏条件下和沿岸陆上TIBL中的熏烟扩散特征及其随时间的变化。     

西宁市大气环境风险模拟研究

利用中尺度气象模式模拟了特殊地形下的气象变化特征,通过CALPUFF模拟了大气环境风险事件的精细化扩散特征。结果表明：西宁市地面风特征与河谷地形走向基本一致,典型风场表现为湟水河谷盛行西北和东南风,北川河谷则多为偏北风。由于青藏高原昼间强烈的山坡辐射增热和致使低空出现逆温层频率高,强度大,不利于污染物在垂直方向的扩散,河谷剖面模拟温度场的结果显示等高度山坡附近比河谷中心的温度大约高1.5℃。CALPUFF烟团轨迹模式能较好地应用于西宁市大气环境风险事件的模拟研究,模拟结果能清楚描绘出污染物沿河谷输送与扩散的初始状况和细致分布,同时在复杂地形和气象条件影响下出现山体对烟团的阻碍效应、烟团因流场在山脊处出现形变以及山谷风环流影响等非定常扩散现象,扩散轨迹符合复杂地形和气象条件影响的特征和规律,模拟结果对准确预估大气环境风险事件在复杂地形和气象条件下城市中的扩散特征、影响范围和程度具有重要意义。     

对流云点源催化剂扩散模拟系统及应用

基于对流云云中催化剂扩散理论建立了一个适用对流云的云中点源催化剂扩散模拟系统,介绍了该系统的设计思想和应用情况.讨论了催化剂扩散与扩散时间、风速、湍流系数、垂直速度等因素的关系,得到以下结论:对流云中催化剂的扩散速度较快,几分钟后就能扩散到一个相对稳定的范围;风速和湍流系数越大水平扩散范围越大;在垂直方向上催化剂扩散主要集中在爆炸层高度之上附近的地方.这些研究结果可为对流云的增雨作业方案的确定提供科学依据,同时对增雨效果的评估也有意义.     

青岛地区边界层结构的数值模拟

本文建立了一个非静力的三维细网格边界层模式，对青岛地区复杂下垫面条件下的边界层结构和湍流特征作了数值模拟，模式采用能量闭合方案，舍弃了静力近似，以提高空间分辨率和模式精度。模拟以实测资料为初始输入，对该地区风场和湍流场作了较细致的模拟分析，与观测资料相比，结果合理地一致。结果表明了陡峭地形和不规则海岸线对局地风场和湍流场影响很大。     

非纬向非平行基流中的对称不稳定

文中讨论了非纬向非平行基流中的对称不稳定,得到了新的非纬向基流下对称不稳定的判据条件。在存在横向切变时,无旋层结流体中扰动的不稳定条件为Ｒｉ＜１４ｓｉｎ２（β－α）;而在有旋层结流体中,弱的横向切变在取一级近似时并不能改变对称不稳定的增长率,但扰动必定传播,传播方向是顺切变方向,波长越短,传播速度越快。     

一个压力坐标下的海洋环流模式

A new oceanic general circulation model in pressure coordinates is formulated. Since the bottom pressure changes with time, the vertical coordinate is actually a pressure-σ coordinate. The numerical solution of the model is based on an energy-conservation scheme of finite difference. The most important new feature of the model is that it is a truly compressible ocean model and it is free of the Boussinesq approxima tions. Thus, the new model is quite different from many existing models in the following ways: 1) the exact form of mass conservation, 2) the in-situ instantaneous pressure and the UNESCO equation of state to calculate density, 3) the in-situ density in the momentum equations, 4) finite difference schemes that conserve the total energy. Initial tests showed that the model code runs smoothly, and it is quite stable. The quasi-steady circulation patterns generated by the new model compare well with existing models, but the time evolution of the new model seems different from some existing models. Thus, the non-Boussinesq models may provide more accurate information for climate study and satellite observations.     

北京北部城区 SO2和NO2浓度垂直分布特点初探

2001年1～3月在中国科学院大气物理研究所320 m铁塔10个不同高度(320、240、200、140、100、80、47、15、8 m和地面)使用无动力扩散采样器对SO2和NO2日平均总量及夜间平均浓度进行了观测.结果表明,200m以下高度SO2和NO2浓度较大.北京城区不同高度大气中SO2的浓度1月份最高.NO2浓度1月份和2月份呈现高值.不同高度SO2和NO2浓度与逆温强度有明显的正相关.     

非平衡态大气热力学的研究

要挟了建立非平衡态大气热力学的必要怀和迫切性。并在考虑到大气系统是以湍涡为基本单元,具有气压梯度力,重力和Ｃｏｒｉｏｌｉｓ力的地球大气宏观体系的基础上,直接引入大气动力主程组,建立了非平衡态大气热力学的熵平衡方程。     

不确定性理论集对分析在预报模型建立中的应用研究

文中应用集对分析原理 ,在模型每次作出预报结论之前先对各预报因子的预报能力进行分析和判断 ,对一些预报能力不强 ,甚至可能干扰预报模型作出正确预报结论的所谓弱势因子 ,进行抑制、甚至消除其影响 ,而让其他预报能力较强的因子来决定预报结论。在每次预报中 ,模型中哪个因子为弱势是不固定的 ,而是随着预报环境的变化而变化 ,也就是说 ,随着环境的变化 ,会有不同因子的作用被抑制或取消 ,从而实现预报模型的因子结构动态优化 ,增强了模型预报机制的合理性 ,提高了模型的预报能力。大量的试验、多年的业务试用以及在数值预报产品释用中的应用例子表明 ,这一方法具有较好的效果。     

热带大气能量频散波射线的低频动力学特征

首先在非零频波条件下采用有、无辐散两类数学模型 ,讨论热带大气低频波传播动力特征 ,研究结果表明 ,非零频的波频率参数是热带大气低频振荡源能量频散波路径及其波振幅的关键影响因子 ,且热带地区低频振荡的经向传播与其伴随着的强对流云团有显著相关 ,并与热带低纬 β因子等相关。文中还进一步揭示了低纬大气低频振荡经向传播伴随的积云对流现象及向高中纬传播机理 ,描述了 WKB近似方法数学模型及其波射线方程解模态对大气低频动力特性及其水汽分布垂直结构、不稳定层结等因子的响应特征。     

关于边界层阻力定律在非定常均匀条件下的推广

用自由大气实际风速取代地转风,得到了非定常均匀条件下阻力定律和边界层内参数的一些性质及相似性函数Ａ、Ｂ的特性。该方法和结果可应用于大气模式中的边界层参数化以及与相似性函数有关的一些研究。     

有限时间排放的污染扩散模式及污染特征

利用烟团模式的思想,建立起有限时间排放的污染扩散模式。验证了在排放时间极短时,该瞬时点泊扩散的解析解完全一致;在排放时间充分长时,和连续点源的烟羽扩散模式有非常好的一致性,有限时间放污染的特征,是随着事故发生、排放开始,地面污染浓度有一个很快的积累过程,从近源处开始浓度达到一种动态平衡;事故结束时,由于大气“净化”能力,污染慢慢减轻,直到最后“消失”     

欧洲ECWMF模式与我国T213模式夏季预报能力的对比分析检验

T213 L31模式(简称T213)是中国国家气象中心在T106L19谱模式的基础上建成的第四代全球中期数值天气预报系统,它于2002年9月1日起投入业务使用。本文根据世界气象组织(WMO)基本系统委员会(CBS)1985年特别会议推荐的数值预报标准化检验方案,采用欧洲中期数值预报模式ECWMF和国家气象中心T213数值预报模式的500 hPa位势高度、850 hPa温度预报格点资料和客观分析实况格点资料,对东亚区域2002年和2003年夏季时段内两种模式的预报能力进行对比分析检验。所得结果表明,ECWMF预报的环流场中的低压槽在102°E以东的我国中东部(102°E以西的我国西部)比实况值偏弱(偏强),高压脊偏强(偏弱);而在我国的大多数地区,T213模式预报的低压槽偏强,高压脊偏弱。     

基于长时段非线性影响分析的冬小麦产量预报

为提高冬小麦产量预报的准确性、稳定性, 通过气象产量与气象因子的膨化相关普查, 筛选出长时段、非线性因子组建预报方程, 收到了预期的效果.经4年的使用验证及与其他几种统计方法的比较, 该方法预报结果较为理想, 可用于基层台站的冬小麦产量预报.