一种利用气象要素场时变信息确定其空间分布状态的方法及数值模拟研究

本文将藉观测资料所包含的时间演变信息来建立要素场空间结构的问题提成一个反问题，并利用共轭方程和最优控制技术把模式初值作为控制变量来求解这个反问题；希望对由于空间测站不足而得不到合理初始场的问题以及由于用共轭方程而引起大的计算量的问题获得解决的方法。文中利用了一个边界层动力模式及其共轭方程模式进行了数值试验，结果表明：在对计算做出简化处理及较合理的测站分布下，方法能够从大大少于模式自由度的观测资料中得出比较合理的要素场初值的空间结构。     

数值天气预报中的两类反问题及一种数值解法──理想试验

针对数值预报中产生误差的两个来源提出了数值预报中存在着两类反问题。并在一维的非线性平流扩散方程上，用共轭方程的解法对提出的两类反问题作出了理想场的数值试验。试验结果表明，这种解反问题的方法非常有效。它利用＂观测资料＂所包含的时间演变的信息确定出了方程的初值或方程中误差订正项的空间分布状况。而且无论对＂观测资料＂的超定还是欠定都能得出较有意义的结果。因而有很大的利用前景。     

对中尺度遥感资料进行四维同化的共轭方法及其数值研究

本文探讨了数值天气预报过程中对非定时观测的常规遥感气象资料进行四维同化，形成预报初始场的新途径，把数值预报初始场的形成提为数学上的一类反问题，运用数值模式及其共轭方程对象气资料进行变分同化的共轭方法，使众多观测资料的四维同化与时变的动力模型在初始场的形成过程中统一考察，克服了以往一些方法的局限性，从理论和数值角度证明该方法的可行性，表明该方法有可能作为发展一个新的初值方案的雏形，有潜在的应用价值。     

苏联长期天气预报的一种动力学方法

苏联科学院马尔丘克在1974年提出了大气和海洋动力学的基本方程(主方程)和共轭方程(伴方程)理论,并在求解基本问题和共轭问题的基础上,提出了长期动力预报的新方法。这个方法在理论模式和实际应用方面有其鲜明的特色和独到之处,在目前长期动力预报研究不多的情况下,特别引起人们的注意。一、问题的提法和求解思路马尔丘克认为,长期动力预报方法是建立在求解大气、陆地和海洋动力—热力学的定解问题基础上的。对于线性预报模式,可以得到预报函数(如温度和其它气象要素对其气候值的偏差或距平)的直接结果;对于非线性的预报问题,则需要建立一种新的数学工具即共轭方程理论,构成大气、陆地和海洋特定的基本问题     

初始场估计共轭同化方法的精确化

通过例子,说明对偏微分方程模型使用共轭同化方法时,同周期性条件的重要性,提出尽可能精确地使用共轭同化方法于偏微分方程模型的办法及对有些方程不含ｅ↓ｕ／ｅ↓项时,其相应差分方程模型精确共轭同化方法。     

相关系数的变化形式和相关场揭示的大气波动及其物理本质

文中对相关系数公式的形式进行了变化,得到了以傅里叶谱系数表示的相关系数公式,完成了新形式的相关系数公式与大气动力学方程的直接连接,由此产生了由相关系数表示的动力学方程,从而指出用相关场研究大尺度动力过程是有意义的,相关场揭示的联系可通过相关系数表示的方程而得到动力学解释。     

数值模式初值的敏感性程度对四维同化的影响

用著名的Ｌｏｒｅｎｚ系统作了共轭变分同化的数值试验。发现随着模式对初值敏感性程度的增加，用这种方法得到和模式相协调的初始场愈来愈困难，直到某些情况下的完全失败。这表明四维同化和可预报期限是联系在一起的。另一方面，随着方程不精确程度的增加，变分同化的效果愈来愈差，直到所做的预报无任何意义可言。如果在做变分同化的同时对模式参数也进行反演，就可使得基于Ｌｏｒｅｎｚ系统所做的预报效果大大提高。     

《降水量计算与预报》

华东水利学院1976年8月刻印,吴和赓编写。讲义介绍了铅直速度场的计算,可降水量的确定、降水量计算和预报,以及其他有关问题的处理。在铅直速度场的计算中,介绍了用涡度方程和ω方程计算铅直速度的基本原理及对凝结潜热、感热、地形和地面摩     

利用动力相似法作梧州地区台风暴雨短期预报

首先计算在台风暴雨出现前24小时，25个探空站相应的24个物理量场，利用相关分析，筛选出能较好地反映暴雨天气系统的物理量场，并用动力相似法作出24小时台风暴雨落区预报。最后用动力因子作出逐步回归预报方程来比较效果。     

混合型平衡方程的数值解法

本文提出数值求解混合型平衡方程的一种逐步变型—轮换—迭代方法。引进外迭代因子。实例计算表明,用这种方法解出的流函数反解出高度场无系统性降低和副热带高压减弱消失等现象。适合应用来提供我国低纬度地区的数值天气预报模式的初值。将平衡方程作为混合型方程求解,目前还是新的首次试验。     

考虑背景风压场影响的边界层数值模式

本文提出一个在中性情况下边界层数值模式中考虑背景风压场影响的方法。背景风压场的水平非均匀影响了边界层运动方程中的惯性力项及边界层的上界风速。本文把三维问题用一种线性化方法简化为一维问题，只要知道背景气压场的空间分布，即可求出考虑了背景场影响的边界层风场。     

大尺度涡旋的正压不稳定

用极坐标中线性化的正压涡度方程，将大尺度圆形基流上扰动的稳定性问题化为广义特征值的问题，得到了扰动振幅增长率沿方位角方向波数的关系。然后以不稳定模态的扰动流函数场作为初始场，在强、弱两类圆形基流的条件下，用直角坐标中准地转正压模式，分别实施积分时间为６０ｈ的试验。结果在模式大气中，初始扰动均随时间而增幅；强圆形基流的扰动增幅更快，并形成与台风螺旋云系看似有些相近的结构。     

多尺度天气分析理论和应用Ⅰ:基本原理和天气系统的本质

根据大气运动和结构的多尺度特征,提出了大气微团的多重结构模型,认为大气由不同尺度的微团以多重结构的形式组成,即大尺度微团由若干较小尺度的亚微团构成,而亚微团又由更小的微团组成.利用Navier-Stokes方程推导出亚微团的相对运动方程,在背景场处于平衡状态下推导出亚微团运动方程的平衡形式,发现该方程与电磁学的基本方程具有相同形式,并将大气轻、重两种微团与正、负离子进行了类比.根据推导出的方程对天气系统的发生、发展进行了研究,认为天气系统是由于亚微团在环境场作用下发生分离并在环境场的作用下重新组合而形成的,这一过程在初始扰动的作用下开始,在正反馈过程中不断加强并最终达到一种平衡状态;而轻、重两种亚微团之间的引力是天气系统减弱和消亡的重要原因.利用亚微团运动方程和对微团扰动速度的自转分析,推导出天气系统的诊断方程,并利用该方程对大气环境场的分布与天气系统发生的相互关系进行了诊断分析,结果表明,环境场风速的快速变化、高低空急流附近的动能梯度、环境涡度的正值区以及强风速垂直变化等因素对天气系统的形成十分有利.     

关于大尺度动量场和涡度场中积云效应的协调参数化

本文提出一个积云对流对大尺度动量场和涡度场的相互协调的参数化数理框架。解决协调的办法是约定:当云被考虑为享有同一大尺度环境场的弧立对流单体对,在涡度收支中小于大尺度动力模型空间分辨率的云的涡度动力作用可以忽略,根据Ooyama积云参数化理论,本文用这种简化方法来得到一对相互协调的大尺度动量方程和涡度方程。我们的研究是把注意力集中在使人们更容易理解夹卷过程以及云与环境之间压力的相互作用方面。     

共轭方程理论在月平均温度距平季节预报中的应用

说明了共轭方程方法的可行性，使用历史资料代入共轭函数公式中计算了东北地区12月、6月月平均温度距平，并与实况进行了比较。为了建立东北地区12月、6月平均气温距平的长期预报方法，使用预报时间半年前的海温作参数化月平均热流量距平，代入简化的共轭函数公式中得到了预报值。     

■矢量与湿ω方程及其应用

一、引言用准地转ω方程诊断大气的垂直运动是一种比较常见的方法。但用常规ω方程进行垂直运动的定性定量分析时,有其不可忽视的缺陷。Hoskins等指出这些缺陷,并对此作了分析。在此基础上,他们对ω方程作了重新推导,用一种新的表示方法来描写强迫项。经改写后的ω方程,不仅强迫项的形式简单,而且还有物理意义明确等优点。大气中的垂直运动仅依赖于Q的散度,通过考虑等压面上的高度场和温度场即可推断出天气图上垂直运动的分布。但准地转ω方     

预报方程差分格式的构造方法

本文用差分模拟绝对涡度守恒定律,构成正压涡度方程的两类差分格式:积分守恒型格式和相当于准拉格朗日型格式。前一类型格式的显式部分是条件稳定的,隐式部分是无条件稳定的。后者至为无条件稳定的显式格式,可以依据实际需要和可能,来放大无条件稳定格式的时间步长。 本文还根据格式的计算要求,讨论了“风”场的计算和平滑问题,以及差分方程的边、初条件(计算边、初条件)的给法。并通过理想场计算和实例预报,检验了几种显式格式的计算效果。     

中尺度数值模式的资料同化系统——(二)伴随模式系统的检验与试验

在《中尺度数值模式的资料同化系统——（一）伴随模式的设计》一文的基础上,进一步对伴随模式码的检验问题做了讨论。表明采用共轭码方法是可行的。其导出的伴随模式与理论推导的共轭方程是相容的。试验发现该同化系统有消除随机干扰的能力,同化效果好。在同化过程中,系统是先同化大尺度信息,然后逐步同化中小尺度信息。     

中尺度数值模式的资料同化系统：（二）伴随模式系统的检验？…

在《中尺度数值模式的资料同化系统－－－（一）伴随模式的设计》一文的基础上,进一步对伴随模式码地检验问题做了讨论。表明采用共轭码方法是可行的。其的伴随模式与理论推导的共轭方程是相容的。试验发现该同化系统有消除随机干扰的能力,同化效果好。在同化过程中,系统是先同化大尺度信息,然后逐渐同化中小尺度信息。     

一种同时修正模式方程中参数的变分同化方案：基于Lorentz系统的研究

本文用Ｌｏｒｅｎｔｚ系统作了共轭变分同化的数值试验。结果表明，随着方程中误差的增加，变分同化的效果会越来越差，直到所作的预报试验无任何意义，在做变分同化时，对模式参数同时进行了反演，即在求得最佳初值的同时对模式方程中的一些系数也进行了某些修正，使得基于Ｌｏｒｅｎｔｚ系统所做的预报效果大大提高。