一次台风暴雨过程的数值模拟和中尺度分析

利用改进的有限区域数值预报模式（AREM）,对“艾利”台风在福建省登陆所造成的特大暴雨过程进行了数值模拟;采用空间带通滤波技术,对模拟结果进行尺度分离,揭示出对此次暴雨天气过程有直接影响的中尺度系统,即中尺度低压和中尺度辐合线;对这些中尺度系统的物理量场特征和它们与强降水的关系进行了分析研究。结果表明：强降水与中尺度系统的散度场有较好的对应关系,中尺度系统与地形相互作用形成很强的辐合抬升作用是造成中尺度暴雨的直接原因。     

1998年8月嫩江流域一次大暴雨的成因分析

利用中尺度滤波、高分辨率数值模拟和诊断分析对1998年8月9～11日嫩江流域的甘南和白城大暴雨的成因进行了初步探讨。结果表明：中β尺度天气系统是大暴雨的主要影响系统。地形抬升、纬向次级环流和小股弱冷空气共同作用是大暴雨产生的重要因素。敏感试验结果表明：凝结潜热释放对中β尺度天气系统的形成起决定作用。中尺度地形对中β尺度天气系统维持和发展也起作用，影响暴雨落区、强度，且有增幅作用。改变初始湿度场对雨区和雨量的模拟影响随积分时间增长逐渐减小，东北地区水汽不是完全由初始时刻大气中的水汽含量所决定的，而是不断地来自低纬向东北地区的水汽输送。     

次天气尺度和中尺度预报中的初值问题

本文利用美国宾州大学的中尺度10层湿模式,对次天气尺度和中尺度预报的初值问题进行试验。文中通过天气尺度和次天气尺度两组不同的初值来试验初始温度、湿度和风场对次天气尺度和中尺度预报的影响。     

长江中游复杂地形和盛夏局地大暴雨

本文利用武汉WSR-81S数字化天气雷达资料和其它中尺度气象资料分析了1987年8月18日相继发生在长江中游复杂地形区域的两场短历时局地特大暴雨的中尺度演变过程。在没有明显的次天气尺度上升运动直接启动和组织的情况下,两场局地大暴雨暴发的时间和地点都取决于边界层中尺度风场强辐合的出现。复杂地形对边界层气流的热力和机械的综合作用,在一定的大尺度气流背景下,形成有规律的中尺度近地面风场系统。它表现得相对定常并有一定的日变化,当来自临近地区的中尺度对流系统移近时,对流降水中产生的中尺度气流(例如飑锋)参加到由地形影响形成的中尺度边界层流场系统中,便在某些特定地点构成强的辐合。在这类辐合区中心的偏北一侧发展起强大而移动缓慢的复合单体或超级单体,带来局地大暴雨。山谷风环流、平原-山脉环流对盛夏局地暴雨的影响应受到重视。     

致洪暴雨过程中尺度涡旋的涡散作用及准平衡流诊断分析

利用较高分辨率的观测资料与模拟结果进行分析表明,影响2008年6月中旬广西致洪暴雨的主要中尺度天气系统是准静止的中尺度涡旋,它是中纬度天气尺度西风带波动与低纬度暖湿气流带在地形效应下相互作用的结果,其生成、发展和移动对此次致洪暴雨过程的降水强度和持续有重要作用,该中尺度涡旋具有强涡散共存、涡散度达同量级并伴随有较长生命...     

散度变化在中尺度对流系统分析预报中之应用

本文介绍了近年来国内外进行中尺度系统的分析和预报中,对风场的散度变化的研究和应用。提出中尺度散度扬的配置及变化与中尺度天气(如强天气和暴雨)有十分密切的关系,它往往能预示中尺度天气的出现。在此基础上,还介绍了利用散度方程某些特征项来研究未来中尺度散度扬的变化,从而达到定性地应用的目的。从近年来国内外的应用看,这种努力是成功的。     

95.8暴雨过程中天气尺度和中尺度系统相互作用的数值模拟

本文依Ｂａｒｎｅｓ滤波原理，利用低通波场的连续性特征进行尺度分离，分析了暴雨过程中天气尺度系统和中尺度系统的作用，并用中尺度数值模式对该暴雨过程中天气尺度和中尺度系统的相互作用进行了数值模拟。     

强对流天气预报的动力释用

从散度方程出发，推导出了不平衡场，并应用一层中尺度模式为Ｔ４２Ｌ９模式的地面风场引入由中、小地形影响产生的中、小尺度天气系统，建立了一个符合郭晓岚对流参数化原理的强对流天气预报动力释用系统。通过实例分析和业务应用，证明该释用方法取得了较好的业务效果。     

应用Mass模式开发T42产品初探

本文应用T42产品和Mass模式对1992年7月25日呼和浩特地区大暴雨进行诊断分析和预报试验。诊断分析表明，局地中尺度环流是复杂现象，由多因子非线性相互作用而生成。地形的热力作用主要影响中尺度系统的演变速度、强度和结构；地形的动力效应导致暴雨区附近的气旋性环流；更大尺度系统诱发地面中尺度风速辐合线。预报试验表明，Mass模式与T42产品中的预报场相结合，可使诊断结果具有预报意义。发展有限域中尺度诊断模式是将T42所提供的天气尺度信息转化为中尺度信息的有效途径之一。这种转化为局地强对流天气的加强预报提供依据。     

2005年6月广东锋前暖区暴雨β中尺度系统特征的诊断与模拟研究

通过对雷达、卫星、地面等观测资料的诊断分析以及数值模拟研究, 对2005年6月广东 (粤中) 地区特大持续性暴雨的β中尺度系统进行了研究, 得出以下结果: (1) β中尺度系统是该次广东持续性暴雨的直接制造者, 当地的喇叭口地形非常有利于β中尺度系统的触发与维持。β中尺度系统发展初期有一些更小的γ中尺度系统的活动, 它们形成带状, 逐渐发展合并为β中尺度系统。 (2) 在较为成功的模拟的基础上, 采用模式输出资料对β中尺度对流雨团P作了仔细分析, 结果显示低层对应风场的辐合, 高层对应风场的辐散, 这种高低空散度场配置非常有利于强降水的产生和维持, β中尺度雨团中心对应着上升运动, 而在雨团北侧有弱下沉气流的补偿。引起降水的β中尺度系统多位于锋前暖区的相对更暖区域。 (3) 在同一次暴雨过程中, 粤桂两地同处锋前暖区, 对其风场上的异同点作了比较。共同点是低层均存在风场的辐合。但广西为风速辐合, 辐合中心具移动性, 而广东为风向辐合, 有明显辐合线, 辐合中心, 稳定少动。 (4) 地面辐合线上的扰动以及地面较强的温湿对比区的热力作用对于β中尺度系统的触发可能有重要的影响。地面资料提供了很有用的信息, 是一种重要的工具。 (5) 在此基础上提出了锋前暖区中尺度对流系统及地形、地面风、温、湿分布对其影响的概念模型。     

精细PBL模式及其诊断应用

在已建立的一种三维非静力细网格Ｅ－ε湍能闭合的动力学框架基础上,作了一些改进的技术处理和试验,包括：（１）利用ＧＩＳ提供的地形资料,较精确地计算太阳辐射,进而诊断地面温度;（２）引进位势流概念,处理稳定层结条件下初始内插风场的风向变化;（３）引入动力学调整项Ｇ（αｏｂｓ－α）。在此基础上,就地理信息系统（ＧＩＳ）提供的一个 ６０ｋｍ×４８ｋｍ区域作了边界层结构和湍流特征的数值模拟试验,并与实测作了比较,讨论了精细ＰＢＬ模式的模拟效果,结果表明,新建的ＰＢＬ模式能较好地模拟表征出复杂下垫面地域的陡峭地形和不规则海岸线对局地风场和湍流场的动力和热力学作用。     

THE TOPOGRAPHIC PARAMETER SENSITIVITY TO VORTICITY PROPAGATION AND TYPHOON TANGENTIAL VELOCITY CHANGES

1 INTRODUCTION Being one of the important factors that govern the track and intensity change of the tropical cyclone (TC) [1, 2], topographic features are closely related with topographic parameters and the speed of latitudinal flows. As shown in a statistical study by Brand et al., with its passage through the islands of the Philippines, the TC begins to decrease the mean maximum surface wind speed from 47 m/s to 45 m/s 4 hours before reaching the Philippines. They also find that when …     

沿海复杂地形区域之大气污染分析与预测

以深圳大鹏半岛为代表(大鹏炼油厂是该区域主要污染源),探讨了山地、海陆综合影响下之大气污染分析预测方法,提出了适用于南方沿海丘陵地段的大气环境预测模式,其主要内容包括两部分:(1)地形调整风场模式及风场特征;(2)复杂地形扩散模式。分析表明所得出的结果是比较合理的。     

An approach to the estimation of surface net radiation in mountain areas using remote sensing and digital terrain data

Summary An approach is proposed to estimate the net radiation load at the surface in mountain areas. The components of the radiation balance are derived using a radiative transfer model combined with remotely sensed and digital terrain data. Integrated shortwave (0.28–6.00 µm) and longwave irradiances (3.00–100.00 µm) are computed using a modified version of the Practical Improved Flux Method (PIFM) of Zdunkowski et al. (1982) which makes use of digital topographic data in order to account for slope, aspect, and shading effects. Surface albedo and thermal exitance estimates are obtained using Landsat Thematic Mapper (TM) and digital terrain data combined with the LOWTRAN 7 atmospheric model (Kneizys et al., 1988). LOWTRAN 7 is utilized together with a set of terrain modeling programs to compute direct and diffuse sky irradiance for selected TM bands, and to remove atmospheric effects within the visible, near-infrared, mid-infrared, and thermal infrared bands of Landsat TM. Model testing in the Colorado alpine show a generally good correspondence between estimated values and field measurements obtained over comparable tundra surfaces during several field campaigns. The method is finally used to produce 1) maps of the components of the radiation balance at the time of Landsat TM overflight and 2) maps of daily totals of shortwave irradiance and net shortwave radiation on a typical summer day in the Colorado Rocky Mountains (i.e. including cloud cover effects). The results indicate that the proposed approach is particularly suitable for obtaining estimates of net radiation at the surface from the toposcale to the regional scale.With 6 Figures     

Boundary-Layer Turbulence Over The Nebraska Sandhills

Data from National Centre for Atmospheric Research (NCAR) Queen Air boundary-layer flights over the Nebraska Sandhills are analyzed to investigate the effects of these low hills on boundary-layer turbulence. The Sandhills are an area of anisotropic rolling terrain with characteristic wavelengths of order 2km and rms height variations of order 25m. The biggest impact is found in early morning flight data where horizontal velocity perturbations appear at the same wavelengths as the terrain and variances (normalised by u ² , where u is the local friction velocity) are significantly enhanced relative to standard flat terrain values. By contrast the vertical velocity variance seems less affected and terrain effects are much less evident in data from the afternoon convective boundary layer.     

Numerical simulations of stratiform boundary-layer clouds on the meso-γ-scale. Part I: The influence of terrain height differences

A higher order closure mesoscale model is used to study the influence of terrain height differences on the meso--scale on stratiform boundary-layer clouds. The model is hydrostatic, has a terrain-following coordinate system and a sub-grid scale condensation scheme. It also has a radiation parameterisation for shortwave and longwave radiation in order to calculate radiative cooling/heating. The simulations show that the cloud base height variations induced by the terrain can be much larger than motivated by terrain height variations alone. It is also shown how this behavior is dependent on upstream boundary-layer conditions and/or changes in the turbulence field. Other features studied include the wave in the lee of a ridge/hill and the associated lifting of the cloud base. The results are compared with some simpler physical models, and limitations in those models are demonstrated.     

EFFECTS OF BOUNDARY LAYER FRICTION AND TOPOGRAPHY ON THE INSTABILITY OF BAROCLINIC WAVES

In this paper,the simultaneous effects of boundary layer and topography on the instability of Eady waveare investigated by using a new parameterization of the vertical velocity at the top of PBL and the influencesof the stratification of the PBL,roughness and the slope of terrain are shown.Furthermore,the effects of theboundary layer friction and topography on generalized Eady wave are also investigated.     

C波段双偏振天气雷达降雨和部分地形遮挡衰减订正研究

天气雷达可为中尺度对流系统研究提供高时空分辨率资料, 但降雨衰减和地形遮挡等因子会对雷达信号产生严重影响。针对广东省韶关市新丰县C波段双偏振天气雷达, 选取了2018年6月8日台风“艾云尼”、8月30日华南季风降水和9月16日台风“山竹”三次降雨过程, 采用基于差分相位(Φ_DP)数据的扩展自适应降雨廓线算法对雷达反射率因子(Z_H)数据进行了降雨衰减和部分地形遮挡衰减订正研究, 并将订正结果与广州S波段双偏振天气雷达探测结果进行了直接对比检验, 与中国气象局龙门云物理野外科学试验基地的4台二维视频雨滴谱仪(2D Video Distrometer, 2DVD)实测雨滴谱数据反演的雷达仿真探测量及国内外Z_H-K_DP经验统计公式进行了间接对比检验, 获得较好结果。最后选择具体降雨个例, 订正结果清晰展现了台风螺旋雨带中对流单体雷达回波强度从地面到高空的垂直结构特征, 提高了复杂地形区域雷达对极端天气的近地面探测能力。      

逐层平滑地形的平缓地形追随坐标在高分辨率GRAPES模式中的应用研究

高分辨率GRAPES模式如3 km模式对地形的识别程度更高,模式中各高度坐标面可识别的地形坡度也更大,地形作用带来的气压梯度力计算误差和平流输送误差更突出。平缓地形追随坐标可以通过多种方式衰减坐标面上的地形影响进而减小这些计算误差。选择一种逐层平滑地形的平缓地形追随坐标,基于GRAPES-3km模式进行理想试验和批量模拟试验。试验结果显示:逐层平滑地形的平缓地形追随坐标相对其他平缓地形追随坐标对地形重力波模拟更接近解析值;24 h滚动预报月连续模拟试验中逐层平滑地形的平缓地形追随坐标一定程度上能降低高层月平均的温度场、风场的模拟误差,月平均的降水评分也有所提高。逐层平滑地形的平缓地形追随坐标应用于GRAPES-3km模式有较好的模拟效果。      

边界层摩擦和地形对斜压波不稳定性的影响

本文用新的边界层顶垂直速度参数化方案研究了当地形和边界层摩擦同时存在时二者对Eady波不稳定性的影响,得到了边界层层结、地面粗糙度、地形坡度的影响,还研究了摩擦和地形对一般化Eady波不稳定性的影响。