北京地区大气气溶胶浑浊度系数β值的气候变化特征

利用北京1958—1989年共32年逐日晴空直接辐射资料，计算了大气气溶胶浑浊度系数β值，并结合北京市场用煤资料、天气状况资料和火山爆发资料对β值的年变化及多年变化特征及其成因进行了分析和初步研究。结果表明，北京地区的β值在春季最大，秋末初冬最小；1958—1977年，北京地区β值变化缓慢，维持在0.08—0.12之间，1978年以后，β值有显著增大趋势；一般情况下，非采暖期的β值反而大于采暖期的β值。     

2003年7月淮河流域暴雨中-β尺度特征的观测分析

利用常规和多种高分辨率的非常规观测资料，分析了2003年7月3～4日淮河流域大暴雨过程中安徽省北部暴雨雨团的活动及与之相联系的中尺度对流系统的发展演变特征。结果表明：在有利的大尺度环流背景下，梅雨锋中-α尺度云系中的中-β尺度对流系统的发生发展是导致暴雨的直接原因。暴雨强度和出现地点与中-β尺度扰动密切相关，整个暴雨过程有3次生命史不完全相同的雨团活动期，对应着三次雨强峰值；不同雨团活动期内，中-β尺度对流系统的组织发展形式有所不同，第一次和第三次雨团活动是由几个相对分散的块状中-β尺度对流复合体相继影响所致，而第二次雨团活动则与长约100km的近地层中-β尺度辐合线的迅速发展相联系；中-β尺度对流云团的生命史与雨团的生命史并不一定相同。本次暴雨过程中，起主要作用的是嵌在絮状回波里的一个个对流复合体和个别强对流单体；回波强度和强回波发展高度与地面降水强度呈正相关。     

β涡旋的垂直结构及其对热带气旋移动的影响

应用准地转斜压模式数值模拟热带气旋的移动，分析大尺度β涡旋的水平和垂直结构及其对热带气旋移动的。研究结果表明，两β涡旋之间的准均匀流（通风气流）仍然与热带气旋的运动相关。     

MM4模式积云参数化方案的改进和检验Ⅰ：MM4模式积云参数化方案的改进

将MM4模式应用于梅雨锋暴雨的中－β尺度系统模拟时，模式的水平分辨率必须提高，这使得模式中原有的Kuo-Anthes方案变得不适应。根据Fritsch-Chappell方案的基本原理和特点，它可以合理取代Kuo-Anthes方案来适应中－β尺度系统的模拟；同时，结合近年来人们对积云属性研究的新成果，对Fritsch-Chappell方案作了改进，最终得到一个适用于梅雨锋暴雨中－β尺度系统模拟的改进MM4模式。     

热带气旋中β偶极涡的数值模拟

通过数值模拟来研究热带气旋中的β偶极涡环流，结果可见，在中层的偏差流场上，有清晰的β偶极涡环流，即涡旋中心以西为气旋性环流，以东为反气旋性涡旋，理论分析表明，该β偶极涡环流是由地转涡度平流造成的。     

一次强梅雨暴雨过程的数值模拟和伴随的中尺度系统分析

利用PSU／NCAR的中尺度非静力数值预报模式MM5，采用高分辨率套网格方案和适当的物理过程，对2002年7月22日08时到23日08时的一次强梅雨暴雨过程和伴随的中-β尺度系统进行了数值模拟，模拟结果很好地描述了本次暴雨降水的时空分布及相伴随的中-β尺度系统的发生发展过程。试验结果表明，梅雨切变线上出现的一串中-β尺度系统是此次暴雨的直接影响系统；高空中尺度辐散系统的存在和变化方式对中-β系统的发展有重要的影响；中低层中尺度涡旋的形成会导致尺度更小的强冷暖平流的出现，从而进一步激励中尺度系统自身的斜压发展；降水潜热对暴雨的发展和维持也有重要的反馈作用。     

中β尺度地形与贵州冰雹和暴雨的关系

用滤波方法把贵州省中西部地区的地形分解成中β尺度地形场和较大尺度地形场，从中了解到中β度地形的特殊波形及由此而形成的较大纬向梯度与冰雹和暴雨的频繁发生有关；较大尺度地形的纬向和经向梯度与冰讨饭 和暴雨的频繁发生也有一定的关系。从冰雹和暴雨的个例得知，中β尺度地形引起的较大地 上升速度与冰雹的发生及特大暴雨我降水强度的变化密切相关。     

湿中性垂直运动条件和中-β系统的形成

观测事实表明：在暴雨形成和强化阶段，其大气层结结构是湿中性的，使湿空气垂直运动处于无阻力也无浮力的状态；另外，中－β系统的形成和活跃也伴随着暴雨的增幅。文中探讨了两者的关系，说明了湿中性运动条件有利于中－β形成和发展，并用数值模拟试验为所提出的物理框架给出了印证。     

暴雨云团的多尺度识别方法及其在临近预报中的应用

将一种暴雨云团的多尺度识别方法——层级聚类法，应用于β中尺度对流系统识别及临近预报中。该方法的基本思路是:将笛卡尔坐标下的雷达反射率因子进行聚类，得到比较详细的较小尺度的暴雨云团，然后设定阈值，将云团之间差异小于阈值的进行合并，可以得到较大尺度的云团，逐步放宽合并阈值，可得到更大尺度的云团。选取广州雷达2005年3月的飑线过程和温州2005年9月的台风过程对这种方法的识别结果进行了详细说明，结果表明:该方法能够识别不同系统的β中尺度对流云团，并能识别出其中反射率较强的γ中尺度云团，识别结果合理。采用这种方法识别不同尺度的暴雨云团，有利于跟踪、预报造成中国暴雨主要原因的β中尺度系统，也可兼顾β中尺度系统中的γ中尺度对流单体。根据预报时效的不同，可以选择不同的云团识别尺度。     

一次切变线暴雨过程的诊断研究和数值试验

本文对1998年6月12～13日的一次长江中下游切变线暴雨过程进行了诊断研究并使用一个η坐标细网格暴雨数值模式对其作了数值试验。结果发现，与该暴雨过程相联系的β中尺度系统主要表现在低层的切变线及地面的β中尺度气旋，气旋的东移和发展引起长江中下游大范围强降水，在启动该场暴雨过程中，位势不稳定起了决定性的作用；深厚的β中尺度“涡柱”是该暴雨雨团的明显特征；地形对暴雨的强度和范围均有重要影响，该切变线强度对暴雨过程的降水量也有明显影响。     

大尺度流型年际变化可能机制的研究

本文将年变周期和非年变周期热力强迫项引进正压涡度方程,用方程的截谱形式实施了几十组时间长度为100年的数值积分,研究了非年变周期热力强迫和大气内部动力过程共同激发的大尺度流型的年际变化问题。在一定的参数集合,当非年变外源强迫的振荡周期与大气内部动力过程单独激发出来的振荡的周期相同时,流型年际振动的振幅明显加大,振动的周期则为倍化。在另外的参数集合,随着非年变强迫参数的渐变,流型年际变化的幅度显示出清楚的突变以及其它富有非线性特色的行为。     

定性和定量长期预报模型的综合分析

根据相同的 50 0 h Pa和海温场预报因子 ,利用神经网络灵活可变的拓朴结构 ,分别构造了定性和定量的降水长期预报模型。并在同等条件下 ,建立了逐步回归预报方程。通过对比分析表明 ,这种定性和定量相结合的神经网络综合预报分析方法 ,是增强预报结果可靠性和稳定性的一种有效途径。该预报建模方法具有比较合理的分析依据 ,值得进一步探索、应用。     

β项和非线性平流对台风结构的作用

用二维Ｆｏｕｒｉｅｒ展开的解析方法和准地转正压模式数值试验的途径，在线性框架内分析了β项对台风结构的影响。指出相速不同和台风能量向外频散两者共同的作用使台风最大风速随时间合理地变化，而不是无限制地增长。非线性平流使台风涡旋衰减速率加快，因能量频散在台风中心以东方向形成的高值系统又使台风涡旋易于维持。     

EFFECT OF THE LINEAR BETA TERM ON MOVEMENT AND DEVELOPMENT OF TROPICAL CYCLONE

The dynamics of tropical cyclone is investigated in a nondivergent,barotropic model with nobasic flow.The effect of linear beta term on the movement and development of tropical cyclone isemphatically demonstrated.The streamfunction tendency due to the symmetric component of linearbeta term appears in a dipole-like pattern with an east-west symmetry,which maintains andintensifies the large-scale beta gyres and causes the tropical cyclone to have a westerly movingcomponent.The streamfunction tendency due to the asymmetric component of linear beta termarises in an ellipse pattern with a north-south major axis,which weakens the tropical cyclone.Thestreamfunction tendency due to the asymmetric component of linear beta term and the intensity oflarge-scale cyclonic beta gyre synchronously vary in a fluctuating manner with time.     

一种区域气候预测模式的构建

基于从气候场长期演变提取预测信息的观点 ,从热力学方程和水分平衡方程出发 ,导出了描写地表气温、降水和高度的模式方程组 ,着重考虑了非绝热加热作用和水汽运动形成降水。进一步构造成一个预测区域气候的自忆模式 ,它不同于当今普遍使用的数值嵌套模式。初步计算表明 ,该模式具有较高的预测能力 ,为短期区域气候预测提供了一个实际可行的途径     

EFFECT OF THE LINEAR BETA TERM ON MOVEMENT AND DEVELOPMENT OF TROPICAL CYCLONE*

The dynamics of tropical cyclone is investigated in a nondivergent,barotropic model with no basic flow.The effect of linear beta term on the movement and development of tropical cyclone is emphatically demonstrated.The streamfunction tendency due to the symmetric component of linear beta term appears in a dipole-like pattern with an east-west symmetry,which maintains and intensifies the large-scale beta gyres and causes the tropical cyclone to have a westerly moving component.The streamfunction tendency due to the asymmetric component of linear beta term arises in an ellipse pattern with a north-south major axis,which weakens the tropical cyclone.The streamfunction tendency due to the asymmetric component of linear beta term and the intensity of large-scale cyclonic beta gyre synchronously vary in a fluctuating manner with time.     

局地环流与大气边界层湍流相互作用的数值研究

本文建立了一个二维定常大气中尺度数值模式，并用该模式讨论了由下垫面粗糙分布非均匀（局地动力强迫）和温度分布非均匀（局地热力强迫）而产生的局地大气环流与大气边界层湍流的相互作用。结果指出：下垫面存在温度分布非均匀时运动方程中的湍流交换项与水平气压梯项一样可促使局地热力环境的形成，由粗糙度分布非均匀强迫产生的局地环流与由下垫面温度分布非均匀强迫产和的局地热力环流间的非线笥相互作用是通过湍流交换实现的。     

线性与非线性对称不稳定的数值试验

设计了一个准二维非静力数值模式，用该模式研究了对称不稳定的发展和演变特征。线性和非线性对称不稳定的数值试验结果表明。线性和非线性对称环流的演变特征及其结构有很大差异。在基本状态是对称不稳定的情况下，线性对称不稳定在其发展过程中始终维持着向冷区倾斜的对称环流；而非线性对称不稳定在其发展初期与线性情况相同，当扰动增长到一定程度时非线性平流项的作用不可忽略，原来对称的环流则被破坏。     

局地云量变化气候效应的数值模拟

本文用统计得到的东半球夏季平均云量资料，利用改进的云－辐射计算模式，在三维有限区域模式中模拟局地云量变化的气候效应。模拟结果表明，高原地区和热带辐合带云量变化造成的气候效应都主要表现在青藏高原地区。在低反照率时，高原地区云量减少使该地区地表加热，引起高低空气压系统加强；高反照率时结果相反。热带辐合带云量减少会引起青藏高原地区降温和气压系统减弱。