“96·8”特大暴雨和中尺度系统发展结构的非静力数值模拟

1996年 8月 3～ 5日 (“96· 8”) ,中国河南、山西、河北等省发生了一次特大暴雨过程 ,造成了严重洪涝灾害。文中的天气分析指出 ,稳定的大型鞍形场和北移台风 (登陆后减弱为低压 )与其东侧副热带高压的相互作用是“96· 8”特大暴雨发生的大、中尺度环流条件 ;而中尺度低压及其特有的动力热力结构与该暴雨过程直接相关。对该过程采用非静力中尺度数值模式 (MM5)进行了数值模拟研究。模拟结果分析发现 ,非静力 (MM5)的全物理过程模拟基本上可再现大尺度和中 -α尺度天气系统的发生、发展和演变。采用二重网格双向嵌套技术的细网格模拟结果揭示 ,低压的动力场和热力场之间具有一种强耦合机制 ,即发展的低压具有气旋性涡柱的暖心高湿结构 ,在涡柱低空是湿对流不稳定和负湿位涡结构 ;强垂直上升运动与高空强辐散和低空强辐合以及对流云团的发展互耦 ;与低压相伴的强南风急流不仅是低压和对流云团发展与维持的互伴互耦条件 ,而且也是“96· 8”特大暴雨的水汽源和热能输送带。降水模拟结果分析表明 ,尽管某些降水中心对粗网格偏小 ,对细网格偏大 ,但雨带和雨强分布与观测结果基本一致。     

"987”突发大暴雨及中尺度低涡结构的分析和数值模拟

1998年7月20～23日(简称"987”),发生在鄂东和鄂西南地区的突发性特大暴雨过程在长江流域是罕见的.该过程与500hPa短波槽和700hPa低涡切变线以及沿切变线相继生成和强烈发展的β中尺度对流系统密切相关.对该过程采用非静力MM5的二重网格双向嵌套进行了全物理过程的数值模拟,其中,可分辨尺度降水采用Reisner混合相微物理显式方案,次网格尺度降水采用Grell积云参数化方案.双向嵌套的细网格模拟结果揭示,武汉周边地区的特大暴雨与700hPa上一个β中尺度低涡的生成和强烈发展直接关联.该低涡具有明显的动力-热力结构特征:特强上升运动与饱和气柱互耦,超强散度柱与强涡柱耦合发展,湿静力不稳定与湿对称不稳定共存,深对流湿气柱内云团发展的微物理场结构比较典型.细网格域内前36h的降水分布和雨强与观测的大体相应,扩展域细网格的降水模拟明显改进了原细网格的模拟,特别是雨带.这一结果还表明,对持续时间较长的大暴雨,大尺度过程对中尺度系统的影响是重要的.     

1981年7月四川特大暴雨的数值预报和中尺度系统的分离

本文利用复杂地形条件下嵌套网格预报模式和欧洲中心(ECMWF)2.5°×2.5°的全球网格点资料,对“81.7”四川大暴雨进行了单向影响粗细网格嵌套48小时的个例预报试验;并根据滤波原理,利用最佳高通滤波器,将风场、位势高度场和温度场进行了中尺度分离。结果表明:本模式较好地预报了造成这次暴雨的中尺度系统发生、发展的过程;并对动力和热力影响作了一些粗浅的分析,本模式较好地描述了暴雨天气,细网格预报在某些方面有进一步改进。该尺度分离方法也能在扰动发展的早期阶段就能从大尺度背景场中将西南涡等中尺度系统清晰地分离出来,使我们能对影响这次暴雨的中尺度系统有进一步的认识。     

西北区东部一次暴雨的数值模拟试验

运用双向嵌套的中尺度数值预报模式MM5，对1998年7月上旬西北区东部一次暴雨过程进行了高分辨率数值模拟和敏感性试验。结果表明，该模式能较好地模拟这次暴雨过程，对这次暴雨过程相关的中尺度系统的发生发展也作出了较成功的模拟；大尺度及积云对流尺度的凝结潜热在降水过程中是一个主要因子，潜热释放将加热中高层大气，促使高层大气辐散，低层辐合，垂直运动加强，导致较大的降水；初始时刻不同地区低层大气水汽含量的多寡直接对本次暴雨产生影响，并为这次暴雨提供了水汽源；地面水汽和感热的垂直输送为暴雨的发生发展补充了能量。     

重庆市"5·29"暴雨天气过程诊断分析与数值模拟

在天气分析的基础上,利用非静力中尺度数值预报模式MM5和双向二重嵌套网格技术,对2004年5月29~30日重庆市暴雨天气过程进行数值模拟。诊断分析表明,高空低槽产生的冷锋云系发展东移是产生此次暴雨天气过程的主要大尺度天气系统,由高空槽诱发产生的中尺度涡旋是产生此次暴雨天气的主要中尺度系统。模拟结果与观测结果的对比显示表明,MM5中尺度数值预报模式能够成功模拟四川盆地东部的暴雨天气过程,同时揭示了高空槽东移过程中在重庆地区范围内产生的较强中尺度气旋性辐合和强烈上升运动促使了暴雨的产生。     

物理参数化和资料初始化对中国东南部暴雨模拟的影响

利用美国国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research,NCAR)中尺度模式(WRF ARW)以及美国国家海洋和大气管理局(NOAA)三维变分同化系统GSI(Gridpoint Statistical Interpolation),对2005年6月20—21日发生在广东省中部的一场致洪暴雨进行了模拟。与雨量计观测的和卫星反演的降水混合资料相比,模式能够成功地模拟出降水的位置和强度。但数值模拟的效果很大程度上取决于3个条件:模式分辨率;物理过程方案;初始条件。在此次暴雨的模拟中,采用Eta Ferrier微物理方案、内层区域4 km细分辨率与外层区域12 km粗分辨率组成双层嵌套网格和卫星辐射资料同化的初始化方案是非常合适的。     

一种具有监视暴雨作用的数值预报方案

本文介绍了一种在多层大尺度预报模式中嵌套移动性细网格的方案。通过在大尺度预报模式中增加诊断分析,实现条件性控制调用细网格,使嵌套细网格计算更为合理。经过对多个实际暴雨个例的数值模拟试验表明,采用这种预报方案能够改善数值预报的结果,对于监视暴雨和反映暴雨中尺度系统有一定的效果。     

“10.7”安庆特大暴雨及中尺度低涡结构的数值模拟与分析

采用常规气象观测、地面加密降水资料、FY-2E卫星逐时T_BB资料以及WRFV3.3高分辨率模式输出资料,对2010年7月12—13日安庆罕见特大暴雨过程的中尺度对流系统的发生发展、结构特征及形成原因进行了综合分析。WRFV3.3中尺度非静力模式很好地模拟了此次切变线暴雨的雨带走向、几个暴雨中心的位置和强度,以及中尺度对流系统的整个发展过程。分析结果表明:此次特大暴雨是在高层200 hPa强大的南亚高压稳定少动,中层500 hPa的短波槽的生成、转向和发展与副高的维持,低层的700 hPa和850 hPa中尺度低涡、切变线以及地面梅雨锋扰动的共同作用下造成的;700 hPa低涡、切变线以及沿切变线相继生成和强烈发展的β中尺度对流系统是这次特大暴雨的直接制造者。细网格模拟结果揭示,安庆特大暴雨与850 hPa上的β中尺度对流系统(MβCS)的生成和强烈发展直接相关。该MβCS具有明显的动力—热力结构特征,显示:强上升运动与饱和气柱的耦合,强散度柱与强涡柱的耦合发展,强上升运动与位势不稳定的耦合发展,湿静力不稳定与湿对称不稳定共存。     

9610号热带风暴中尺度涡旋数值模拟

以实测资料作为初始场,用套网格的中尺数值模式分析和模拟与９６１０号热带低压相伴的特大暴雨过程,结果发现模式对本过程的模拟效果较好,不论粗细网格,在揭示中尺度涡旋方面都具有参考价值。     

2003年6月24～25日江南特大暴雨数值模拟和诊断分析

采用NCAR、NCEP和FSL／NOAA等共同研制的新一代细网格WRF中尺度数值模式，对2003年6月24～25日江南地区出现的一次特大暴雨过程进行了数值模拟，并利用模式输出的高分辨率动力协调资料进行了初步诊断分析。结果表明：WRF模式比较成功地再现了高低空环流形势的演变及暴雨带的分布特征；低层切变线上分布不均匀的辐合区，中低层正涡度区、高层负涡度区的配置有利于造成较强烈的中尺度上升运动；同时有很强的湿度锋区，大气处于不稳定状态。分析发现，沿850hPa切变线的局地风暴相对螺旋度与暴雨有很好的对应关系。     

Open Data Services和Socket的应用研究--数据库服务器与应用程序间网络通信接口模块的设计

在数据库应用系统开发时常遇到的问题是如何合理的设计外部进程访问数据库的时闻控制方案，在满足设计要求的响应时问的前提下。把握好系统与网络负载同系统事务响应处理速度之间的平衡关系。但在实际开发过程中对于某些类型数据的响应处理缺乏有效率的解决途径。此类数据采用通常的处理方式往往不能较好地得到解决。基于此，开发了1种由ODS API和Socket缩程的数据库ESP扩展方法，由应用系统主动查询方式变为数据库系统主动通知或推送的方式，从而提供了1种高效率的解决方案。     

"97.5"、"81.5"两次孟湾风暴过程的对比分析

对发生季节、地域及影响系统都十分相似的"97.5"、"81.5"两次孟湾风暴过程进行对比分析,结果发现,由于影响系统强度的差异,造成降水的范围及量级均有所不同.     

“西马仑”与“海贝思”台风特大暴雨对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、卫星云图和雷达回波等资料,采用多种物理量诊断分析方法,对路径相似、在闽南地区产生特大暴雨的1308号台风"西马仑"和1407号台风"海贝思"的环流形势特征、云系结构特征及水汽、动力、热力条件进行了对比分析。结果表明:"西马仑"的过程特点是雨强大、降水时间集中,而"海贝思"的特点则是雨强小、降水时间长;"西马仑"云系结构紧密,属中尺度对流云团降水,而"海贝思"云系结构松散,其外围的螺旋云带产生的列车效应是产生特大暴雨的重要原因;两个台风都具有低空急流、风速辐合、低层辐合高层辐散流场等有利于产生特大暴雨的环流形势特征;两个台风都存在低空偏东风和偏南风急流,两支急流为暴雨区提供了充足的水汽条件,低空急流较强的时段与强降水时段相对应;台风中心附近强辐合辐散区的建立和维持是产生特大暴雨重要的动力条件,水汽辐合区的面积和强度与暴雨区范围和降水强度相吻合;垂直速度大值区的维持时间与强降水的维持时间相一致;垂直速度、假相当位温和水汽通量散度的增大和减小,可作为降水增大和减弱的重要依据之一;暴雨区主要落在700 h Pa螺旋度场大值区内,所以螺旋度分析可为台风暴雨落区预报提供参考依据。     

“气候外交”与达沃斯“六大挑战”

作者从事气候变化外交谈判多年,而2005年对气候变化外交谈判来说是具有里程碑意义的一年。同时,在2005 年1月举行的达沃斯世界经济论坛上选出的六项优先议题(称六大挑战)中,气候变化的议题位居第三。作者以他敏锐的思考,科学的分析,把气候外交与达沃斯六大挑战的深刻内涵作了充分的诠释,并对未来的气候变化谈判充满了信心。     

超强台风“罗莎”和“韦帕”大风过程对比分析

摘要利用常规探空和地面、加密自动站资料、FY-2C卫星红外云图资料以及多普勒雷达径向速度资料,对2007年登陆浙南闽北交界的超强台风“罗莎”和“韦帕”大风过程及成因进行了对比分析。结果发现：地面气压场的分布对台风登陆前后大风的出现时间、影响范围以及登陆后大风的持续时间有重要的影响;台风登陆之前FY-2C红外云图对大风的影响范围有一定的指示作用,而台风外围螺旋云带进入东海海域的时间则可以作为预报台风大风开始影响温州的一个参考依据;多普勒雷达最大径向速度对台风极大风速的预测有重要的参考作用。     

"预报挑战度"和"可预报性演变指数"简介

"预报挑战度"(measure of forecast challenge,MFC)是一种衡量预报难易的新尺度;"可预报性演变指数"(predictability horizon diagram index,PHDX)是一种检验集合预报的新评分。这二种新指标是杜钧等于2019年提出来的,文章发表在美国气象学会英文杂志《天气和预报》上。为了让国内基层台站业务预报和研发人员也能熟悉和应用这些方法,我们在此作一简短的总结介绍。     

黑龙江省"冷""暖"冬时室分布特征

利用黑龙江省61个站1961～2006年冬季平均气温观测资料,首次采用月平均气温权重系数法确定了黑龙江省"冷""暖"冬的标准,分析了黑龙江省"冷""暖"冬的气候变化趋势和空间分布特征.结果表明:在1980年以后呈明显变暖趋势,冬季平均气温和暖冬指数的气候变率分别为0.568 ℃/10 a、13%/10 a,增暖高于全国平均水平;黑龙江省大部份地区冷暖冬权重系数指标的气候变率在0.4℃～0.8℃/10 a之间,山区大于相对较湿润的平原.     

北极海冰“强信号”影响域

冰冻圈作为下垫面的一个重要组成部分 ,与大气处于不断的相互作用过程中。文中主要研究了北极海冰与中国华北地区降水的关系。研究结果揭示了中国区域与北半球季尺度气候变异前期北极海冰“强信号”现象。探讨了中国华北地区旱涝前期北极海冰特征 ,比较了华北旱涝前期北极海冰相关区域特征分布 ,并揭示出北极海冰“强信号”区与中国区域夏季降水的相关分布 ,分析了北极海冰“强信号”区对华北地区夏季旱涝影响的动力结构特征。     

"南川"、"狮子山"外围云系对温州的风雨影响分析

利用温州地区地面自动气象站观测资料、Micaps资料、NCEP/NCAR1°×1°再分析资料和温州新一代气象雷达资料等,对"南川""狮子山"外围云系对温州造成的大风和强降水进行分析,并总结出台风外围云系影响时大风和强降水的预报着眼点:可根据雷达基本速度场中的强径向风、地面气压梯度的增大区和台风路径、移速等判断大风;可在...     

台风"派比安"分析

利用1°×1°NCEP/NCAR再分析资料计算了0606号台风“派比安”的物理量场,结合常规气象资料对“派比安”台风的运动路径、长时间大风以及暴雨特点进行诊断分析,结果表明:1台风过程后期华北大槽减弱北收,副高迅速加强西伸,同时“派比安”旋转风结构中始终存在向西北偏西方向偏转的倾向,副高与台风之间的气压梯度增大,引导了“派比安”向偏西北方向移动;2强散度柱与强涡度柱形成耦合机制,促成了强的垂直上升运动,使台风登陆后中心气压填塞缓慢。台风环流没有出现某一部位突然衰减或增强,是造成大风持续时间长的主要原因;3“派比安”生成于热带辐合带中,台风结构对称,登陆后,一直处在小于10m·s-1的风垂直切变环境之中,水汽源源不断的输入台风环流中,是造成暴雨持续时间长、强度大的主要成因。