观测问题三则

(一)山丹的地形群山环抱,常常形成当地规律性的云天变化。夏日晴朗的白天,日出后2—3小时,被阳光加热了的空气受地形抬升作用,在山顶凝成积云。午后对流加剧,这些积云便发展成“一幢幢高楼大厦般”的浓积云或积雨云。若无外来天气系统的影响,一般仅在山顶附近变化而很少移动。及至娇阳西斜,对流开始减弱时,积云顶部则     

低层环境风场对积云模拟的作用

采用二维和三维完全弹性参数化冷云数值模式模拟研究了低层单向切变风场中积云的发展演变过程和地面降水特征。结果表明:在低层切变风场中，用热泡扰动方式激发对流的启动条件提高，而冷出流方式激发对流则更加容易。适当强度的低层切变使对流峰值强度减小，但积云生命史延长，地面累计总降水量增大，雨区拓宽，峰值雨强则减小。采用二维模式来模拟单向切变风场的对流活动虽然存在严重歪曲，但积云最大升速以及地面总降水随时间的演变特征与三维模拟结果一致。     

梅雨静止锋积云群整体属性的诊断研究

本文利用积云群整体诊断模式，对一次梅雨静止锋暴雨过程的积云对流活动进行研究，计算了质量通量、云内温度、比湿、液态水等积云属性，讨论了云中凝结蒸发过程以及对流能量输送特征。结果表明，梅雨积云质量通量比热带扰动大，但积云的发展高度不及热带深厚对流；积云群的降水效率约为50％；潜热在对流能量铅直输送中占显著地位，其量值远大于热带扰动中的对流活动。     

单块积云对环境大气能量的转换和输送

本文建立了一个二维弹性积云数值模式,利用西太平洋考察的平均探空资料,采用能量学方法,讨论单块积云对环境大气能量的转换和传输,为积云参数化提供依据。 文中计算了积云发展演变过程中各种形式的能量的变化。结果表明在云演变过程中释放的凝结潜热是积云发展的主要能量来源,但积云对大尺度的反馈主要不是凝结潜热直接加热大气,而是通过对流及蒸发等过程使积云对流影响的整个区域内大气位势不稳定减小,而离云较远的地区层结变得更不稳定。     

积云并合在强对流系统形成中的作用

利用中尺度非静力平衡模式（MM5V3），模拟研究了积云并合过程在北京2001年8月23日一次产生强降水和冰雹对流天气形成中的作用。研究结果表明，积云并合在此次强中尺度对流系统（MCS）形成中有非常重要作用。整个形成过程经历了从单体并合、积云团并合和强中心并合的多尺度并合过程。首先，相邻孤立对流单体之间通过在中层形成云桥并合成为积云团，接着相邻积云团之间也通过中层云桥并合形成具有多个强中心的中尺度对流系统，最后，中尺度对流系统内强中心实现并合。而强中心并合过程伴随着强降水、大风等剧烈天气的产生。积云下沉气流对于积云并合有着重要作用，由强辐散出流形成的上升气流及与环境风相互作用有利于并合的形成和发展。并合过程导致云内上升－下沉气流增强，对流运动发展加强，有利于水汽转化，形成大量过冷云水和冰相粒子。大量冰晶和霰的形成有利于强降水的产生。     

RIEMS中积云对流参数化方案对我国降水的影响

利用区域环境集成系统模式RIEMS选择Kuo-anthes(KA)和Grell(GCC)积云对流参数化方案,进行1991年5～8月敏感性试验,重点考察了区域环境集成系统模式中两种积云对流参数化方案对1991年江淮流域持续性暴雨的模拟能力.结果表明:1)对于200 hPa西风急流的位置和强度来说,采用GCC积云对流参数化方案较采用KA对流参数化方案,RIEMS模式模拟的结果更加接近观测;2)不管模式采用哪种参数化方案,RIEMS模式都能模拟出850 hPa上的水汽输送和流场,但模式模拟的水汽输送都比观测强;3)不管是采用GCC方案还是KA方案RIEMS模式基本上能够模拟出平均气温的空间分布,但对于长江以南地区,模式模拟的温度较观测偏低,对长江以北地区模式模拟的温度偏高.而采用GCC方案模式模拟的温度更加接近观测,并且对大部分地区温度偏差在-1.65～1.5℃;4)对于降水来说,采用GCC方案模式能够较好地模拟降水的空间分布特征以及雨带季节性移动,但模拟的雨带较观测的偏北,大约为1～2纬度.尽管GCC积云对流参数化方案在RIEMS模式中模拟中国地区降水更加接近观测,但由于积云对流参数化在不同水平分辨率下影响模式模拟的效果,因此对利用RIEMS模式进行数值模拟应考虑不同水平分辨下积云对流参数化方案的适用范围.     

湿过程对北半球夏季大气环流的作用

本文在Lorenz低谱湿模式中,引进温度和全露点温度垂直递减率随空间、时间的变化,积云对流调整和地形,设计与实施了十个时间积分大于90天的数值试验.结果指出:小尺度湿对流与大尺度环境场的相互作用,使对流上层增暖,下层变干,平均纬向风速极大值减小,非绝热加热场水平梯度加大,流型经向度及副热带高压强度增加. 从不同的初始场、不同的湿对流调整范围、不同的副热带高压强度演变方向所进行的试验均表明:湿过程与大尺度环境场的相互作用,使模拟的副热带高压加强.这意昧着湿过程在夏季副热带高压的形成、发展和维持方面,可能有着实质性的作用.     

热带积云对流加热在全球大气遥响应中的重要作用──数值试验结果

利用ＩＡＰ两层大气环流模式模拟研究了热带地区积云对流加热在大气对赤道东太平洋海温正异常响应中的作用。通过对积分结果进行分析发现：热带地区积云对流在大气对赤道东太平洋海温正异常的响应过程中起着非常重要的作用。若热带地区的积云对流加热减弱则大气中的遥响应（相关）型也减弱。同时我们还发现，热带地区的积云对流加热加强则响应场的３０—６０ｄ低频振荡也得到加强。     

用轴对称的平衡模式对热带气旋发展过程中 积云动量垂直混合作用的模拟

引入一个轴对称的平衡数值模式,在该模式中考虑积云动量垂直混合等物理过程,然后以此模式对热带气旋形成和发展的过程进行了模拟。所作研究表明,引入积云动量垂直混合作用之后热带气旋发展更为迅速,并且成熟气旋的强度更强;在气旋生成的初期,积云动量混合的作用并不大,只有在气旋发展到了一定阶段,积云对流十分旺盛时,才会产生较大的作用;在空间分布上,积云动量垂直混合主要发生在对流层的中低层,而高层则相对较弱,对热带气旋的影响很小。另外,发展成熟的热带气旋其辐散层较厚,质量辐合主要集中在边界层;热带气旋的内部结构和环流特征造成了各个高度层次上熵的不同分布形态。     

浙江天目山背风坡对流触发个例的对比分析

针对夏季副热带高压背景下浙北天目山附近的强对流天气个例,利用中尺度实况资料,分析了天目山对触发对流的作用。结果表明:浙江省夏季位于副热带高压边缘时,低层处于西南背景风时,在低Froude数条件下,气流经过黄山、天目山后在背风侧形成一段辐合线,在有利的热力条件配合下,容易触发对流。山地的热力强迫作用使地形上空新生了很多积云,积云分布基本与地形一致。同时,天目山背风侧出现一条积云线,其形成的原因是天目山背风侧辐合线的辐合抬升作用。背风侧辐合线尺度有几十千米,方向随环境风向转变。对流触发的位置位于这条辐合线上靠近山地的一端。这可能是由于山地热力强迫作用产生的积云移到辐合线上继续发展产生对流云,即山地的动力和热力作用共同触发了对流。