中尺度模式MM5在山西预报业务中的应用

介绍了山西省气象台在微机上调试和试用中尺度数值模式MM5V3的情况，包括模式的特点，运行状况，以及对2002年汛期降水个例的预报检验，并对6月和9月的降水预报分量级评分，分析模式预报优劣。     

利用 MM5V3中尺度预报产品对松花江流域面雨量的客观预报

利用黑龙江省 MM5V3中尺度数值预报模式产品对松花江流域的面雨量进行预报并与其它预报进行了比较,发现 MM5V3模式对面雨量有一定的预报能力,可以作为预报员的参考.同时也是对面雨量预报客观化、定量化的一个有益的尝试.     

MM5中尺度非静力模式对云南省降水预报检验

根据MM5／V3中尺度非静力模式数值预报结果，检验了该模式在云南2001年汛期（6－10月）的降水预报效果。结果表明，MM5模式降水预报对云南大部分地区的小雨有较高的TS评分，对于全省性大雨过程，MM5模式24小时降水预报的TS评分高于同期预报员的主观预报，但对暴雨及以上量级的降水预报，模式结果不太理想。     

在微机上运行MM5V3模式系统

介绍了MM5V3模式系统概况，说明了在微机上运行该系统所需的硬件及软件环境；给出pgf 90 Fortran编译器及NCAR Graphics图形处理软件包的获取及安装方法；着重介绍了MM5V3模式系统的安装和运行要点；简要说明了MM5V3模式输出结果在Vis5D系统下进行显示的方法。     

内蒙古河套地区一次大-暴雨过程分析

章应用T213数值预报产品对2004年7月25日内蒙古河套地区出现的大—暴雨天气过程进行了诊断分析。分析表明：本次大—暴雨过程是一个典型的高空切变与副高配合，结合地面河套气旋强烈发展而产生的，具有发展快、降水强度大、对流性明显等特点。进一步应用MM5V3中尺度数值预报模式进行模拟分析表明：河套气旋在降水中起到关键性作用，是主要影响系统。说明在充分研究分析天气形势的基础上．综合运用T213数值预报产品是做好内蒙古河套流域大—暴雨预报和服务的关键；应用MM5V3中尺度数值预报模式，可以进一步细化预报结论，提高预报服务效果。     

北京地区中尺度非静力数值预报系统的开发与实时预报应用

国家气象中心与北京市气象局联合开发并将于1999年底建成“北京地区中尺度数值天气预报业务系统”。作为开发的第一阶段,以PSU/NCAR的MM5非静力中尺度模式为基础,在国家气象中心IBM/SP2机并行运算环境下与国家气象中心资料源连接并应用北京地区加密地面观测资料,初步建成了“北京地区中尺度数值天气预报试验系统”（以下简称BJ-MM5V.1）。模式设计为垂直23层,水平分辨率分别为45和15km的两重双向嵌套网格。在IBM/SP2计算机上用24个节点作36 h预报所需机时为2 h 20 min,满足实时业务预报需要。该系统于1997年夏季进行了实时运行试验,可提供北京地区每小时降水量预报每3 h多种气象要素预报,预报产品在北京市气象局试用。结果表明,系统有较强的稳定性和实用性,对降水时空分布的预报效果较好。     

MM5模式在江门水域面雨量预报中的应用

利用MM5V37中尺度数值预报模式产品，对江门境内的主要水域（江河、水库）的面雨量进行预报，着重分析了汛期的两次大范围强降水过程，并与由江门境内全部自动站和气象观测站的实况24h雨量计算得来的面雨量进行对比分析和误差检验。结果表明：用MM5模式产品预报江门水域面雨量，在实际工作中具有一定参考价值。     

MM5模式对四川"8.8"降水过程的数值试验

利用MM5中尺度模式,对2003年8月8～10日发生在四川盆地的一次强降水过程进行了数值预报和数值模拟.结果表明:(1)MM5模式对盆地西北部的强降水预报较好,在暴雨落区和中心强度的预报上非常接近实况.(2)一重区域MM5模式采用BETTS方案略好于GRELL方案.(3)二重区域双向影响嵌套侧边界处理更能清晰地预报发生强降水的落点,对预报有一定的指导意义.(4)40公里格距的一重区域MM5模式具有业务应用前景,但还需作进一步的最优方案选择调试.     

用热力学第二定律改进MM5V3的初步尝试

针对当今的数值预报模式中存在若干与热力学第二定律不符的问题，本文着重讨论了将该定律引入数值预报模式的必要性，并通过已引入和未引入第二定律的中尺度数值模式MM5V3两者之间的对比试验来验证在数值预报模式中引进热力学第二定律的可行性。     

MM5模式对四川“8．8”降水过程的数值试验

利用MM5中尺度模式．对2003年8月8～10日发生在四川盆地的一次强降水过程进行了数值预报和数值模拟。结果表明：(1)MM5模式对盆地西北部的强降水预报较好．在暴雨落区和中心强度的预报上非常接近实况。(2)一重区域MM5模式采用BETTS方案略好于GRELL方案。(3)二重区域双向影响嵌套侧边界处理更能清晰地预报发生强降水的落点．对预报有一定的指导意义。(4)40公里格距的一重区域MM5模式具有业务应用前景．但还需作进一步的最优方案选择调试。     

一次强沙尘暴过程的动量下传诊断分析

动量下传对沙尘暴的发生发展起着十分重要的作用.选取2002年3月18-22日发生在我国华北地区的一次强沙尘暴过程,利用中尺度气象模式MM5V3.7输出的高分辨率动力协调资料,应用位涡理论详细探讨了沙尘暴发生发展的动量下传过程.结果表明:①蒙古气旋是此次强沙尘暴的主要影响系统;大风与干燥低湿是风蚀起沙的前提条件.②沙尘暴过程中,位涡沿等熵面下滑是高、低层动量交换的重要环节,揭示了沙尘暴动量下传的物理机制.     

一次东风波及其诱生低涡发生发展的诊断和数值试验

利用NCEP 1x1再分析资料诊断2001年8月3~4日发生在浙南闽北的东风波及其诱生中尺度低涡的暴雨过程。根据螺旋度(Helicity)分析了过程中的暴雨演变以及雁荡山脉[1]诱生中尺度低涡发生发展的原因。同时,利用中尺度有限区域模式MM5V2对该东风波诱生中尺度低涡进行模拟。结果表明:螺旋度大值中心和锋区的强度和位置的演变较好反映了暴雨落区和中尺度低涡的诱生、移动。螺旋度的时空演变对暴雨发生有很好的预示意义,高、低层螺旋度的低层正值辐合与高层负值辐散的配置是引起降水的重要机制;螺旋度计算较中尺度模式诱生低涡的初生位置、路径预报准确率高,两者集成可以提高诱生低涡的预报准确率。     

Numerical Simulation of Regional Climate Change under IPCC A2 Scenario in China

Regional climate change in China under the IPCC A2 Scenario, was simulated for continuous 10-yr period by the MM5V3, using the output of an IPCC A2 run from CISRO Mark 3 climate system model as lateral and surface boundary conditions. The regional climate change of surface air temperature, precipitation, and circulation were analyzed. The results showed that （1） the distribution of mean circulation, surface air temperature, and precipitation was reproduced by the MM5V3. The regional climate model was capable to improve the regional climate simulation driven by GCM. （2） The climate change simulation under the IPCC A2 Scenario indicated that the surface air temperature in China would increase in the future, with a stronger trend in winter and the increasing magnitude from the south to the north. The precipitation distribution would appear a distinct change as well. Annual mean precipitation would remarkably increase in Northeast China, Yangtze and Huaihe River Valley, and the south area of the valley. Meanwhile, rainfall would show a decreasing trend in partial areas of North China, and many regions of Southwest and Northwest China.     

支持向量机非线性回归方法的气象要素预报

该文介绍了基于基本的支持向量机非线性回归方法,该方法具有解决非线性问题的能力,在数值预报解释应用技术中,对某些预报量与预报因子之间相关性不显著的要素,如风、比湿等,采用支持向量机非线性回归技术较多元回归的MOS方法更具优势;利用北京市气象局中尺度业务模式 (MM5V3) 的12:00(世界时) 起始数值预报产品和观测资料,制作北京15个奥运场馆站点6~48 h逐3 h的气象要素释用产品。对比MM5V3模式,从均方根误差的平均减小率来看,2 m温度减小12.1%,10 m风u分量减小43.3%,10 m风v分量减小53.4%,2 m比湿减小38.2%。与同期的MOS方法预报结果相比,整体预报效果SVM略优于MOS。由此可见,支持向量机非线性回归方法解决与预报因子之间非线性相关的气象要素较好,具有较高的预报优势。     

Numerical Simulation of Long-Term Climate Change in East Asia

A 10-yr regional climate simulation was performed using the fifth-generation PSU/NCAR Mesoscale Model Version 3 (MM5V3) driven by large-scale NCEP/NCAR reanalyses. Simulations of winter and summer mean regional climate features were examined against observations. The results showed that the model could well simulate the 10-yr winter and summer mean circulation, temperature, and moisture transport at middle and low levels. The simulated winter and summer mean sea level pressure agreed with the NCAR/NCEP reanalysis data. The model could well simulate the distribution and intensity of winter mean precipitation rates as well as the distribution of summer mean precipitation rates, but it overestimated the summer mean precipitation over North China. The model's ability to simulate the regional climate change in winter was superior to that in summer. In addition, the model could simulate the inter-annual variation of seasonal precipitation and surface air temperature. Geopotential heights and temperature at middle and high levels between simulations and observations exhibited high anomaly correlation coefficients. The model also showed large variability to simulate the regional climate change associated with the El Nino events. The MM5V3 well simulated the anomalies of summer mean precipitation in 1992 and 1995, while it demonstrated much less ability to simulate that in 1998. Generally speaking, the MM5V3 is capable of simulating the regional climate change, and could be used for long-term regional climate simulation.     

卫星亮温资料四维同化方案及其对"7·20"武汉特大暴雨的模拟试验

作者首次把与云参数相关的云顶亮温(TBB)资料直接用于中尺度模式MM5V2的牛顿张驰逼近(nudging)四维同化过程,提出了一种通过分析场的nudging四维同化来确定云顶高度的方法,并利用1 h间隔的TBB-nudging方案成功地模拟了"7@20"武汉大暴雨过程.TBB-nudging试验的模拟结果表明对流层低层中尺度低涡和低空西南急流是"7@20"大暴雨的主要影响系统,这预示着把卫星遥感资料(例如TBB等)用于中尺度模式的同化过程有可能提高中尺度暴雨的预报能力.     

城市化进程对北京区域气象场的影响模拟

城市化所导致的下垫面的改变会直接影响局地气象。根据北京城市测绘院提供的北京市楼房建筑平均高度资料,利用中尺度数值模式(MM5V3)模拟了城市化进程引起的气象效应,并与奥林匹克公园站等6个地面观测资料进行了比较。结果表明:MM5V3可以很好地模拟下垫面类型改变导致的气象效应,城市升温效果获得了较好的体现,风速模拟值减小,风向的模拟得到较明显的改善,气压和风速的统计偏差也明显减小。分析结果还揭示了稳定天气条件下北京地区气象场的模拟及实时预报必须考虑精细化的地形及下垫面状况。     

Initialization and simulation of a landfalling typhoon using a variational bogus mapped data assimilation (BMDA)

Summary Recently, a new data assimilation method called “3-dimensional variational data assimilation of mapped observation (3DVM)” has been developed by the authors. We have shown that the new method is very efficient and inexpensive compared with its counterpart 4-dimensional variational data assimilation (4DVar). The new method has been implemented into the Penn State/NCAR mesoscale model MM5V1 (MM5_3DVM). In this study, we apply the new method to the bogus data assimilation (BDA) available in the original MM5 with the 4DVar. By the new approach, a specified sea-level pressure (SLP) field (bogus data) is incorporated into MM5 through the 3DVM (for convenient, we call it variational bogus mapped data assimilation – BMDA) instead of the original 4DVar data assimilation. To demonstrate the effectiveness of the new 3DVM method, initialization and simulation of a landfalling typhoon – typhoon Dan (1999) over the western North Pacific with the new method are compared with that with its counterpart 4DVar in MM5. Results show that the initial structure and the simulated intensity and track are improved more significantly using 3DVM than 4DVar. Sensitivity experiments also show that the simulated typhoon track and intensity are more sensitive to the size of the assimilation window in the 4DVar than that in the 3DVM. Meanwhile, 3DVM takes much less computing cost than its counterpart 4DVar for a given time window.     

RAMS模式在金塔地区非均匀下垫面上的适用性研究

为检验RAMS模式在金塔地区的模拟性能, 首先选2005年7月2~3日金塔地区的一次晴好天气过程, 然后利用RAMS及MM5模式对该过程进行了48 h三重嵌套的数值模拟, 最后对金塔绿洲、 戈壁及沙漠点近地面各变量的模拟值及实测值进行了对比分析。结果表明： RAMS模式对绿洲、 戈壁和沙漠不同下垫面近地面温度的模拟表现良好, 基本模拟出了近地面相对湿度的日变化趋势, 较好地模拟出了绿洲\_沙漠环流引起的绿洲“冷岛效应”和临近绿洲的戈壁与沙漠上空的“逆湿”现象; RAMS模式对绿洲下垫面潜热通量的模拟比感热通量更接近实况, 而对戈壁和沙漠下垫面感热通量的模拟好于潜热通量, 三种下垫面上净辐射的模拟都与观测值较接近; 同MM5模式的模拟结果比较, RAMS模式对非均匀下垫面净辐射、 感热通量的数值模拟更优于MM5模式。这表明RAMS模式在金塔地区应用的可行性。