“88.8”暴雨过程的数值预报试验

本文利用一个五层原始方程有限区域细网格模式,对1988年8月29日的暴雨过程进行了数值模拟试验,得出了一些有意义的结论。     

华中区域暴雨数值预报准业务系统

一、引言武汉(华中)区域气象中心在天气预报业务方面重点承担暴雨的指导预报。作为区域中心预报业务技术建设的一个重要内容,武汉暴雨研究所从1985年开始,采用中国科学院大气物理研究所的五层原始方程细网格降水预报模式。用了三年时间,以华中区域暴     

数值预报模式中的"软高原"模型

介绍一种处理数值预报模式中青藏高原地形的简单方法。即在初始时刻用一个稳定的、平衡的、与外界大气在动力上协调衔接的静止空气堆来取代高原地形,这个方案用于一个五层有限区域细网格原始方程模式中,作梅雨季华中地区短期(24小时)暴雨区预报,效果良好。      

多层套细网格台风预报模式

本文提出一个多层套细网格台风路径数值预报模式,粗网格的预报区域包括两半球的低纬地区。粗细网格的匹配采用单方向衔接。初始台风环流是由台风中心海平面气压与最大风速所确定的一个模型环流。1984年台风季节实时预报试验取得了良好的结果。      

一次台风倒槽内诱生低压及其暴雨预报的数值试验

利用细网格五层原始方程模式,考虑了大尺度凝结、积云对流、辐射和感热输送等物理过程,对一次台风倒槽内诱生低压及其暴雨进行了数值预报试验,其结果与实际情况比较一致。      

正压原始方程套网格试验

本文用“单向”(one—way)方法进行正压原始方程套网格试验。粗、细网格均采用空间分解准拉格朗日格式和由廖洞贤等提出的与此差分格式一致的内边界条件(即方案二)。试验结果表明,用方案二作出的24小时细网格预报,与按半动量格式和粗网格直接给细网格提供内边界条件(即方案一)所得的结果相比,去除了在流出处出现的不稳定,系统的流入、流出也较好。这两种方案再加上Davies“松弛区域”的方法(分别为方案四,方案三),其结果与上述类似,且方案四比方案二还要好些。     

正压原始方程套网格试验

本文用“单向”(one—way)方法进行正压原始方程套网格试验。粗、细网格均采用空间分解准拉格朗日格式和由廖洞贤等提出的与此差分格式一致的内边界条件(即方案二)。试验结果表明,用方案二作出的24小时细网格预报,与按半动量格式和粗网格直接给细网格提供内边界条件(即方案一)所得的结果相比,去除了在流出处出现的不稳定,系统的流入、流出也较好。这两种方案再加上Davies“松弛区域”的方法(分别为方案四,方案三),其结果与上述类似,且方案四比方案二还要好些。     

气候模式一重,二重区域嵌套方案的试验研究

本文采用美国俄勒岗州立大学(OSU)两层大气环流模式,进行一重、二重嵌套区域气候模式的试验研究。研制细网格区域模式是目前气候模式发展的一个重要方向。本文实施一重、二重嵌套方案的月平均模拟结果表现了实现多重嵌套区域气候模式的可行性,即模拟平均场能够描述区域气候特征,且具备在细网格(d/2或d/4)感兴趣区域添加更详细资料(地形、植被等)的条件;本文运用An(?)hes等(1989)提出的张弛逼近方案处理侧边界,在一重、二重嵌套试验中均取得较佳计算结果。     

有限区域套网格数值预报模式的侧边界处理技术的研究与试验

本文选择了几种有代表性的侧边界处理方案,利用三维十一层原始方程模式,引进套网格技术,用1983年3月14日20时的实测资料作为初始场,对一次倒槽气旋的南下过程进行24小时数值预报试验。通过预报试验,调试出了适合于模式的侧边界处理方案,试验表明,该方案能使天气系统自由出入细网格区域而不伴有明显的二倍格距波。具体地说,所预报的倒槽气旋及其后部的高压都能进入细网格区域并且东移发展。而细网格区域东部的高压主体则逐渐地从细网格区域东移出去。同时发现,对所试验的数值预报模式而言,在目前流行的两种处理侧边界问题的途经中,通过在侧边界邻域上引进一定宽度的侧边界过渡区,或者通过部分修正原动力学方程组的性质而引进某种形式的附加修正项,使之减弱超定义性质的途径比直接估算所谓的局地相速或特征相速而在各个侧边界有区别地应用流入流出边界条件的途径,具有运算简单,预报效果好的优点     

中国西部陆面过程次网格地形参数化的改进对区域气温和降水模拟的影响研究

地表作为大气模块的下垫面,为大气模块提供边界条件,地形对于模式结果的准确性起到至关重要的作用。现有的陆面过程模式在陆面同一网格内的次网格单元采用相同的大气强迫量,没有考虑次网格地形对网格内大气强迫量的影响,这关系到模式对气象要素和陆气交换量的模拟水平。本文在陆面模式NOAH处理次网格单元的同时,将输入的大气强迫量根据其与地形高度的关系进行修订,提出新的次网格地形的参数化方案,并引入到WRF（Weather Research and Forecasting）模式中进行数值试验,通过3组数值模拟试验,与未改进的方案和细网格方案分析比较,探讨新参数化方案对WRF 模式模拟结果的影响。结果表明:地形越复杂区域,次网格地形的影响越大。本文引入的新陆面次网格地形方案对天山山脉和昆仑山脉以及青藏高原南部的地表气温的模拟有较大改善,模拟的地表气温在大范围区域内都更贴近细网格方案。虽然新陆面次网格地形方案和细网格试验都对温度的模拟结果都有改善,但新陆面次网格地形方案对降水的模拟改善甚微,而细网格试验对降水模拟却有改进,这是由于细网格试验在陆面和大气网格都进行了细化,而新陆面次网格地形方案只考虑了陆面次网格的影响。具体来说,新陆面次网格地形方案对温度的模拟结果改进是通过改变地表向上长波和地表感热实现的。而细网格试验由于同时细化了大气和陆面的空间网格,对降水和温模拟的改进是通过综合改变地表能量平衡实现的。     

A case study of excessive rainfall forecasting

Summary Flash floods have been recognized as one of the most significant natural disaster problems in the world. Within the United States, the annual average flood death toll exceeds one hundred and property damage is on the order of a billion dollars. There has been an increased effort of the meteorological community to improve short term quantitative precipitation forecasting, principally by improving mesoscale numerical weather prediction for heavy rain events. Nevertheless, to date, numerical weather prediction has had rather limited impact on the prediction of the most damaging convective rainstorms.This study examines numerical experiments, including both coarse-mesh and fine-mesh model simulations, of the Enid, Oklahoma flood of 10–11 October 1973. Besides the great concentration of rainfall, the Enid flood was rather unique in comparison with other flash flood cases in that it was part of a much larger area of heavy rainfall which soaked the central Plains over the 24h period ending at 1200 UTC 11 October. The objective is to assess the overall usefulness and limitation of numerical weather prediction models in quantitative precipitation forecasting for this flash flood event.The model experiments reveal that the broad-scale precipitation patterns associated with the front and cyclone are well predicted, but the maximum rainfall amounts around Enid are underpredicted. The fine-mesh model is superior to the coarse-mesh model because of the former's ability to generate many significant mesoscale features in the vicinity of the front. In the fine-mesh model, many convection-related parameters (e.g., moisture flux convergence) are correlated very well temporally and spatially with the observed heavy precipitation scenario.     

台风路径预报套网格模式的试验

为了提高差分模式的分辨率,以改进台风路径预报。本文提出了原始方程模式的两种嵌套网格方案。试验表明,所提异模式嵌套网格交界域变量的衔接、协调处理是有效的;以轴对称正态分布模拟台风环流对于合风路径数值预报是适宜的。个例计算及1980年试用结果表明,套网格方案对路径预报有不同程度改进。     

面雨量在城市内涝预报中的应用试验

以太原市历史上10次城市积水过程资料和2005年8月16日典型暴雨沥涝个例为基本试验数据,在37°47’-38°00’N、112°28’-112°36’E试验区域内,剖分为1×1km^2的规则网格,中心城区再一分为四,网格面积为0．25km^2,共计477个规则网格。分别把细网格雨量法、二次曲面法、泰森多边形法计算的面...     

有限区域细网格模式产品在江汉平原暴雨预报中的应用

利用湖北省提供的有限区域细网格模式数值预报产品及降水实况资料，用逐步回归法拟合出江汉平原等区域暴雨方程。方程的拟合效果比较理想，此方程尚有待台站业务考核及改进。     

珠江口地区海陆风系的研究

选取香港、澳门、广州三站为珠江口地区的指标站，对三站多年的观测资料进行统计分析，得到了珠江口地区海陆风现象的一些特征。并用细网格Mass模式对该地区的海陆风风系作诊断研究，得到了该地区海陆风风系的细致分布特征，在指标站该诊断结果与观测资料相一致。     

区域地形影响下冷锋后飑线的数值模拟

本文设计了一个加地形并含详细边界层参数化方案的十三层有限区域细网格模式，并对1983年4月28日冷锋后方、大别山东侧干锋触发形成的近似垂直于冷锋的飑线过程进行了模拟。通过和无地形模式模拟结果的比较，表明区域地形的诱发作用是大别山东侧一类飑线形成的可能原因。文中还模拟了冷区飑线的热力、动力结构，其主要特征和观测研究的结果是一致的。     

BMC LIMITED AREA MODEL GENERAL DESCRIPTION AND OPERATIONAL RESULTS

The limited area 5-level primitive equation model,as the first operational precipitation forecast model inChina,has been run at Beijing (National) Meteorological Center (BMC) for more than four years.The opera-tional results show that this model gives continuous services,and the forecast skill is satisfied for the forecastof some weather situations,such as extratropical cyclone,front and the precipitation associated with them.The forecast guides are widely used at the local weather services now.     

区域资料四维同化试验

根据国家气象中心有限区分析预报系统的基本方案，设计一个以6小时为周期的间歇区域资料四维同化方案，对我国的两次暴雨过程进行两种不同粗细水平分辨率的资料四维同化和短期模式预报的试验。结果表明，由同化方案初值获得的短期预报明显好于LAFS方案的预报结果，高分辨率同化方案对预报的改进更明显。