斜底面上的表面波理论

考察了任意倾斜底面上的Kelvin波问题，并用线性化的控制方程分别研究了相应于垂直刚壁的和无限倾斜底面上的表面波频散关系。文中还对任意斜坡上的浅水表面波做了尺度分析，并把决定其频散关系的特征值问题简化为该斜坡上气压扰动的常微分方程，且用数值方法进行了求解。     

GRAPES模式标准初始化方案设计与实现

文章介绍了GRAPES模式标准初始化系统的方案设计及程序结构，对3种不同方案产生的初始场进行了分析。结果表明:水平风场、温度场、位温场对插值方法的精度并不是很敏感，而高度场以及气压Exner函数则对垂直插值方法的精度要求很高；在3种模式变量产生方案中，方案一的效果较差，但它计算速度快，在地形梯度不大的地方可以选择使用；方案二与方案三的效果则比较好，用户可根据自己的需求任意选择。GRAPES模式标准初始化系统在完成其主要功能的同时，通过灵活的程序设计，对标准初始化系统的区域、分辨率、垂直层次、水平插值方法、垂直插值方法等的任意选取，使得标准初始化系统可以很容易满足模式初值的各种需求，为模式开发研究实验提供了各种便利。     

任意基线雷达反射率因子垂直剖面算法

本文提出了一种面向计算机编程的任意基线雷达反射率因子垂直剖面算法,建立了由地球球面展开的平面雷达极坐标系与计算机屏幕直角坐标系的坐标转换关系。通过计算雷达反射率因子垂直剖面直角坐标系中的格点在雷达极坐标系中的仰角、方位角、斜距,采用垂直线性内插方法得到该格点雷达反射率因子分析值。     

激光探测大气扩散参数

利用红宝石激光雷达,在烟粒形状任意(或晶轴取向任意)和烟粒成分和谱分布稳定,以及一次散射和独立散射条件下,探测了烟羽相对浓度的垂直剖面分布,从而获得不同天气条件下离烟源下风向一定距离范围内大气扩散参数σ_y和σ_z。     

基于双线性内插值的CD雷达垂直剖面算法

该文针对贵州CD型号新一代多普勒天气雷达反射率因子,采用C#编程,经坐标转换后处理成三维网格数据,基于双线性内插值法,实现任意方向雷达反射率因子垂直剖面制作,结合贵阳雷达分析,结果表明双线性内插值法放大后的图像质量较高,解决了因垂直剖面图像较小不利于显示及放大的问题。     

关于虹吸雨量计虹吸线不垂直时的订正

台站使用的虹吸式雨量计，由于使用日久或因调试安装不当，极易造成虹吸线不垂直的现象，从而影响记录精度，特别是对年报表中15个最大降水量时段的批取和起止时间的确定有很大影啊。发现此类问题，除了及时调试，使其恢复正常之外，本文对已出现的记录，提出一种订正的方法．供参考。1准备工作准备两个透明度较好的大号三角尺，在其上面严格依照自记纸上的时间间隔刻＿LS分钟、Ic分钟、ZO分钟等15个最大降水量时段要求的时间线，要求时间线与直角三角形的一边平行，一边垂直。2雨量订正如图所示，移动三角尺ABC，使ABC上任意一时间线…     

任意基线雷达反射率因子垂直剖面生成算法

该文提出了一种基于雷达体扫资料的任意基线雷达反射率因子垂直剖面的生成算法。在计算雷达反射率因子垂直剖面上的格点在雷达极坐标中的仰角、方位和斜距位置后, 采用径向、方位上的最近邻居和垂直方向的线性内插相结合的客观分析方法得到格点上的反射率因子分析值。在垂直线性内插时分别用dBZ值和Z值 (单位: mm6/m3) 进行插值。结果表明:用该方法得到的雷达反射率因子垂直剖面从回波强度和空间位置来看都是合理的; 当采用垂直线性内插时, 用dBZ值插值比用Z值插值得到的雷达反射率因子垂直剖面在空间分布上更连续, 反射率因子分析值总体上更接近观测值; 低仰角的插值效果比高仰角的好。     

暴雪过程中多普勒雷达速度产品分析

利用多普勒天气雷达提供的强度、径向速度、风廓线产品及衍生产品对2008年1月25—29日南京持续性暴雪天气回波的演变过程以及回波不同阶段风场垂直结构及其动力条件的变化进行了分析,结果表明:存在持续的低空东北气流以及风向垂直切变的风场结构是这次暴雪天气产生的主要环境特征,暖平流和中层强西南急流有利于产生持续的暴雪,低层辐合、高层辐散及较大的垂直上升运动为暴雪的产生提供了动力条件;任意高度出现西北风,可以作为强降雪将会趋于减弱的临近预报指标。     

大气垂直运动方程若干问题讨论

本文对大气垂直运动方程的尺度分析和小量可否忽略重新进行了讨论，认为如同存在水平地转平衡一样，在大气垂直方向应当存在垂直地转平衡。并提出在大气垂直方向可能存在更高阶平衡：一级平衡为静力平衡，二级平衡为静力偏差和垂直柯氏力的垂直地转平衡，可能还存在第三级平衡，即垂直地转偏差和重力异常的平衡，最后，重力异常偏差的最级有可能与大气行星波垂直加速度和引潮力垂直分量已处于同一量级。     

基于三维网格的双多普勒雷达数据合成算法

建立一套多普勒雷达基数据的合成算法,能够合成粤港澳地区不同型号双(多)多普勒雷达资料的反射率因子和径向风,对径向风合成进行了误差分析,以保证合成风场的质量;合成时考虑了地球曲率,数据合成后被转换成地球球心为原点的球坐标系下.处理成Vis5D格式后,利用PC-Vis5D软件,可以了解降水系统的三维立体结构、任意点的垂直风廓线、任意水平(垂直)剖面的强度回波、速度场分布,以及时间序列的动画演变,对研究人员和业务人员有很好的使用价值.算法由C语言实现,经验证该方法处理速度快,能够满足业务要求,该算法已用于深圳、广州雷达业务合成系统中,取得了较好的使用效果.     

Principle of Cross Coupling Between Vertical Heat Turbulent Transport and Vertical Velocity and Determination of Cross Coupling Coefficient

It has been proved that there exists a cross coupling between vertical heat turbulent transport and vertical velocity by using linear thermodynamics. This result asserts that the vertical component of heat turbulent transport flux is composed of both the transport of the vertical potential temperature gradient and the coupling transport of the vertical velocity. In this paper, the coupling effect of vertical velocity on vertical heat turbulent transportation is validated by using observed data from the atmospheric boundary layer to determine cross coupling coefficients, and a series of significant properties of turbulent transportation are opened out. These properties indicate that the cross coupling coefficient is a logarithm function of the dimensionless vertical velocity and dimensionless height, and is not only related to the friction velocity u*, but also to the coupling roughness height zW0 and the coupling temperature TW0 of the vertical velocity. In addition, the function relations suggest that only when the vertical velocity magnitude conforms to the limitation |W/u*|≠1, and is above the level zW0, then the vertical velocity leads to the cross coupling effect on the vertical heat turbulent transport flux. The cross coupling theory and experimental results provide a challenge to the traditional turbulent K closure theory and the Monin-Obukhov similarity theory.     

对流凝结加热和垂直风切变对行星波垂直传播的影响

本文从理论上分析研究了对流凝结加热和垂直风切变对大气行星波垂直传播的影响。结果表明,对流凝结加热有抑制行星波垂直传播的作用;基本气流的西风(正)垂直切变对行星波的垂直传播有利,而东风(负)切变却对行星波的垂直传播有阻碍作用。 进-步分析还发现,垂直风切变对行星波垂直传播的影响以在中高纬度地区更为显著;对流凝结加热对行星波垂直传播的影响在热带地区更值得重视。并且,垂直风切变和对流凝结加热的影响可能是使得大气中板地波导更显著的重要原因之一。      

齐齐哈尔一次暴雨的螺旋度诊断分析

本文利用NCEP再分析资料和实测资料对2009年8月19-20日齐齐哈尔暴雨过程进行垂直螺旋度诊断分析,分别对垂直螺旋度水平分布和垂直分布特征进行分析,求出垂直螺旋度在预报暴雨中的贡献。结果表明:根据垂直螺旋度的水平分布特征,可以预报暴雨移动方向和影响区域;螺旋度的垂直分布可以表明气旋发展和降水强度不同阶段。     

不同垂直坐标系对垂直速度计算的影响

近年来，随着高精度中尺度数值预报模式和多尺度统一模式的发展，与之相关的一些非静力中尺度模式技术也随之提了出来，垂直坐标系的影响问题就是其中之一。本文借助于高精度美国新一代数值预报模式WRF(Weather Reseach and Forecast)，模拟分析了两种不同的坐标系对模式大气中垂直速度计算的影响。试验结果表明，不同的坐标系对大气垂直速度大小计算存在着差异，特别是当分辨率提高时，不同垂直坐标系对大气垂直结构的刻画的差别更加明显。由于垂直速度与降雨过程密切相关，垂直速度的计算差异必然影响模式对降雨过程的描述。理想试验结果表明，在气压地形追随坐标中气压梯度力的计算对地表气压计算很敏感。     

IMPACT STUDY ON THE CALCULATION OF VERTICAL VELOCITY IN DIFFERENT VERTICAL COORDINATE SYSTEMS

1 INTRODUCTION First, let’s have a review of various vertical coordinate systems used in numerical weather prediction (NWP). Richardson[1] (1922) first attempted to use the geometrical height z as the vertical coordinate system. Though geometrical height is easy to understand as a concept, it had not been applied in NWP until Kasahara and Washington (1967) rewrote his predictive equations and used state-of-the-art high-speed computers to conduct NWP in height coordinates. Eliassen[2]…     

大涡模式垂直分辨率在夹卷及示踪物垂直传输模拟结果分析中的作用

基于敦煌野外观测资料和大涡模式,研究了垂直方向不同尺度湍涡对夹卷及示踪物垂直传输的影响,明确了模式垂直分辨率在模拟结果分析中的作用。结果表明:垂直方向上小尺度湍涡对夹卷作用贡献更大,小尺度湍涡较多时夹卷层相对更暖,而夹卷层厚度、夹卷强度和风速变化受垂直方向湍涡尺度影响较小。当垂直分辨率为50 m时,越往夹卷层上部,上升气流和下沉气流分布较多且强度较大;分辨率为10、20和30 m时,夹卷层各高度垂直速度、位温和示踪物浓度分布较接近。另外,垂直方向湍涡尺度对示踪物垂直传输高度影响不大,而对示踪物的空间分布有一定作用。当大尺度湍涡较多且强度较强时,越有利于将高浓度的示踪物向上传输。综合考虑到模式采用较高分辨率模拟时产生的噪音及计算时间等问题,认为模式采用30 m的垂直分辨率,既能较好地模拟出夹卷层平均结构特征,又能模拟出夹卷层湍流的精细分布,是较为理想的选择。     

对流降水云中大气垂直运动反演及个例试验

为深入认识对流降水云结构及动力特征,基于降水频段调频连续波5520 MHz垂直指向雷达(VPR-CFMCW),使用地面至15 km高度的反射率因子及径向速度,建立对流降水云中大气垂直运动的反演方法,分析对流垂直结构及大气垂直运动随高度分布的演变特征.对在广东龙门测站探测的2019年4月20-22日前汛期4次对流降水进行...     

风廓线雷达垂直速度与地面降雨关系研究：以济南为例

基于风廓线雷达数据产品的垂直速度资料和地面气象观测站2014年分钟降雨记录,采用多项式非线性拟合方法,探讨了各季节特征高度层垂直速度与地面降雨之间的相关关系;并根据场次降雨过程的分钟数据分析了垂直速度阈值对降雨开始、结束时间以及降雨强度的指示性。结果表明,垂直速度能够反映雨滴的下落速度特征,综合各个高度层来看,700 m高度层垂直速度与小时雨量回归方程拟合优度较为稳定,其他高度层在不同季节拟合优度差别略大;垂直速度的大小虽不能完全定量地预报降雨强度,但对于整个过程的雨强波动变化有着明显的指示性作用,700 m高度层垂直速度对于降雨的预报指示效果最为稳定。垂直速度对降水的指示性可用于灾害性天气,如暴雨、冰雹、降雪等的预警及临近预报,其阈值的确定受降水相态、降水类型、气温、湿度、湍流等影响,且并非唯一指标。     

Improved Tropical Cyclone Forecasts with Increased Vertical Resolution in the TRAMS Model

The numerical simulation of typhoons has been found to be very sensitive to the vertical resolution of the model. During the updating of the TRAMS model from version 1.0 to 3.0, the horizontal resolution has been increased from 36 km to 9 km, while the vertical layer number only increased from 55 to 65 layers. The lack of high vertical resolution limits the performance of the TRAMS model in typhoon forecasting to a certain extent. In order to study the potential improvement of typhoon forecasting by increasing the vertical resolution, this paper increases the vertical resolution of the TRAMS model from 65 to 125 layers for the first time for a comparative simulation test. The results of the case study with Typhoon Hato (2017) show that the model with high vertical resolution can significantly enhance the warm structure caused by water vapor flux convergence and vertical transport, thus accurately simulating the rapid strengthening process of the typhoon. Meanwhile, the model with 125-layer vertical resolution can simulate the asymmetric structural characteristics of the wind field, which are closer to the observations and can help to reduce the bias in typhoon track forecasting. The improvement of vertical resolution is also trialed by using the batch test results of several landfalling typhoons in 2016-2017. The experimental results show that the typhoon forecast of the model becomes consistent with the observations only when the number of vertical layers of the model increases to about 125 layers, which in turn causes a large computational burden. In the next step, we will try to solve the computational burden problem caused by ultra-high vertical resolution with the top boundary nesting technique, and realize the application of high vertical resolution in the actual operation of the TRAMS model.