WRF模式物理参数化方案对一次局地大暴雨预报的影响研究

基于WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其3Dvar(3-Dimentional Variational)资料同化系统,采用36、12、4 km嵌套网格进行快速更新循环同化和不同的微物理及积云对流参数化方案对比试验,对2011年5月8日鲁中一次局地大暴雨过程进行了研究。结果表明,快速更新循环同化地面观测资料是影响模式降水落区预报准确性的关键因素,不同的微物理和积云对流参数化方案主要影响降水强度预报。采用不同的微物理参数化方案和积云对流参数化方案进行降水预报对比试验表明,LIN方案和WSM6(WRF Single-Moment 6-class)微物理参数化方案对降水预报均较好,LIN方案降水预报较WSM6方案略强。4 km网格预报使用K-F (Kain-Fritsch)积云对流参数化方案或不使用积云对流参数化方案,预报的降水均较好。4 km网格使用旧的K-F积云对流参数化方案,预报的近地层大气风场偏弱,导致大气动力抬升作用偏弱,从而造成模式降水预报偏弱。     

东海区台风模拟数值敏感性试验研究

采用分辨率为1(°)×1(°)的NCEP全球格点再分析资料,基于WRF模式结合典型台风个例,研究了不同积云对流参数化方案以及边界层方案的参数化方案组合对东海区14个台风的台风路径与强度模拟的敏感性,并比较分析了不同参数化方案组合对大尺度环流场以及潜热释放的影响。结果表明,虽然东海区台风路径模拟对于参数化方案组合的选择具有一定的"个例依赖性",即不同台风个例的最佳参数化方案组合有所变化,但综合来看,依然能够较为清晰地揭示KF积云对流方案与MYJ边界层方案的参数化方案组合模拟台风路径效果最佳。东海区台风强度模拟对于参数化方案组合的选择没有"个例依赖性"的特点。研究发现,KF积云对流方案与YSU边界层方案的参数化方案组合模拟台风强度效果最佳。通过对台风典型个例的研究发现,KF积云对流方案与MYJ边界层方案的参数化方案组合模拟大尺度环流场效果最佳。对于强度"迅速加强"的台风,KF积云对流方案与YSU边界层方案组合模拟更加准确,KF积云对流方案与MYJ边界层方案组合敏感性稍差;对于强度"逐渐加强"的台风,KF积云对流方案与YSU边界层方案组合则敏感性过强,致使台风强度偏低,误差增大。此时,KF积云对流方案与MYJ边界层方案组合模拟敏感性较好,强度模拟更加准确。     

MPAS-A模式中不同积云对流参数化方案对西北太平洋台风模拟效果的影响

利用MPAS-A模式,针对模式中的New-Tiedtke,Grell-Freitas和Kain-Fritsch 3种积云对流参数化方案,选取2016—2017年期间的10个西北太平洋台风个例,研究了不同积云对流参数化方案对西北太平洋台风路径与强度模拟效果的影响,并讨论了其影响的物理机制。试验结果表明:3种积云对流参数化方案对MPAS-A台风模拟效果存在一定差异,New-Tiedtke方案模拟的路径和强度总体效果与观测最接近。影响机制分析表明,不同积云对流参数化方案使得模拟西太副高的位置不同,即引导西北太平洋台风的环境气流不同是造成路径差异的原因;而不同积云对流参数化方案模拟的台风中心对流不稳定高度不同,即潜热输送和释放不同,是造成台风强度不同的原因。     

登陆型台风“尤特”积云对流参数化方案的数值模拟研究

利用中尺度气象模式WRF-ARW 3.7.1版本,选取6种积云对流参数化方案,对台风"尤特"进行了数值模拟敏感性试验,讨论了不同积云对流参数化方案对影响我国最大的西北太平洋登陆型台风的模拟情况。结果表明:积云对流参数化方案对台风路径和强度影响较为明显;模式对大尺度环流配置模拟的差异是造成台风路径差异的主要原因;在模拟时间较长的情况下,台风核心区对流层中下层的不稳定层结及较为强盛的上升运动使得台风强度偏强。     

热带地区积云对流的长期变化特征

使用１９７９年１至１９８４年１２月向外长波辐射（ＯＬＲ）资料，对热带地区积云对流的长期变化特征进行了研究，结果表明，热带地区积云对流活动存在显著的季节变化，冬季积云对流区主要东西向，位于南印度洋和西太平洋的近赤道地区，夏季则北移至北印度洋和菲律宾附近的西太平洋地区，低纬地区积云对流活动存在明的季节性位移，北印度洋地区的积云对流活动主要集中在５－１０月，７－８月位置最北；北半球热带西太平洋地区的积云     

WRF模式中台风"启德"模拟对 参数化方案的敏感性分析

为准确模拟台风路径和强度,采用WRF模式比较不同微物理过程和积云对流过程参数化方案对台风路径和强度模拟的影响,并基于集合预报方法考虑对台风预报系统误差进行优化。选用4种微物理过程方案和3种积云对流参数化方案,针对1213号台风“启德”进行模拟,结果表明不同的参数化方案对台风路径和强度的预报结果有明显影响,积云对流过程参数化方案相对于微物理过程参数化方案更加敏感。基于不同参数化方案扰动成员的集合平均预报方法,对于台风路径和强度的模拟误差均有明显改善,台风路径误差随时间增幅较小,其结果优于全部12个单方案试验的模拟结果;从台风强度方面来看,基于集合预报方法模拟得到的台风强度变化趋势与实况结果一致,且误差较小,优于大多数试验方案。结果表明:采用不同微物理过程和积云对流过程参数化方案的组合构建的集合预报模型,对于台风路径和强度的模拟均有一定程度改善,减小了采用不同参数化方案产生的路径不确定性,使其在台风“启德”的路径模拟上与实况更为接近,可为提升台风预报能力提供科学参考。     

利用TRMM资料对热带气旋“威马逊”结构及其降水特征的研究

利用NASA提供的热带测雨卫星(TRMM)资料和NCEP/AVN模式的实况分析场研究了热带气旋“威马逊”(2002)的演变过程、结构和降水特征.对要素场及倾斜对流有效位能诊断分析发现,降水的分布和强度对热带气旋的发展有很好的指示作用.针对MM5的几种积云参数化方案进行了数值试验,初步研究了各方案在热带气旋定量降水预报(QPF)中的作用.     

热带地区积云对流的长期变化特征

使用１９７９年１月至１９８４年１２月向外长波辐射（ＯＬＲ）资料，对热带地区积云对流的长期变化特征进行了研究。结果表明：热带地区积云对流活动存在显著的季节变化，冬季积云对流区主要是东西向，位于南印度洋和西太平洋的近赤道地区；夏季则北移至北印度洋和菲律宾附近的西太平洋地区。低纬地区积云对流活动存在明显的季节性位移，北印度洋地区的积云对流活动主要集中在５—１０月，７—８月位置最北；北半球热带西太平洋地区的积云对流活动则主要集中在６—１１月，８—９月位置最北。标准差分析表明，冬季北半球热带西太平洋、赤道中太平洋及热带印度洋东部地区积云对流的年际变化最明显。经验正交函数（ＥＯＦ）分析的主要空间型反映了赤道中太平洋、热带西太平洋、阿拉伯海和副热带西太平洋地区的积云对流活动存在一定的关系。结合遥相关计算还表明秋云对流存在４种遥相关型，即２种东西向偶极型涛动型、西太平洋型和北印度洋型。     

有限域模式中对流参数化方案的比较

一、引 言 对流是强降水现象的最重要影响因子之一,如雷暴、梅雨季节中的强烈降水等等。对有限域模式而言,如此强烈降水的生成已经是个难题,因此,我们应当清楚,怎样一个对流参数化方案在模式中工作,和使用不同方案时什么差别会出现。 我们调查研究,在梅雨季节个例中具有大尺度对流方案的湿调整方案和郭氏方案两者之间的差别。同时,我们也调查研究,当使用湿调整方案时小网格尺度的效果。 二、模式和原始数据 象参数化方案一样,方案被纳入业务,在日本气象厅被应用到模拟方案。我们使用原始有限域模式,模式有:(a )水平网格尺度63.5公里和55×55网格,(b)水平网格尺度25.4公里和111×111网格,两个模式在铅直方面有13层。原始资料由业务客观分析方案提供(d=254公里)。产品为从初始条件1983年7月22日00世界时的24小时。     

由积云对流导致大尺度涡度的产生

一、引言 几个新近的场研究已经确定,在对流活动中次网格过程的大尺度涡度收支的重要。这种大尺度涡度的形成,推测起来主要由于积云对流,类似于由显然可见的大尺度过程而产生的的量值。预报参数化引起瑞利摩擦或简单铅直动量交换没有成功的获得分析积云导致涡度源所发生的变化。(Stevens,1979年;Esbensen等,1982年;Sui,1984年)。本文的目的是介绍对由积云对流而形成的大尺度涡度选择预报参数化,并且叙述它在大尺度持续对流中的应用。如同积云泡的产生和衰变一样,受积云动力环流和位势涡度的集中,围绕Ertel位势涡度的再分配而建立起参数化,如同Fraedrich(1974年)正式阐述的。参数化同样重视由于积云泡中潜热释放引起的位势涡度的产生。处理潜热释放使用郭氐积云参数化。     

台湾海峡游泳动物群落的空间结构及其季节变化

The Taiwan Strait is a transition zone between the East China Sea and the South China Sea with unique hydrology and a geographical environment that creates special marine community features.To analyze the spatial structure and seasonal changes of the nekton assemblages in the Taiwan Strait,seasonal experimental trawl surveys were conducted during 2006–2007.The results showed that there were two assemblages in the area with different sets of species,and the average similarity within each group varies between 39.38% and 74.20%.By using multivariate statistical analysis and analyzing the distribution of dominant species,we found that the structures of the assemblages had obvious seasonal variation.The middle region from the Putian transect to the Xiamen transect could be considered a mixing area for the two assemblages.The analysis of the relationship between species assemblages and environmental factors indicated that temperature was the most important factor affecting the community structure in cold seasons,and 22.5°C and 17°C could be considered dividing lines for spring and winter,respectively.In warm seasons,the most important factor was water depth,but the relationship with depth was not as significant,with a correlation between 0.264 and 0.399.The seasonal changes of nekton assemblages basically reflected the dynamic currents in the Taiwan Strait.The south coastal assemblage extended to nearly the entire area of the Taiwan Strait along with a strong and intense warm current that shrinks in spring and winter when the southward intrusion of the cold Zhejiang-Fujian coastal current becomes stronger.The impact of shortterm and long-term environmental changes,such as extreme weather,global warming and human activity on nekton assemblages,had been recognized but need further research.Our study on nekton assemblages could be used as a baseline for measuring future changes.     

区域性海洋环流数值模式研究及对南海环流与海峡流量的模拟

基于MOM模式的物理框架,妥善考虑了开边界的物理过程,改造和发展了一个区域海洋数值模式。本模式不仅可以方便地调整开边界条件,使之满足边界的特定物理条件,而且可以方便地做针对性修改,使模式更加可靠。改进后的模式具有MOM模式物理概念明确、公式便于理解、结果便于表达的全部特点,同时克服了MOM模式边界条件不完整、程序不易调整、参数难以改变的缺点。区域性模式比全球模式的计算速度快很多倍,可以成为区域性研究的有效工具。将此模式应用于南海,利用Hellerman＆Rosenstein气候态风应力驱动模式10a,得到与全球模式效果相当的结果。模式模拟结果展现了南海流场的季节特征,在模式分辨率下表现出了多涡结构。根据模拟的流场计算了南海与其它海域的水交换通量。在年平均意义下,外海水通过吕宋海峡进入南海,南海水通过台湾海峡、民都洛海峡和卡里马塔海峡流出南海。各海峡水通量具有明显的季节变化。     

台湾海峡及邻近海域海面热量平衡分布特征

本文利用1961—1985年历次台湾海峡及邻近海域水文气象调查资料,计算分析了该海域海面吸收辐射、有效回辐射、蒸发耗热、海-气感热交换的时空分布,给出了该海域热量平衡年平均状况和季节变化特征。     

台湾海峡微微型浮游植物的生态研究——Ⅰ.时空分布及其调控机制

1997年8月、1998年2～3月和1998年8月,调查分析了台湾海峡微微型浮游植物的时空分布(平面、垂直、总日和季节)及其调控机制。结果表明,微微型浮游植物丰度的平面分布不均匀,各类群具有不同的密集区,并存在明显的地理差异,垂直分布存在6种模式,以标准单峰和弱单峰为主,分布类型的多样化是由于微微型浮游植物固有的垂直分布模式和研究海域复杂的地形及水动力(如跃层等)条件相互作用的结果,微微型浮游植物的丰度存在明显的随时间变化现象;在季节变化方面,各类群存在较为明显的差异,温度是影响台湾海峡微微型浮游植物平面分布的重要因子,而光辐照度、温盐跃层是影响垂直分布的重要因子,微微型浮游植物不同类群在时空分布上存在“位移”现象,此与不同类群对温度敏感性不同、对光的利用能力不同以及生存空间的互补性等因素有关。     

台湾海峡南部的海洋锋

通过近期水文观测,结合卫星遥感和历史水文资料,对台湾海峡南部海域的海洋锋现象进行了整体分析。结果表明,由于多种水系在此交汇,台湾海峡南部冬、夏季匀有明显锋面发育。受季风气候影响,锋面发育有显著的季节差异。夏季影响本海区的水系主要有韩江冲淡水、上升流、南海水、和黑潮水等。它们的交汇形成了韩江冲淡水羽状锋、台湾浅滩上升流锋、黑潮锋、以及陆架／陆坡锋等的三维锋结构。韩江冲淡水和上升汉对夏季海崃南部浅海峰     

南海上层环流季节变化的诊断计算

通过一个全球的二维诊断模型,采用Levitus温盐资料和COADS风应力资料,并结合动力计算来研究南海上层环流的季节变化。计算结果与其它模式结果和观测结果非常相似。南海北部(南部)全年存在一气旋式(反气旋式)环流。在冬季气旋式环流几乎占据了整个南海,夏季则以反气旋式环流为主。泰国湾的环流在冬季(夏季)是气旋式的(反气旋的)。南海的西边界流有明显的季节变化,其在冬季从卡里马塔海峡流出南海,夏季部分西边界流从台湾海峡流出南海。越南离岸流在春季就开始出现,其位置比夏季的越南离岸流的位置偏北。     

台湾海峡叶绿素a含量的季节变化特征

本文根据1983－1984年和1987－1988年在台湾海峡的调查结果，讨论了台湾海峡叶绿素a含量的季节变化特征。结果表明，台湾海峡叶绿素a含量的季节变化明显，但南北海区有着明显的差异，在台湾海峡北部，叶绿素a 含量峰值出现在春，秋季，在海峡南部，叶绿素a含量则在夏季呈持续高值特征，前者由浙闽沿岸流的输入而引发，后者则因上升流而产生，因此在台湾海峡，叶绿素a含量呈春，秋季北部高，夏季南部高的趋势。     

An Engineering Concept of the Taiwan Strait Tunnel

The necessity and the preliminary tentative plan for the construction of the undersea tunnel across Taiwan Strait are expounded in this atricle. The strait undersea tunnels, which have been built and investigated in the world, and their engineering characteristics and construction methods have been introduced herein briefly. Taiwan has been a part of China since ancient times and the people between the mainland and Taiwan are kindred compatriots in the extended family of the Chinese multinational country. For a long time, the people between southeast of China and Taiwan have had frequent communication in economy and culture. With the progress of times and the need of development, it has been put forward to build a safe and reliable undersea tunnel that is not affected by the environment across Taiwan Strait, and one which is also a magnificent project for the China in the long-term. Whether by using a bridge or an undersea tunnel or both across the strait is a problem worthy of further research. According to such conditions as the weather of Taiwan Strait, depth of water, undersea terrain, possibility of engineering and hydrological geology under the sea, as well as the possibility of Taiwan Strait as a main shipping passage from south to north of China and the experience of existing passage across strait in the world, the primary analysis shows that the scheme of an undersea tunnel should be considered. Therefore the concept of the undersea tunnel engineering across Taiwan Strait is introduced in detail here.