Torrential rainfall responses to ice microphysical processes during pre-summer heavy rainfall over southern China

In this study,the effects of key ice microphysical processes on the pre-summer heavy rainfall over southern China during 3-8 June 2008 were investigated.A series of two-dimensional sensitivity cloud-resolving model simulations were forced with zonally uniform vertical velocity,zonal wind,horizontal temperature,and water vapor advection data from the National Centers for Environmental Prediction(NCEP)/Global Data Assimilation System(GDAS).The effects of key ice microphysical processes on the responses of rainfall to large-scale forcing were analyzed by comparing two sensitivity experiments with a control experiment.In one sensitivity experiment,ice crystal radius,associated with depositional growth of snow from cloud ice,was reduced from 100 μm in the control experiment to 50 μm,and in the other sensitivity experiment the efficiency of the growth of graupel from the accretion of snow was reduced to 50% from 100% in the control experiment.The results show that the domain-mean rainfall responses to these ice microphysical processes are stronger during the decay phase than during the onset and mature phases.During the decay phase,the increased mean rain rate resulting from the decrease in ice crystal radius is associated with the enhanced mean local atmospheric drying,the increased mean local hydrometeor loss,and the suppressed mean water vapor divergence.The increased mean rain rate caused by the reduction in accretion efficiency is related to the reduced mean water vapor divergence and the enhanced mean local hydrometeor loss.     

利用简单生物圈模式SiB2模拟锡林浩特草原地表湍流通量

利用简单生物圈模式SiB2模拟了2007年7月1日至9月30日期间锡林浩特草原的地表能量分配、CO2通量、地表有效辐射温度和土壤湿度.采用锡林浩特国家气候观象台野外试验基地实地测量资料确定SiB2所需要的参数和初始值后,由该资料中30 min一次的太阳短波辐射、大气长波辐射、水汽压、气温、水平风速和降水驱动SiB2,最...     

对称不稳定理论及其应用问题(二)非线性理论

文章对对称不稳定理论及其应用的现状进行了全面的评述。主要讨论非线性理论，这包括非线性对称不稳定的一般研究方法（能量积分法，奇异摄动法，气块质点法，分岔和突变理论，数值试验），二维定常非线性对称环流的稳定性等问题。最后讨论了线性理论和非线性理论在实际应用方面的差异。     

切变基流中赤道Kelvin波及纬向对称扰动的稳定性

本文使用赤道β平面下的热带大气Boussinesq近似方程组,分析了纬向切变基流中的赤道Kelvin波以及纬向对称扰动的稳定性。研究结果表明,在纬向基本气流只具有y方向水平切变的情况之下,基本气流在y方向的切变并不能导致Kelvin波发生不稳定,只能导致不同的纬度上对应于Kelvin波传播的相速度有所不同。扰动位势和扰动风速等物理量在y方向的分布特征与基本气流无关。在只考虑垂直切变基流时,要存在稳定的相对于平均基流向东传播的Kelvin波必须要满足Richardson数Ri>2的条件。基本气流在垂直方向的切变也不能导致Kel-vin波发生不稳定,只能导致Kelvin波的相速度发生Doppler频移效应。扰动位势以及扰动速度在y方向的分布特征与基本气流在垂直方向的切变有关。当风的垂直切变大于零时,对流层低层的扰动位势和扰动速度沿y轴的正反方向衰减较快;而当风的垂直切变小于零时,对流层高层的扰动位势和扰动速度沿y轴的正反方向衰减较快。对于沿纬圈方向的对称天气系统,只要风的垂直切变较大,满足Ri<1时,低纬重力惯性内波一定会发生不稳定。而当基本气流的垂直切变较小(Ri>1)时,本文则给出了该扰动发生不稳定的判据条件。只要风的水平切变足够大,大于某一临界值(该临界值与垂直波数m,β因子,静力稳定度N2以及Richardson数Ri有关),在赤道y—z平面上的重力惯性内波也会发生不稳定,从而引起这种沿x轴对称扰动的激发产生与发展。     

0418号台风艾莉暴雨成因分析

利用MM5数值模拟的输出资料和常规资料对2004年8月25—26日台风艾莉造成福建省特大暴雨的物理成因进行了研究。结果表明，台风转向西南横穿福建全省是造成大范围暴雨的关键，而台风外围风场不对称分布是台风转向的原因之一。台风暴雨区位于：对流有效位能（CAPE）高值区、总风暴相对螺旋度中心、对流层低层湿非地转Q矢量散度辐合辐散交界处。敏感性数值试验表明地形对垂直运动有明显影响，并且影响暴雨强度及分布。     

一次暴雨天气过程的物理量分析

对2002年发生在闽东的一次暴雨天气过程进行分析。结果表明：螺旋度和对流有效位能对暴雨的预报有指示意义，暴雨产生在低层正螺旋度中心与高层负螺旋度中心相配合和中低层有不稳定能量储存的高能区。在暴雨强盛期，螺旋度呈中低层正值，高层负值的上下配置，最大值位于700hPa。对流有效位能大值区与暴雨中心相对应，对流有效位能的时空变化能较好地反映暴雨的时空演变特征。利用中尺度数值模式输出的结果对不稳定能量场进行分析表明，位势不稳定能量的释放是暴雨产生发展的可能机制之一。     

Impacts of SST and SST Anomalies on Low-Frequency Oscillation in the Tropical Atmosphere

Considering the multiscale character of LFO effects of SST on LFO in the tropical atmosphere （low-frequency oscillation） in the tropical atmosphere, the are discussed by using an absolute ageostrophic, baroclinic model. Here, SST effects include sea surface heating and forcing of SST anomalies （SSTAs）. Studies of the influences of sea surface heating on LFO frequency and stability show that sea surface heating can slow the speed of waves and lower their frequency when SST is comparatively low; while higher SST leads to unstable waves and less periods of LFO. Since the impact of a SSTA on ultra-long waves is more evident than that on kilometer-scale waves, long-wave approximation is used when we continue to study the effect of SSTAs. Results indicate that SSTAs can lead to a longer period of LFO, and make waves unstable. In other words, positive （negative） SSTAs can make waves decay （grow）.     

京津冀地区一次雾霾过程的污染分布及来源分析

利用气象与化学模块在线耦合的模式WRF-Chem V3. 5(Weather Research and Forecasting Model coupled to Chemistry Version 3. 5)对2016年11月3-6日的一次京津冀污染过程展开了数值模拟,设计进行了包含人为排放源的实验,运用有效的模拟结果对过程进行分析。结果表明:大气稳定度指数能有效量化反映污染过程中的大气稳定状况,且K指数和TT指数相较其他两种指数的指示效果更为准确,是讨论雾霾发生发展原因的有力依据。本次污染高值中心有三个,分别为北京天津一带、河北东北部以及河北南部。PM_(2. 5)、PM_(10)以及SO_2污染物水平分布有明显日变化特征,CO和NO_2则变化不明显,污染从3日开始发展至6日结束,除NO_2外各项污染物都明显受到冷空气的影响,在6日浓度骤降。北京和天津地区的污染是主要来源于河北南部的工业和交通排放的外源型污染,而河北东北部和河北南部的污染则是主要受本地排放影响的内源型污染。污染物主要化学成分为CO,污染物颗粒PM_(2. 5)和PM_(10)量级相当且浓度差别不大,均对本次污染有较大贡献。     

冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析

利用常规气象观测资料、自动站资料、卫星、雷达和NCEP再分析资料,针对2015年8月22日冷涡背景下华北东北部和黄淮地区同时出现的不同类型强对流天气,对比分析引发不同天气的两种中尺度对流系统的演变过程及冷涡背景下不同强对流天气的成因。具体结论如下:(1)同一冷涡背景下,华北东北部位于冷涡中心外围西南象限和地面冷高压前沿,触发的分散性多单体风暴位于冷涡外围的涡旋云系中,引发以短时强降水为主的强对流天气;黄淮地区位于冷涡后部和地面冷锋前,槽后晴空区的多个对流单体,合并后形成人字形飑线系统引发短时强降水、冰雹和雷暴大风天气;(2)环境热力和水汽的差异为形成不同的强对流天气提供了前提条件:华北东北部受高层暖脊影响,地面高压后部的偏东气流带来水汽输送,整层暖湿的条件利于产生强降水;黄淮地区高层有补充干冷空气,利于热力不稳定条件发展,但黄淮地区低层水汽不足,风雹天气在较干环境场中不易被触发;(3)引发不同强对流天气的对流触发机制不同,两处的初始对流均受同一地面辐合线影响,但华北东北部在地形抬升与辐合线共同作用下不断新生单体;黄淮地区的初始局地热对流形成后,其前沿的辐散出流与环境风形成新的辐合,使原辐合线断裂和转向;(4)出现不同强对流天气时垂直风切变不同,黄淮风雹区的中层垂直风切变更显著,有利于形成持续性的强风暴;强对流天气发生时,华北东北部中低层风场的演变与天气尺度系统的变化有关,黄淮地区中低层风的垂直分布与中尺度对流系统的发生发展有关。