一次PM2.5化学污染过程的实况及气象要素影响分析

在收集NARR资料、ARB资料、Caltech站观测数据3类气象资料的基础上,对一次化学污染过程中PM2.5站点分布和时间演变特征进行分析,同时按照地理位置分布将13个观测站点分类,分析气象要素场对PM25区域分布形成和扩散的影响,并找出PM25与气象要素演变的相关性.结果表明:各类观测站的PM2.5浓度值主要以“单峰型”日变化特征为主,其中以城区站的特征最为显著,通常在早上09:00左右达到峰值,平均峰值质量浓度为56.6 μg/m3,而在下午18:00左右为谷值,平均谷值质量浓度为18 μ/一m3,风场、行星边界层高度、地面温度场和湿度场在PM2.5平均的峰值、谷值时段有明显差别;排放源和气象场的日变化规律是决定城区站PM2.5峰谷时段的主要因素;城区站、郊区站地面PM2.5质量浓度值与风速、行星边界层高度、地面温度呈现明显的负相关,与地面气压、相对湿度呈明显的正相关;山区站PM2.5质量浓度值与温度呈弱负相关、与相对湿度呈正相关,其它气象要素相关不明显.     

夏季青藏高原雷暴天气及其天气学特征的统计分析

利用常规探空和地面观测资料,分析了2000-2009年夏季(6-8月)青藏高原(下称高原)地区雷暴的时空分布特征以及雷暴天气各要素的垂直廓线特征,在此基础上,修正了K指数,并对修正后的K指数(KM)进行了检验。结果表明,高原雷暴中心主要发生在高原西南侧的日喀则、高原中部腹地那曲、拉萨一带以及高原东部地区,夏季高原中部雷暴中心区随月份向西南转移,其东侧的雷暴中心区随月份向南偏移,雷暴中心位置向南偏移且雷暴的月平均频数减少,高原上由南向北雷暴发生的时段不同,高原中部和北部的那曲、沱沱河雷暴峰值的出现时段比南部的拉萨早3～6h;高原南部的定日和拉萨雷暴日大气低层存在逆湿现象。高原地区雷暴日500～400hPa之间为不稳定层,400hPa以上为稳定层,400hPa处假相当位温为最小值,雷暴日平均风向为西南风;对KM指数检验表明,大多数雷暴日KM>10℃,占总雷暴日的92.7%;当KM<0℃时几乎无雷暴发生,KM指数对雷暴具有一定的指示意义。     

风云三号D星MERSI AOD资料的同化应用研究

为了验证风云三号D星MERSI传感器的气溶胶光学厚度（AOD）数据对地面PM_2.5的污染过程预报的效果,本文基于WRF-Chem（Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry）大气化学模式和三维变分同化方法,针对2020-02-10—2020-02-12中国北方地区的一次PM_2.5重污染过程,进行了同化和预报试验研究。同化数据来自常规地面站点的PM_2.5浓度数据和风云三号D星MERSI传感器的气溶胶光学厚度（AOD）数据。控制试验不同化任何资料,3组同化试验分别为仅同化地面PM_2.5,仅同化卫星AOD,以及同时同化PM_2.5和卫星AOD两种资料。结果表明,3组同化试验都可以有效提高初始场准确率,以地面PM_2.5作为检验标准,仅同化PM_2.5、仅同化AOD、同时同化两种资料相对于控制试验,初始场的平均偏差分别降低54.9%、21.9%和49.0%,平均相关系数分别提升51.4%、16.0%和34.0%,平均均方根误差分别降低50.6%、17.2%和42.3%。以卫星AOD作为检验标准,3组同化试验相对于控制试验,初始场的平均偏差分别降低37.6%、78.4%和83%,平均均方根误差分别降低31.6%、62.2%和65.2%。同化后的初始场对预报有显著的改进,改进持续时间达24 h,以地面PM_2.5作为检验标准,同时同化两种资料的试验对24 h预报的平均偏差减少19.7%,相关系数提升8.8%,均方根误差减少17.2%;以卫星AOD作为检验标准,24 h预报的平均偏差减少40.1%,相关系数提升25.9%,均方根误差降低34.7%。试验结论为,相对于仅同化地面PM_2.5资料,同化风云卫星AOD资料可以提升后期预报效果。     

一次暴雨过程的GPS掩星资料的同化应用

利用欧盟的METOP-1、美国的GRACE A、我国台湾的COSMIC掩星折射率资料,以美国NCEP开发的GSI同化系统为平台,对2012年6月10-13日华南地区一次准静止锋引起的暴雨过程进行了循环同化模拟和分析,以探讨GPS掩星同化对我国华南暴雨预报的影响。为考察GPS掩星折射率资料的同化效果,以及循环同化对GPS折射率资料同化效果的影响,设计了3组模拟对比试验:第一组不同化GPS掩星折射率资料;第二组只同化一个时次的GPS掩星折射率资料;第三组循环同化26 h的GPS掩星折射率资料。试验结果表明:1)循环同化的暴雨预报效果比单时次同化的暴雨预报效果好,表明掩星折射率资料的使用需要有较长时间的累积才能产生较好效果;2)掩星资料对分析和预报的温度场和湿度场调整的贡献较大,对风场的调整也有一定贡献;3)循环同化GPS掩星折射率资料的预报效果,在降水强度、降水中心位置和TS评分方面均优于未同化掩星折射率资料的预报效果。     

静力稳定度对大地形降水影响的数值模拟研究

利用ARPS模式,通过调节过大地形山脉的湿大气静力稳定度进行敏感性试验,研究了湿大气静力稳定度对大地形降水的影响。结果表明,湿大气静力稳定度的改变影响了地形重力波的形成、维持和传播机制。当静力稳定度偏小时,地形重力波容易破碎,得不到有效维持;当静力稳定度偏大时,地形重力波又不易形成;仅当静力稳定度达到适合的强度时,地形重力波才能得到有效维持和传播。此外,垂直上升速度分布、辐合辐散运动及水汽的凝结输送等是影响大地形降水强度及分布状况的重要因素。     

区域中α尺度数值预报业务系统及其预报试验

本文建立一个区域中α尺度数值预报业务系统，对其各模块技术方案进行了介绍，并给出1994年1～10月共10个月的预报统计检验分析和不同季节里三个典型天气学个例的试验结果。系统自投入业务运行以来，运行稳定可靠，对天气形势、降水尤其是暴雨有较好的预报能力，在日常航空气象保障工作中取得明显效果；此外，该业务系统也非常适合广大台站的计算条件，具有一定应用推广价值。     

COSMIC后期的掩星折射率资料误差特性分析

COSMIC计划于2006年成功实施,该计划的设计寿命为5 a。由于实际运行期间COSMIC星座内卫星出现过技术故障,加上卫星姿态控制不稳定等原因,探测数据资料的质量存在一定的波动。为了对COSMIC掩星后期的数据质量进行评估,以全球无线电探空数据为参照,对COSMIC掩星折射率廓线数据进行了统计分析。分析结果表明:1)在两类观测资料观测时间和空间的配对标准上,随着时间差限值与距离差限值的增大,折射率的平均相对误差的变化趋势性不强,但相对误差标准偏差呈增加趋势。2)折射率偏差大值区集中在东南亚附近海域和墨西哥湾附近海域,在海陆交界处折射率平均相对误差要大于陆地和海洋上的平均相对误差。3)10 km以下,热带地区的正偏差最大,平均相对误差为0.849%,高于北半球的0.484%和南半球的0.492%。在10 km以上,三个区域平均相对误差的差异不明显。4)10 km以下,夏季折射率的平均相对误差最大,为0.663%;冬季折射率的平均相对误差最小,为0.365%;30—35 km冬季的平均相对误差最大,达到1.014%。     

NUMERICAL STUDY OF A MESO-β SCALE RAINSTORM EVENT

Nanjing Air Force Institute of Meteorology,Naniing 211101     

WRF-POM耦合模式对一次海雾过程的模拟试验

采用中尺度大气模式WRF和区域海洋模式POM构造了一个中尺度海气耦合模式。以2008年7月7—11日一次大范围黄海海雾过程为研究对象,将该耦合模式和单独的WRF模式进行对比试验。模拟结果显示:与单独使用WRF模式相比,耦合模式能有效改进海雾的模拟结果,特别是对于海雾发展与演变的模拟更接近于实况,这种改进效应主要源自于耦合模式中对于SST的描述更为精细。     

云微物理过程对暴雨影响的数值试验

本文利用美国科罗拉多州立大学95年完成的RAMS（Regional atmosphere Modeling system)3B版模式，通过冷、暖云两种方案，以常规报文资料为初值对1998年7月20－21日发生在湖北地区的特大暴雨过程进行了模拟分析，初步试验表明模式具有模拟此次强暴雨过程的能力，20日20时至21日20时24小时降水分别为304mm和206mm，最大雨强分别为48mm/hr和31mm/hr，降水中位于鄂东地区，与实况基本吻合。进一步分析表明聚合体粒子在此次降水中占有主要地位，冰相粒子的加入对降水有重要的增幅作用。