“2002.3”华北地区强沙尘暴天气的螺旋度分析

利用MM5非静力中尺度模式和螺旋度计算结果,对2002年3月18-22日华北地区发生的一次强沙尘暴过程进行了分析研究,重点分析了北京及周边地区水平与垂直方向螺旋度和完全螺旋度的结构变化及演变特征,结果表明：螺旋度的演变与强沙尘暴天气的发生、发展有较好的对应关系,将中尺度模式和螺旋度计算结合起来可以有效提高沙尘暴天气的预报准确度。     

基于多种底图的云检测

利用静止卫星红外和短波红外通道资料的特点,生成了红外亮温底图与红外减短波红外差异底图,并充分利用这几种底图的特性,结合时空相似性检测来进行云检测的校正,实现了用动态阈值技术进行云检测.分析表明,红外亮温底图对于中高云系的检测效果较好,差异底图对于中低云系的检测效果较好,通过时空不同性测试可以将误检为云的晴空重新识别出来.算法取得了较好的检测效果.     

THE USE OF SHEAR GRADIENT VORTICITY IN TROPICAL CYCLONE HEAVY PRECIPITATION PREDICTION: A HIGH-RESOLUTION NUMERICAL CASE STUDY

This study introduces a new dynamical quantity, shear gradient vorticity (SGV), which is defined as vertical wind shear multiplying the horizontal component of vorticity gradient, aiming to diagnose heavy precipitation induced by some strong convective weather systems. The vorticity gradient component can be used to study the collision or merging process between different vortexes or the deformation of a vortex with a sharp vorticity gradient. Vertical wind shear, another contributed component of SGV, always represents the environmental dynamical factor in meteorology. By the combined effect of the two components, overall, SGV can represent the interaction between the environmental wind shear and the evolution of vortexes with a large vorticity gradient. Other traditional vorticity-like dynamical quantities (such as helicity) have the limitation in the diagnosis of the convection, since they do not consider the vorticity gradient. From this perspective, SGV has the potential to diagnose some strong convective weather processes, such as Extratropical Transition (ET) of tropical cyclones and the evolution of multicell storms. The forecast performance of SGV for the numerical ET case of Typhoon Toraji (0108) has been evaluated. Compared with helicity, SGV has shown a greater advantage to forecast the distribution of heavy precipitation more accurately, especially in the frontal zone.     

中尺度对流系统演变中的一些非平衡动力学问题

深厚湿对流运动发展机制包含湿大气的对称不稳定(MSI和CSI)及锋面环流．它们需要的基本条件是不稳定、水汽和抬升，这些机理在动力学中是有联系和区别的，即虽然都是与基流平衡状态被破坏后引起的中尺度环流有关，但是扰动流非平衡运动是不同的。本文综合概述了有关平衡动力学的研究进展，提出了中尺度对流系统演变中的一些非平衡动力学主要问题，并评述了一些研究的方法及主要结论和尚需进一步探索的方面．以加深对不同机制下深对流运动的认识。     

数值天气预报初场的变分同化及其伴随方法简介

本文着重介绍了近年来发展迅速的变分同化和伴随方法，并对与伴随方法有关的一些问题进行了讨论。     

投影网格中的坐标确定及在台风数值试验中的应用

在数值计算中,对于已知经纬度的某点,需确定其在不同投影法得到的矩形网格中的具体位置坐标.导出在极射赤面投影、麦卡托圆柱投影和兰勃脱正形圆锥投影等算法中确定位置坐标的精确公式.通过台风路径预报对比试验表明:该方法能有效地减少计算误差的引入,具有较好的应用价值.     

梅雨前后亚洲季风区平均散度风环流和水汽输送的研究

分析了１９８３年江淮流域梅雨期及其前后亚洲季风区平均散度风环流和垂直积分水汽输送的辐散分量。在入梅前强水汽辐合中心位于华南，出梅后则位于印度季风区，梅雨期这两地区都存在着强水汽辐合中心，并且强水汽辐合区和中国东部雨带的位置变化及热源分布有着密切关系。同时指出，江谁流域梅雨与大尺度辐散环流的变化、热源的配置及水汽辐合的位置有着较好的对应关系。     

近似实际风场条件下台风中扰动的稳定性

在与实际台风风场近似一致的环境流场条件下,应用柱坐标中的正压无辐散模式,讨论了台风中扰动的稳定性问题。研究表明,台风暖心结构和台风外围适当强度的冷空气活动有利于台风中扰动发展,且台风愈强(气压愈低),台风中扰动愈易发展。      

陆地下垫面与环境气流对锋面气旋发展过程影响的理想试验

地面摩擦和大尺度流场是影响锋面气旋结构演变的重要因子,本文使用WRF模式并采用湿物理方案,通过理想化试验,综合考虑陆面摩擦、气旋式扰动相对于急流位置和大尺度流场对锋面气旋结构变化的影响.结果表明：当仅考虑单一因子时,气旋式扰动位于急流南侧和辐合流流场有利于气旋形成Shapiro-Keyser（S-K）模型结构.当同时考虑地面摩擦和大尺度辐合时,气旋式扰动位于急流北侧的气旋发展整体向经典的挪威气旋模型转变;扰动位于急流南侧的的气旋发展则整体呈现S-K模型结构,此时辐合流场有利于S-K模型结构出现.当同时考虑地面摩擦和大尺度辐散时,扰动处于急流北侧的气旋呈现挪威气旋模型结构;由于气旋式扰动穿越急流和辐散流场同时有利于暖锋后弯发展以及冷暖锋距离加大和锋消,扰动处于急流南侧的气旋呈现典型S-K气旋模型结构.这个结果解释了在东亚大陆地区辐散场形势下出现的S-K模型结构气旋个例.     

应用ATOVS资料和非对称Bogus资料对登陆台风韦帕的4DVAR数值模拟分析

前人研究中BDA方法采用的轴对称Bogus台风不能反映个别台风具体特征并弃掉了背景场的合理成分,也没有考虑大环境场的影响及湿热要素的同化。因此,提出一种充分融合分析场信息和实际观测信息并考虑副高影响的精细非对称台风Bogus方法,并在MM5的伴随同化系统中引入快速辐射传输模式RTTOV8,通过四维变分同化(4DVAR)技术,加入海面风场和气压场Bogus资料及多颗卫星多条轨道上的ATOVS红外和微波卫星辐射亮温资料并考虑Noah陆面过程方案来对登陆台风韦帕进行数值模拟,结果表明,单独同化海面Bogus资料的BDA方案可间接产生初始场非对称三维环流结构和暖心结构,但对湿度场及台风周围大环境场的调整不足,台风登陆后的路径预报改善也不明显;引入陆面过程方案弥补了Bogus资料对台风登陆后路径预报的不足;加入ATOVS资料能对湿度场及台风周围环境场做出调整,重构了大量中尺度结构信息,取得更为精细的初始台风环流和温压湿场结构,保持BDA方案路径及强度预报的优势的同时,使预报的降水强度增加,降水落区发生改变。