"98·7"鄂东特大暴雨雷达反演资料的变分同化数值试验

采用η坐标中尺度有限区域模式,对"98·7"鄂东沿江突发性特大暴雨进行了数字化天气雷达探测降水资料调整湿度廓线的一维变分同化的敏感性试验.结果表明(1)最速下降算法的控制精度EPS取值越小,则变分同化后模式预报的降水量更接近于实况,但迭代次数会增加.(2)降水资料进行同化时,在一定程度上忽略降水量值相对较小的点的同化,对结果不会产生重大影响,但降雨核(强降水中心)的同化至关重要,其参与同化与否可以影响整个预报效果.     

AREM模式的热启动数值模拟——以2007年7月13日暴雨过程为例

在成功移植LAPS云分析系统的基础上,实现了AREM暴雨中尺度数值预报模式的有云状态运行,并以2007年7月13日我国中部地区的一场大暴雨过程为例,进行了AREM模式冷、热启动的数值试验研究。结果表明：（1）模式冷启动0～6h内模拟的降水强度明显偏弱,通常只有不足5mm的降水产生;而模式热启动在模式积分的初始阶段就产生...     

利用卫星和雷达估计大暴雨

利用合肥、武汉和长沙雷达、云顶亮温TBB等观测资料,对2003年7月8日发生的大暴雨天气过程进行了联合估计。结果表明:联合估算降水很好地再现了这次降水过程;卫星估算降水很大程度上弥补了雷达估算降水在空间分布上的不足,但对特大暴雨在强度上估计不足,对中等强度的降水估计偏大;引入雷达对卫星估算降水进行联合估算,能很好地反映暴雨云团的中尺度结构特征,反演的降水场能很好揭示强降水过程的时空变化特征。     

近30年华南前汛期暴雨研究概述

对近30年来华南前汛期暴雨研究进行了较为全面的回顾,主要介绍了华南前汛期暴雨发生时中高纬大气环流、副热带高压、南亚高压和副热带西风急流等大尺度环流背景,亚洲夏季风、南半球冷空气活动以及越赤道气流在华南暴雨中的作用,华南暴雨的天气系统及主要特点,华南和南海北部低空急流的形成机制及其与暴雨的关系和对暴雨的作用,引发华南暴雨的中尺度对流系统形成机理及其物理图像,地形、海陆差异及下垫面特性等对华南暴雨的影响,有利于华南暴雨发生的主要云微物理过程等。最后,根据前人的研究成果,总结出华南前汛期暴雨形成的多尺度物理过程和概念模型,并提出有待进一步加强研究的科学问题。     

南、北极海冰的长期变化趋势及其与大气环流的联系

采用南、北极海冰面积指数 1°× 1°经纬度格点资料及海平面气压资料 ,运用多种统计方法 ,研究了南、北极海冰的长期变化趋势、突变特征及其与大气环流的联系 ,发现近年来南极冬、春、秋季海冰逐渐减少 ,夏季海冰逐渐增加 ;北极春、夏、秋季海冰均不同程度地减少 ,冬季海冰变化趋势不明显 ;南、北极各季海冰的年际变化均存在一定的突发性 ,大气环流在海冰突变年前后有显著的差异     

多普勒雷达估算降水和反演风在不同初值方案下对降水预报影响的数值研究

基于有限区域中尺度暴雨预报模式AREM,利用常德、荆州、宜昌3部多普勒雷达及武汉数字化天气雷达联合反演的1h降水量资料和宜昌、荆州多普勒雷达反演的水平风场资料,采用3种不同的初值方案:Grapes-3DVAR同化方案、Barnes客观分析法及Barnes-3DVAR同化方案,对2002年7月22日20:00—23日20:00发生在长江流域的一次大暴雨过程进行了多普勒雷达估算降水和反演风场在不同初值方案下对降水预报影响的数值试验,结果表明:(1)采用相同资料源(探空 T213L31分析场),3种初值方案降水模拟效果差别显著。整体而言,融合了Barnes和3DVAR两种方案的Barnes-3DVAR初值方案降水模拟效果最好:雨带模拟完整,位置与实况完全一致;降水中心中尺度结构清晰,位置、强度与实况接近。(2)Barnes-3DVAR同化方案与Grapes-3DVAR同化方案都能同化雷达降水和风场资料,但两者降水预报结果相差很大。Barnes-3DVAR方案下的降水模拟结果明显好于Grapes-3DVAR同化方案。(3)Grapes-3DVAR同化方案下,在控制试验的基础上增加雷达降水资料的同化,24h降水模拟效果有所改善;增加雷达风场资料的同化,仅部分改善模拟效果,某些地方效果反而变差;同时增加雷达降水和风场资料的同化,降水模拟效果反而明显变差。Barnes-3DVAR同化方案则不然,无论雷达降水资料和风场资料单独同化还是两种资料同时同化,降水模拟效果都有不同程度的改进,特别是对雷达降水和风场资料同时同化的模拟结果是各种试验中效果最好的。(4)融合Barnes客观分析方法和Grapes-3DVAR同化方案的Barnes-3DVAR同化方案,是同化雷达降水和风场资料的一种新的、有效的初值方案。     

中尺度地形对“98.7”鄂东特大暴雨的动力作用

用一个高分辨的 η坐标模式对 1998年 7月 2 1日鄂东沿江特大暴雨过程进行数值模拟 ,得到与实况相吻合的结果。通过敏感性试验和分析 ,研究了局地中尺度地形对这次暴雨过程的影响及其机理。结果表明 ,虽然地形对这次特大暴雨过程的基本面貌并未起到决定性的作用 ,但也有一些重要影响。大别山对边界层南风暖湿气流的阻挡使位于其迎风面上游的暴雨带有所加强。幕阜山对边界层水汽流入的拦截则使位于其背风面下游的暴雨带的初期发展减缓。到了暴雨盛期 ,由于暴雨带南侧有中尺度低空急流出现并正好位于幕阜山区 ,因地形而抬高的摩擦层内的Ekman风矢偏转直指暴雨区 ,加强了暴雨区水汽的辐合。由于强对流暴雨系统盛期近地层气流转为辐散 ,对暴雨维持起关键作用的辐合层升高 ,因此地形抬高的摩擦辐合恰好叠加其上使之增强 ,这可能是此次鄂东沿江特大暴雨过程持续时间长的一个重要原因。     

NUMERICAL EXPERIMENTS FOR THE EFFECTS OF TWO MODEL INITIALIZATION SCHEMES ON RAINFALL FORECAST IN THE 2008 FLOODING SEASON

In this paper, based on heavy rain numerical forecast model AREM （Advanced Regional Eta Model）, two different initialization schemes, LAPS and GRAPES-3DVAR, are used to run assimilation experiments of AREM-LAPS and AREM-3DVAR with the same data source （NCEP forecast field, surface data and radio-soundings） during the period from 21 May to 30 July 2008 to investigate the effect of the two initialization schemes on the rainfall simulation. The result suggests that： （1） the forecast TS score by the AREM-LAPS is higher than that by the AREM-3DVAR for rainfall in different areas, at different valid time and with different intensity, especially for the heavy rain, rainstorm and extremely heavy rain; （2） the AREM-3DVAR can generally simulate the average rainfall distribution, but the forecast area is smaller and rainfall intensity is weaker than the observation, while the AREM-LAPS significantly improves the forecast; （3） the AREM-LAPS gives a better forecast for the south-north shift of rainfall bands and the rainfall intensity variation than the AREM-3DVAR; （4） the AREM-LAPS can give a better reproduction for the daily change in the mean-rainfall-rate of the main rain band, and rainfall intensity changes in the eastern part of Southwest China, the coastal area in South China, the middle-lower valleys of Yangtze river, the Valleys of Huaihe river, and Shandong peninsula, with the rainfall intensity roughly close to the observation, while the rainfall intensity simulated by the AREM-3DVAR is clearly weaker than the observation, especially in the eastern part of Southwest China; and （5） the comparison verification between the AREM-LAPS and AREM-3DVAR for more than 10 typical rainfall processes in the summer of 2008 indicates that the AREM-LAPS gives a much better forecast than AREM-3DVAR in rain-band area, rainfall location and intensity, and in particular, the rainfall intensity forecast is improved obviously.     

大对流有效位能和条件不稳定下地形降水的三维理想数值研究

利用WRF(V3.01)中尺度数值模式,对具有大对流有效位能和条件不稳定层结下中小尺度地形对降水的影响进行了一系列三维理想数值试验,探讨了不同地形高度、尺度、形状(水平形态比)以及环境气流对降水模态和分布的影响.结果发现:在大对流有效位能(2875 J/kg)和条件不稳定(Nw≈0.01 s-1)下,地形重力波破碎触发...     

2008年“7.22”襄樊特大暴雨的天气学机理分析及地形的影响

利用常规观测、地面逐时降水、NCEP再分析资料和卫星雷达资料,对2008年7月22日发生在鄂西北襄樊的特大暴雨过程从对流层高层一直到地面的天气形势特征进行了较为系统的分析,结果表明,对流层高层稳定的辐散系统、近地层稳定的辐合系统以及中低层发展深厚的西南低涡、不断加强的低空急流是造成这次特大暴雨的主要影响系统.重点分析了200 hPa强辐散中心形成的原因及其在降水中心上空稳定、停滞、加强的机制,认为高空急流右后侧的风速辐散区与西风槽和南亚高压反气旋环流之间的风向开口区两种辐散作用的叠加是造成强降水中心上空强辐散中心的主要原因,而高层西风槽在东移过程中突然停滞并加深,从而导致强辐散中心一度稳定、停滞则是强降水持续发展的重要机制.在近地层,由一个已经发展的对流云团外围出现的强偏北下沉冷出流沿浅薄地形河谷区侵入襄樊附近,当偏南暖湿气流不断加强北进时,一方面受到冷出流的横向阻挡,另一方面又受到大巴山地形的纵向阻挡,两种阻挡作用交汇于襄樊上空,使低层出现强辐合中心并稳定维持,在高层强辐散的共同作用下出现深厚的上升运动.地面低压倒槽和准静止锋的稳定维持以及边界层内大气斜压性的增强也有利于中尺度对流系统在该区域的维持和发展.中低层发展深厚的西南低涡和不断加强的低空急流为强降水中心输送了充足水汽,从西南低涡的东北侧不断分裂出β中尺度对流云团和强回波单体,并沿低层切变线移动到襄樊上空后叠加在高空强辐散、低层强辐合的有利动力作用下而得到进一步发展,并最终形成特大暴雨.