"98.5"华南前汛期暴雨中尺度系统发生发展的动力、热量和水汽收支诊断

为进一步了解华南暴雨的形成机理,利用MM5模式输出的高时空分辨率资料,对“98.5”华南暴雨的总涡源、视热源和视水汽汇进行了诊断分析。诊断结果表明:总涡源场与涡度场对应一致,高值中心位于降水上空,正的总涡源柱中心预示了涡度柱将继续发展;在组成总涡源各项中水平绝对涡度平流项和扭转项是负贡献,垂直涡度平流项和散度项为正贡献;降水区与视水汽汇和视热源高值区对应一致,视水汽汇和视热源有峰值相伴,说明凝结潜热给系统提供了发展的能量;地面涡动通量和各层的次网格尺度涡动使高层冷却,低层加热,有利于降水系统中对流发展;在组成视热源和视水汽汇各项中均为垂直项起主要作用,充分说明了在暴雨发生过程中强上升运动具有重要作用;强烈的垂直上升运动将水汽带到了高层,云水场的发展与视水汽汇有着一致性,在视水汽汇达到极值时,除冰晶外,云水场各物理量中心高度达到极值,部分物理量的强度也达到最大。     

夏季金塔地区绿洲环流的数值模拟

利用中尺度模式MM5,模拟研究了晴天时不同背景风场作用下的不同绿洲冷岛效应的三个个例。模拟结果显示,在背景风较强时,绿洲向四周辐散的风场不易形成,但是冷中心依然存在,只是中心会被环境风场吹离绿洲,而后再逐渐生成;或有时仅生成向背景风垂直方向辐散的风场。在背景风相对较弱时,可清楚地看到绿洲风场逐渐形成及衰退的演变,环境风场与同它反向的辐散绿洲风间的交界是次序进退的。对于不同个例,温度场和湿度场同风场的配合也不太一致。     

WRF模式对金塔绿洲效应的数值模拟

利用美国NCAR中心的天气研究与预报模式WRF,对金塔绿洲的温度场、环流场、能量场的结构及其日变化特征进行了较为细致的模拟研究。结果表明,WRF模式能较好地模拟出非均匀下垫面上绿洲和戈壁的近地面温度、风场、净辐射、感热和潜热等要素的变化特征及日变化规律,较为完整地呈现出绿洲"冷岛效应",模拟的近地面风向和观测值吻合较好。通过对能量场的时空分析,发现下垫面的植被类型、土壤类型和土壤湿度对绿洲白天感热、潜热、土壤热通量和净辐射等有很大影响,绿洲白天净辐射峰值比戈壁大,潜热通量比感热通量大;白天大气向地面传输热量,绿洲地表获得的热通量大;而夜间地表向上传递热量,绿洲释放的热通量比戈壁大。更加细致地研究这些现象对深入了解绿洲气候的形成和维持机理具有重要的意义。     

基于能量平衡的分析模型在青海湖湖冰模拟中的应用

湖冰对气候变化响应敏感,在全球变暖的背景下,湖冰总体呈现衰退趋势,甚至北半球部分湖泊未来有可能不再冻结。青藏高原湖泊分布广泛,但目前对于湖冰的模拟研究开展较少,对青藏高原湖冰特征及冻结系数的认识还较为有限。本文利用飞航式雷达湖冰测厚数据、青海湖气象观测数据、 ERA5-Land再分析数据、 MODIS地表温度数据以及Aqua/MODIS卫星遥感图像,通过度日法湖冰生长模型确定了青海湖冻结系数A0,研究结果显示A0在青海湖具有空间异质性和时间异质性,且前者比后者更为明显。进一步利用度日法和基于能量平衡的分析模型模拟了青海湖的湖冰演变,结果表明：相较于度日法,基于能量平衡的分析模型模拟的青海湖2018-2019年冰期的开始结冰时间、融化结束时间与湖冰厚度同实际观测更为符合。分析模型是一种优于度日法、适用于青海湖湖冰模拟研究的方法,该方法能够综合考虑辐射、能量交换、气象要素、湖泊深度等因素的影响,其物理过程更为完善,同时也弥补了度日法模拟精度依赖于冻结初日的确定且无法表现融化过程的缺陷。     

环境风场对绿洲冷岛效应影响的数值模拟研究

 利用中尺度数值模式MM5对模拟的金塔绿洲效应偏离进行了敏感性试验研究,发现环境场对造成绿洲冷岛、高湿中心的偏离的作用起着非常重要的作用,而同时绿洲的存在对于冷岛、高湿起决定作用。模拟结果显示风场风速越小,冷岛效应越显著;风速越强,偏离中心程度越大,但增大至一定量值后,冷中心将无法激发,即不再呈现出冷岛作用。     

夏季金塔绿洲风环流的数值模拟及结构分析

利用中尺度数值模式MM5，替换了模式第三重嵌套模拟域中金塔绿洲及周围地区与实际不符的植被类型，对2004年7月5日金塔绿洲效应进行了较为成功的模拟。模拟结果显示：白天绿洲是一冷源，这一现象可维持到3000m左右，临近地面沙漠绿洲温差最大，冷中心强度由低层向高层逐渐减弱；气压距平场低层为沙漠低，绿洲高，较高层则反之，转变发生在1300m。低层绿洲风盛行，随高度增加，辐散风渐弱；750hPa以上转为以背景风为主，存在向绿洲中心辐合的趋势；距平风场低层为辐散风，高层为辐合风，绿洲中部风速较小，越远离风场辐散（辐合）中心，风速越大；沙漠上为上升气流，绿洲基本上全为下沉运动所控制，但剖面图上显示绿洲上并不是只有一个闭合中心，且绿洲上、下沉运动的顶部高度也不一致，绿洲中心最低，两侧逐渐增高。最大下沉运动出现在绿洲边缘；绿洲低层分布着强度均匀的辐散区，而沙漠上则为零散辐合区，750hPa辐合区开始侵入绿洲，700hPa时绿洲基本为辐合区，绿洲边缘辐合最强，沙漠以辐散为主，分布少许辐合中心。比湿同湿位温具有相似特征，在一定高度以上，在下沉气流的作用和西风背景场的影响下等值线形成低槽形状，低槽中心从高层向低层、由西向东偏移。     

夏季金塔绿洲冷岛效应的数值模拟

利用中尺度数值模式MM5对金塔绿洲2003年7月31日～8月2日的观测资料进行了模拟研究，分析了金塔绿洲的温、湿、气压、风场演变。结果表明，绿洲上白天为湿冷中心，气压场表现为低层（850hPa）高压，高层（700hPa）低压。受背景场影响，温、湿、气压中心偏离绿洲中心，风场向背景风的垂直向辐散。但绿洲上的感热和潜热场形状不受背景风场影响，不产生变形、偏离，同绿洲形状重合。