沙尘暴及相关的自然灾害

报告扼要概述了我国沙尘暴监测、预测和预警以及灾害评估的业务化运行系统.该系统在中国气象局、中国科学院和一些大学共同努力下,从2002年建成并在业务上试运行,2004年起正式投入业务使用.该系统业务应用以来,对发生的沙尘暴无一遗漏,预报较准确,效果良好;春季沙尘天气-气候趋势跨年度-跨季度预测也很有参考价值.灾害初级评价系统也对政府和经济部门有用.此外,文章还谈及沙尘暴在漫长岁月里长期累积的沧海桑田效应(对人类有利)和气候效应(尚不知其利弊),以及作为灾害的防治问题.     

正压原始方程的谱和初值问题的解I：＝常数

本文运用Ｌａｐｌａｃｅ变换法和围道积分法分析线性化的正压原始方程组的谱问题。通过严格的数学推演从形式上给出了方程组的初值问题的解，从而原则上决定了连续谱、离散谱的出现条件。与已有的研究结果相比较，本文最大的特点是保证了了解的完备性，因而相应的展开定理便是自然的了。     

自适应网格在大气海洋问题中的初步应用

自适应网格法是80年代兴起的通过求解椭圆型方程的边值问题来数值生成网格的一种新方法。它是在任意形状的区域上求偏微分方程的数值解的一种非常有效的工具。该方法抛弃了等距均匀的差分网格，代之以能够自动地适应所研究问题中解的特征的疏密程度不均的曲线网格。如在边界上计算网格与实际边界相重合，在区域内部可任意调节网格点的疏密程度等。本文扼要地介绍了自适应网格的原理及其构造方法。并将其应用于生成南海区域的计算网格以及数值预报台风路径的自适应网格。     

“雅安天漏”研究 II. 数值预报试验

本文建立了一个用于研究“雅安天漏”的有限区域数值预报模式，并用该模式对10个“雅安天漏”个例进行了数值预报试验，取得了较满意的结果。该模式动力框架的主要特点是: (1) 模式的基本方程组便于构造出完全能量守恒的差分格式；(2)采用了静力扣除；(3)模式的垂直坐标选用了η坐标；(4)选用E网格作为变量的水平分布形式；(5)位势高度与其他预报量在垂直方向交错分布；(6)对E网格的波解分离问题采取了特殊的处理技巧；(7) 首次采用“半格距”差分解决了矩形E网格及球坐标E网格沿对角线的差分计算；(8)采用显示分解的时间积分方案；(9)尽量保留初始场信息。模式的物理过程主要包括: (1)大尺度凝结降水；(2)对流调整及对流降水；(3)水平扩散和垂直通量输送；(4)地面辐射收支和边界层参数化。试报降水的主要降水中心及降水范围与观测分析比较相似。大于10 mm和２５ mm降水的TS平均评分分别为0.41和0.32。     

不等距差分格式的计算紊乱问题

本文用物理分析方法研究不等距差分格式和大小网格相配套的格式中存在的计算紊乱问题,指出在一般情况下,当扰动由粗网格进入细网格时,在粗网格一侧将产生二倍格距的寄生伪反射;若扰动由细网格进入粗网格,在细网格一侧也产生上述的寄生伪反射;而且当振动频率较高(“超高频条件”)时,波动能量几乎全部变为寄生伪反射波,产生严重的计算紊乱。因此设计计算格式时,必须注意避免形成“超高频条件”。文中还比较了三种构造不等距差分格式的方法:(a)坐标变换法(b)加权平均法(c)Isaacson法。指出:当不出现超高频条件且波长>6δs时,三法都可给出较小的寄生伪反射率,而以(b)法为最优。但当波长较短且无超高频条件时只有(b)法才能给出较小的寄生伪反射率。     

发展方程差分格式的构造和应用

本文把许多拟线性方程归结为算子形式的“发展方程”:F/t+AF=0.证明了带有非负算子A的“强隐式(即1/2≤θ≤1)格式”是绝对隐定的;而带有反对称算子A的“弱隐式和显式(即0≤θ≤1/2)格式”是绝对不稳定的。文中又以一维非线性平流方程为例,具体地构造了具有非负算子A的三种差分格式和相应的带人工耗散项的稳定格式,给出一个计算实例,说明后一类格式对消除虚假的寄生波也是很有效的,适于计算有间断的问题。     

关于大气湿度垂直分布的红外遥测

本文讨论了在气象卫星上用红外方法遥测大气湿度垂直分布的几个基本问题。分析了红外测湿和红外测温的原则区别,指出遥测湿度垂直分布应根据其特殊性按“最佳信息层”概念选择遥测通道,国外笼统地把测温的一套办法搬到测湿中并不合理。根据湿度遥测的“最佳信息层”概念,分析了红外测湿的重要局限。     

我国大气动力学和数值天气预报研究工作的进展

我国自解放以来大气动力学和数值天气预报研究工作蓬勃发展,取得了不少可喜的成果。在祖国各地已初步形成了一支从事动力学和数值预报工作的力量,研究与大气预报实践密切相关的各种动力学问题,尤其是对我国天气影响很大的问题,同时也注意到基础理论问题的研究。我国数值天气预报的理论及数学方法的研究工作也有许多成果,数     

计算稳定性的若干问题

偏微分方程的近似解法都是用一个有限个自由度的系统来代替原来的连续介质系统。在步长为有限值(而非无穷小)情况下的计算稳定性、计算紊乱及计算准确度问题是个有实际重要性问题。本文从物理方面入手讨论这些问题,指出计算紊乱现象或计算不稳定现象是由三种机理造成的:频散效应、能谱非线性转移效应及能量增长效应;指出利用能量守恒方程及正交展开法对于克服计算紊乱现象和提高计算准确度来说可能是较好的。还特别讨论了原始方程的计算困难问题,指出非线性项的计算误差常能激发出强烈的短波长的快波,这是造成计算紊乱的最重要方面。     

理想海域中台风引起的潮、流及波的分析 II.海岸及陆架的影响

采用理想的大陆架地形和台风模型计算了不同方向登陆的台风所激发的海洋响应。结果表明,岸边的潮位变化主要是由于台风引起的强迫振动造成的。而对于登陆型台风来说,在远离台风路径的地方,潮位的变化则是由于边缘波效应。对地平直海岸和二维大陆架,自由边缘波的振幅远小于强迫波的振幅。平行海岸移行台风在岸边产生随台风一起移动的强制波,其中当台风沿着与Ｋｅｌｖｉｎ波相同的方向移行时,岸边有陆架波产生,反之则没有陆架波。此外,还讨论了与风暴潮相关的近岸环流。