祁连山冬季降雪个例模拟分析(II)： 人工催化试验

利用部分改进了的中尺度模式MM5V3对2006年2月7~8日甘肃北部地区一次冷云降雪过程进行了人工催化的数值试验, 研究加入人工冰晶对祁连山北坡地区冷性层云降雪的影响。进行了不同剂量和不同高度的催化试验, 详细分析了催化后的微物理过程和动力热力过程的变化。结果表明： 累积降雪中心的上风方含有过冷云水的区域为催化潜力区, 催化后累积降雪中心雪量增加, 增雪区周围出现分散的减雪区。过冷云水最多并且最缺乏冰晶粒子的层次具有很好的催化条件。加入人工冰晶后消耗了水汽和过冷云水, 冰晶和雪的量值均有所增加, 雪碰并冰晶过程、 冰晶转化过程、 凝华过程是雪增长的主要过程, 相态变化引起的潜热增加导致升温和上升运动加强。这种变化同时使周围的垂直运动和水成物含量发生改变, 周围的上升运动减弱, 雪的含量减少, 产生了减雪区。     

大理雨季开始期演变及异常环流特征分析

利用云南省大理州12个气象站1962～2008年共47a雨季开始期资料及NCEP／NCAR高度场及风场资料分析了大理雨季开始期的时空分布特征及异常年环流特征。EOF分析表明,大理雨季开始期存在多种空间分布类型,主要的分布型是一致偏早（晚）型及东南一西北型。Morlet小波分析表明,大理雨季开始期在20世纪60年代初到70年代中期偏早,70年代中期至90年代初偏晚,90年代初至今偏早;且存在约2a和10a的特征时间周期变化。异常偏早年5月高度距平场上北半球经向上呈“-＋-”的分布,异常偏晚年则相反,呈“＋-＋”的分布。异常年5月高、中低层的距平风场同样存在明显差异,异常偏早年高层存在增强伊朗高压的反气旋环流,低层存在偏强的南亚季风环流,异常偏晚年则是相反的环流特征。     

“神舟七号”飞船主着陆场区强对流天气的气候背景和环流条件

利用NCEP再分析资料,对2008年8～9月内蒙主着陆场区强对流天气频发和降水异常偏多现象,研究其形成的气候背景和大尺度环流特征.结果表明:前期赤道西太平洋海表温度异常偏低、欧亚和青藏高原积雪异常偏深是其前期气候背景.极涡中心8月位于东半球和9月位于西半球,是场区前期降水偏多和后期气温偏高的原因之一.欧亚经向环流的偏强,有利于南北方冷暖空气的交汇.副热带高压偏强偏西及活跃的印缅槽为场区提供了充沛的水汽和强对流天气必要的扰动能量.中低层偏南风和偏北风在淮河以北地区汇合与维持,是场区降水异常和强对流偏多的主要原因.     

INSTABILITY OF SYMMETRIC TYPHOON CIRCULATION AND ADAPTIVE OBSERVATION

This study presents a new way to identify the sensitive areas for typhoon adaptive observations, that is, sensitive areas are determined by invoking the negative anomalies of moist potential vorticity (MPV). It is found that the areas of negative MPV are the symmetric instability areas and can be taken as sensitive areas for typhoon adaptive observations. Three typhoons in 2008, Nuri, Fung-wong, and Fengshen, were simulated with the help of MM5 model. It is shown that these typhoons are well simulated in the first 12 hours. Based on these investigations, the calculations of MPV are carried out sequentially. The result shows that the negative maxima of MPV are always around the typhoon eyes for all the cases, which means that the sensitive areas are also near them all the time.     

STUDY OF THE EFFECTS OF REDUCING SYSTEMATIC ERRORS ON MONTHLY REGIONAL CLIMATE DYNAMICAL FORECAST

A nested-model system is constructed by embedding the regional climate model RegCM3 into a general circulation model for monthly-scale regional climate forecast over East China. The systematic errors are formulated for the region on the basis of 10-yr (1991-2000) results of the nested-model system, and of the datasets of the Climate Prediction Center (CPC) Merged Analysis of Precipitation (CMAP) and the temperature analysis of the National Meteorological Center (NMC), U.S.A., which are then used for correcting the original forecast by the system for the period 2001-2005. After the assessment of the original and corrected forecasts for monthly precipitation and surface air temperature, it is found that the corrected forecast is apparently better than the original, suggesting that the approach can be applied for improving monthly-scale regional climate dynamical forecast.     

线性准地转模型中副热带环流对潜热加热的定常响应I.基本性质及特征分析

利用线性理论模型进行解析和模拟是大气科学的重要基础研究方法之一, 其简单明了, 解释了如Rossby波形成等重要的环流现象。近年, 有研究 (Chen et al., 2001) 运用定常线性准地转模型研究副热带高压的形成, 在相似加热强迫下, 其结果与理论研究和GCM的研究不同。本文运用该模型系统研究了由季风降水产生的潜热加热所激发的副热带定常波的结构特征, 以理解其结果与GCM不一致的原因。研究表明基本流对热强迫的定常波的结构有重要的影响: (1) 当基本流为东风或为零时, 定常波在垂直方向上表现为第一斜压结构, 波动振幅随东风的增大而减小; (2) 当基本流为西风时, 呈现向上的传播特征, 振幅随高度的升高而增大。而且存在一个临界风速Uc(约3 m/s), 此时, 波动振幅最强; 基本流的平流作用具有非对称性, 西风时平流作用远远强于东风。由此揭示了该线性模型解的本质: 加热在热源区所激发的经向地转涡度输送必须能够平衡加热的位涡制造和纬向位涡平流; 基本流的经向和垂直方向的变化使得气旋和反气旋中心偏向热源中心北侧, 并进一步发现当基本流为夏季亚洲季风区纬向平均的纬向风场时, 线性模型的解中位于中低层的反气旋中心显著抬升, 而不出现在地面上, 与完整的大气环流模式的结果接近。说明即使在线性模式中, 洋面副高的形成也不能完全用季风潜热加热来解释; 另外, 静力稳定度对热强迫的副热带环流的影响也很重要, 使热源的强迫作用放大。     

热通量和风应力影响北太平洋SST年际和年代际变率的数值模拟

利用一个大洋环流模式LICOM, 通过1958～2001年风应力 (ERA40) 和热通量驱动下的两组模拟试验, 检验了二者在北太平洋年际和年代际变率形成中的作用。结果表明, 尽管在年际尺度上热带太平洋变率主要受风应力影响, 但合理考虑热通量异常的强迫作用能够显著改进模式对El Niño的模拟效果, 包括对El Niño周期非规则性的成功模拟; 北太平洋SST的年际和年代际异常主要受热通量异常的影响, 合理考虑热通量强迫的年代际变化能够改善模式对北太平洋年代际变率的模拟效果。在北太平洋海盆的不同区域, 导致SST变率异常的因子不同: 在加利福尼亚沿岸, 冬季平均海温的变率异常主要由热通量的异常决定; 在北太平洋中部, 温度趋势异常主要受热通量和水平平流的作用影响; 在黑潮及其延伸体区域, 对温度趋势异常起主导作用的是热通量和海洋非线性作用, 与此同时, 水平平流和扩散的作用亦不容忽视。     

黔西南一次中尺度暴雨的数值模拟诊断研究

使用WRF模式 (Weather Research and Forecasting model) 模拟了2006年6月12日贵州省西南部一次典型的突发性强对流暴雨过程, 模式较真实地模拟了这次局地发展的中尺度暴雨天气过程。对流层低层的中尺度辐合线造成了初始的上升运动, β中尺度对流系统首先在地面锋线前不稳定的暖区中生长, 辐合线南侧的偏南气流对水汽和热量的输送是对流能够持续生长的最重要因素。通过非地转ω方程的诊断证明, 在降水开始后, 凝结加热的释放对β中尺度对流系统的发展最为重要, 它强迫产生的上升运动分量超过了低层暖平流强迫造成的上升运动分量。在相应的热力、 动力结构的调整作用下, 对流层低层出现中尺度低空急流、 中尺度涡旋等动力结构。到降水过程后期, 由于偏北气流的侵入, 降水区上空对流层低层转为对流稳定的层结, β中尺度对流系统无法获得不稳定能量以维持其发展, 降水也逐渐减弱直至终止。     

2008年6月广东阳江特大暴雨过程触发机制分析

利用1°×1°分辨率的NCAR／NCEP再分析资料、中尺度数值分析产品等,对2008年6月6—7日阳江特大暴雨的大尺度背景、环流条件以及触发、维持机制进行了分析。结果表明：高低空急流耦合形势的建立为暴雨发生提供了有利的环流条件;在暴雨发展强盛阶段,中低层强辐合、高层强辐散、垂直上升运动强烈发展,三者中心近似垂直结构;异常活跃的西南季风为暴雨提供了充沛的水汽;暴雨发生在垂直环流的上升气流中;暴雨区南部为深厚的西南风、附近中低层为东南风、北部中高层为西北风,这种极不稳定的流场结构是超强对流发生的重要机制。