长江流域一次暴雨过程中的不稳定条件分析

文中分析了 1998年 7月 2 0～ 2 3日发生于长江流域的持续性降水和暴雨过程 ,在分析大尺度降水和中小尺度暴雨相对应的环流场和天气实况的基础上 ,主要分析相应大气层结的对流不稳定和条件性对称不稳定条件 ,并对切变线上涡层不稳定做了重点介绍和分析 ,计算了条件性对称不稳定判据和涡层不稳定判据。结果表明 :降水期间大气低层有对流不稳定和对称不稳定能量的积聚 ,在这两类不稳定条件都基本满足的情况下 ,涡层不稳定的维持对此次降水过程中暴雨的发生提供了有利的不稳定环境场 ,具体的计算分析还表明环境场的配置制约着切变线上低涡扰动的发展 ,是造成降水的重要原因之一。     

华南中尺度暴雨数值预报的不确定性与集合预报试验

利用非静力MM5模式,分析了不同积云对流参数化方案对华南暖区暴雨数值预报的不确定性影响,进行了中尺度暴雨模式扰动集合预报试验。不同对流参数化方案的对流凝结加热引起不同的局地温度扰动,通过大气内部的热力动力过程,导致垂直速度的差异,进而影响网格尺度和次网格尺度降水时间、地点和强度。后续降水再通过凝结潜热释放形成新的扰动源。不同积云对流参数化方案还可引起扰动源能量传播方式不同,最终使模拟大气的动力和热力结构有差异。针对物理过程的不确定性,使用两种模式扰动方法构造集合预报扰动模式,第一种方法是随机组合不同积云对流参数化方案和边界层方案,第二种方法是扰动Grell积云对流参数化方案中主要参数振幅。集合预报结果表明,第一种方法的集合预报效果优于第二种方法,仅扰动参数振幅值似乎还不足以反映华南暴雨预报的不确定性。单一的确定性预报在暴雨落区和强度方面的可信度不稳定,集合产品能给华南暴雨过程提供更有用价值的指导预报,具有较高的应用价值。     

上地幔变黏度小尺度对流的数值研究

基于二维模型，利用有限元方法，研究上地幔-岩石圈系统的变黏度小尺度对流. 考虑该系统的黏度随温度以指数形式变化，数值结果表明，当黏度随温度变化较剧烈时，由于低温高黏度，系统的最上部物质不参与对流，系统发育形成一个类似于岩石圈的静止盖层. 计算表面热流、地形起伏及重力异常与对流格局有较好的相关性，高热流、上升地形对应于对流的上升区，反之低热流、下降地形与对流的下降区对应.     

利用地震层析成像数据计算地幔对流新模型的探讨

假设地幔地震层析成像数据对应的地幔横向不均匀结构是地幔热对流的结果. 将地震层析成像数据转化为地幔温度(或密度)不均匀分布，考虑热流体动力学的三个基本方程，顾及热输运方程中的非线性项，直接将地震层析成像转化的地幔温度不均匀分布作为内部荷载引入基本方程, 反演计算地幔对流. 本文在利用地震层析成像数据计算地幔对流模型的新理论和方法的基础上，用SH12WM13地震层析成像模型数据，计算了全球地幔对流格局. 结果表明，对流格局不仅依赖地震层析成像数据，而且在很大程度上受地幔动力学框架、热动力参数和边界条件的所确定的系统响应函数的影响. 显示了地幔中复杂的对流格局，特别是区域性层状对流以及多层对流环可能在地幔中存在的现象.     

A Laboratory Model for the Flow in Urban Street Canyons Induced by Bottom Heating

Water tank experiments are carried out to investigate the convection flow induced by bottom heating and the effects of the ambient wind on the flow in non-symmetrical urban street canyons based on the PIV (Particle Image Visualization) technique. Fluid experiments show that with calm ambient wind,the flows in the street canyon are completely driven by thermal force, and the convection can reach the upper atmosphere of the street canyon. Horizontal and vertical motions also appear above the roofs of the buildings. These are the conditions which favor the exchange of momentum and air mass between the street canyon and its environment. More than two vortices are induced by the convection, and the complex circulation pattern will vary with time in a wider street canyon. However， in a narrow street canyon， just one vortex appears. With a light ambient wind, the bottom heating and the associated convection result in just one main vortex. As the ambient wind speed increases, the vortex becomes more organized and its center shifts closer to the leeward building.     

朝阳地区强对流降水回波分析

论述了朝阳地区不同天气背景下 ,强对流降水回波特征、形状、时间变化、演变规律和判别方法     

孟加拉湾季风爆发对南海季风爆发的影响Ⅰ:个例分析

利用南海季风试验分析场和NCAR向外长波辐射通量(OLR)资料研究了1998年孟加拉湾季风和南海季风爆发期间副热带环流的大尺度和天气尺度特征,探讨了孟加拉湾季风爆发与南海季风爆发之间的物理联系及孟加拉湾季风气旋的对流凝结潜热释放对副热带高压“撤出”南海的影响。结果表明,1998年5月爆发的东亚季风展现出典型的从孟加拉湾地区东传发展到南海地区的过程。随着孟加拉湾季风爆发和对流活动增强、北移,南海北部出现了低层西风和对流活动,领先于副热带高压在南海地区减弱和撤退。结果还显示南海北部地区的对流凝结加热有助于该地区经向温度梯度的反转,在热成风关系的制约下南海上空副热带高压脊面的垂直倾斜由冬季型转向夏季型,季风爆发。     

全球海气耦合模式中热盐环流对大气强迫的响应

大气环流与热盐环流 (THC)变化之间的因果关系 ,是海气相互作用研究领域的一个悬而未决的问题。作者利用一个全球海气耦合模式 -挪威卑尔根气候模式 (BCM)的 3 0 0a积分结果 ,讨论了冬季北大西洋涛动 (NAO)对海洋的强迫与热盐环流的年际调整之间的关系。结果发现 ,在NAO活动的正位相 ,伴随着中纬度西风带的加强 ,北大西洋拉布拉多海热通量损失剧增 ,同时海表盐度出现正距平 ,二者的共同作用 ,令表层海水变沉、密度增大 ,海洋层结出现不稳定 ,导致深对流发生。在NAO活动达到最强劲状态之后 3个月 ,拉布拉多海对流也达到最深。北大西洋热盐环流强度变化对拉布拉多海对流活动的响应 ,要滞后 3a左右。而在年际尺度上 ,大西洋的极向热输送变化和热盐环流的变化则基本是同步的。对流活动对大气存在明显的反馈作用。在对流活动深度达到最大之后 1～4个月 ,对流热释放令拉布拉多海表层气温明显升高     

三维重力内波和对流云街的启动机制

在一个下部为弱不稳定层、上部为稳定层的二层模式中，求解线性化的大气动力—热力学方程组，表明一个孤立山丘所引发的重力内波，在向下游传播过程中与边界层中对流相互作用，形成大气低层的涡漩活动，其图象与观测到的对流云街结构相似。     

对流边界层中泡状结构的大涡模拟研究

本文提出“连续垂直运动区”的概念，对边界层中的对流泡状运动进行了重新定义。由此将对流边界层划分为上升泡区、下沉泡区和环境气流区，并利用大涡模拟提供的对流边界层数值模拟结果研究这种泡状运动的结构。研究结果较好地解释了一些有关泡状运动结构方面的似乎相互矛盾的观测事实，并揭示了对流泡状运动的一些新的特征。