山东省优势大地构造相划分初步方案

大地构造相是反映陆块区、造山系和叠加造山-裂谷相系形成演变过程中的一套岩石构造组合,是表达大陆岩石圈板块经历离散、聚合、碰撞、造山等动力学和地质构造作用过程而形成的综合产物。根据优势大地构造相的划分原则与沉积岩、火山岩、侵入岩和变质岩建造构造等特征,山东大地构造相可划分为3个相系（Ⅰ级）、4个大相（Ⅱ级）、17个相（Ⅲ级）和51个亚相（Ⅳ级）。     

区域气候模式不同积云对流参数化方案对新疆气候模拟的影响研究

使用NCEP-FNL全球分析资料作为WRF模式的初始场和边界场,利用该模式中7种积云对流参数化方案对新疆地区进行2006年10月1日至2008年3月1日的模拟积分试验,重点考察模式在水平分辨率为10 km下不同积云对流参数化方案对新疆地区气象要素模拟的敏感性。结果表明:1）采用7种积云对流参数化方案的模式都能较好地模拟出年、雨季总降水量、平均温度的空间分布及大气的垂直结构。2）对于不同区域来说,采用各种积云对流参数化方案的模式都能模拟出候降水及候平均温度随时间演变,模式候降水与观测的相关系数在0.20~0.85之间,而候平均温度与观测的相关系数在0.98以上。对于整个新疆地区来说,采用各方案模式模拟的低层偏干偏冷,大气层结较稳定导致降水较观测偏少,而其中天山地区模式模拟的低层较观测偏湿偏暖,大气层结偏向不稳定导致降水偏多。3）采用新的Grell和Kain-Fritsch（new Eta）方案模式模拟的效果综合来看较好。因此利用WRF模式开展新疆地区数值模拟研究时应该考虑不同积云对流参数化方案适用范围。     

WRF模式云参数化方案对一次深对流系统模拟的验证和改进

使用中尺度数值模式WRF中的双参数云微物理方案WDM6针对2008年台风“凤凰”登陆过程中造成的强降水进行数值模拟,通过卫星模拟器利用MTSAT-1R和TRMM卫星观测的红外云顶黑体亮温TBB、PR雷达反射率资料使用统计方法验证模拟结果。通过修改云水向雨水自动转化过程、冰晶核化过程、雪和霰的下落末速度、雪和霰的截距进行敏感性试验,减小模拟结果和卫星观测结果的差异。研究结果表明:WDM6方案模拟的台风“凤凰”登陆后的降水,强对流云系及对流柱状雷达回波基本符合实况,但模拟结果局部偏强。WDM6方案模拟产生了较多的浅对流云,低估了对流云系的出现频率。不同云类型模拟的雷达回波均偏强,对流云系雷达回波垂直分布接近观测。敏感性试验结果说明修改WDM6方案中云水向雨水自动转化率有效地改善了模拟效果。同时发现云滴初始数浓度影响云水向雨水自动转化率并最终影响云系结构和雷达反射率的模拟结果,过高的云滴初始数浓度会使模拟结果变差。     

台风数值模拟中边界层方案的敏感性试验I.对台风结构的影响

通过比较不同边界层方案下中尺度数值模式模拟的台风地表特征量以及形势场和风场, 表明台风边界层通过摩擦混合和辐射等作用与地表产生水汽、热量和动量的交换, 并通过湍流效应和积云的夹卷作用将边界层的影响扩展至整个自由大气.对台风Dan的模拟个例表明, 由于边界层过程的差异导致台风尺度大小不同, 风场、形势场的水平和垂直分布结构都有所差异.不同边界层方案模拟的台风结构的差异必然导致强度的差异, 与此相对应, 在不同边界层方案下, Eta方案模拟的台风强度偏大; 而Burk-Thompson和Blackadar方案略次之,在没有边界层方案的情况下模拟的强度非常弱,体现了边界层过程对台风发生发展的巨大影响.     

数值预报模式动力框架发展的若干问题综述

作者就大气数值模式动力框架发展的几个问题做了回顾和展望.关于模式地形的处理,讨论了"地形追随"(terrain-following)坐标和"台阶地形"(step-mountain)η坐标的优点、问题和对策.关于物理量守恒格式的构造,回顾了从"瞬时"守恒到隐式、显示和半隐式完全(包括时间离散)守恒格式的发展和近况,介绍了加速非线性全隐式问题迭代收敛的途径.还讨论了半拉格朗日守恒格式的构造问题.最后,对目前广泛使用的全球谱模式,讨论了其长处、局限和发展前景,并简单介绍了谱元方法.     

Application of the Characteristic CIP Method to a Shallow Water Model on the Sphere

Semi-implicit algorithms are popularly used to deal with the gravitational term in numerical models. In this paper, we adopt the method of characteristics to compute the solutions for gravity waves on a sphere directly using a semi-Lagrangian advection scheme instead of the semi-implicit method in a shallow water model, to avoid expensive matrix inversions. Adoption of the semi-Lagrangian scheme renders the numerical model always stable for any Courant number, and which saves CPU time. To illustrate the efficiency of the characteristic constrained interpolation profile (CIP) method, some numerical results are shown for idealized test cases on a sphere in the Yin-Yang grid system.     

Parameterization of Heat Fluxes at Heterogeneous Surfaces by Integrating Satellite Measurements with Surface Layer and Atmospheric Boundary Layer Observations

The regional heat flux exchange between heterogeneous landscapes and the nearby surface layer (SL) is a key issue in the study of land-atmosphere interactions over arid areas such as the Heihe River basin in northwestern China and in high elevation areas such as the Tibetan Plateau. Based on analysis of the land surface heterogeneity and its effects on the overlying air flow, the use of SL observations, atmospheric boundary layer (ABL) observations, and satellite remote sensing (RS) measurements along with ...     

应用ATOVS资料和非对称Bogus资料对登陆台风韦帕的4DVAR数值模拟分析

前人研究中BDA方法采用的轴对称Bogus台风不能反映个别台风具体特征并弃掉了背景场的合理成分,也没有考虑大环境场的影响及湿热要素的同化。因此,提出一种充分融合分析场信息和实际观测信息并考虑副高影响的精细非对称台风Bogus方法,并在MM5的伴随同化系统中引入快速辐射传输模式RTTOV8,通过四维变分同化(4DVAR)技术,加入海面风场和气压场Bogus资料及多颗卫星多条轨道上的ATOVS红外和微波卫星辐射亮温资料并考虑Noah陆面过程方案来对登陆台风韦帕进行数值模拟,结果表明,单独同化海面Bogus资料的BDA方案可间接产生初始场非对称三维环流结构和暖心结构,但对湿度场及台风周围大环境场的调整不足,台风登陆后的路径预报改善也不明显;引入陆面过程方案弥补了Bogus资料对台风登陆后路径预报的不足;加入ATOVS资料能对湿度场及台风周围环境场做出调整,重构了大量中尺度结构信息,取得更为精细的初始台风环流和温压湿场结构,保持BDA方案路径及强度预报的优势的同时,使预报的降水强度增加,降水落区发生改变。     

降水对雾中能见度参数化的影响

雾的能见度是雾滴数浓度和含水量的函数,可以利用雾滴数浓度和含水量进行参数化得到能见度拟合值。但是当雾中有降水存在时,降水会影响雾滴数浓度和含水量,进而影响能见度参数化。2009年1月19日至3月5日在湖北恩施雷达站进行了包括雾微物理特征、雨滴谱及雨滴末速度、能见度以及基本气象要素的观测。利用不同的能见度参数化公式得到能见度拟合值,并与实测值进行对比分析,考虑雾中降水影响时的能见度拟合值要比不考虑降水时的能见度偏差大,因此在有降水伴随雾产生时,降水的效应可忽略不计。同时,利用40％的雾滴谱观测数据建立了良好的模型用于拟合当地的能见度,并利用Gultepe公式得到相应的参数,对当地的能见度进行了计算和预报。     

WRF单柱模式中单参数方法对热带对流模拟能力的影响

利用耦合Milbrandt 2-mon(MY)双参数微物理方案的WRF中的单柱模式,对TWP-ICE试验(Tropical Warm Pool International Cloud Experiment)期间的个例进行数值模拟和敏感性试验。通过与观测资料和云分辨率模式的模拟结果进行对比发现:MY方案默认的双参数版本和单参数版本均能够再现TWP-ICE期间的热带云系的总体宏观和微观特征。MY方案的双参数版本模拟的降水率的演变特征同观测十分吻合,冰相粒子的微观特征同观测事实较为一致。单参数默认版本的降水率、液态云的构成及冰相粒子微观特征方面同观测事实存在明显差距。然而实际业务应用中单参数方案由于计算量较小应用更为广泛,但模拟效果有待改善。为了使方案保持计算量较为合理的同时具有较好的模拟效果,参考双参数控制试验中的冰相物质的微观特征,尝试对单参数方案中冰相粒子的单参数方法进行改进。冰晶单参数改进试验中虽然对于冰晶数浓度采用两种不同的处理方法,但模拟效果均未明显改善。其中冰云总含量更加接近观测,且冰云构成发生显著变化,主要归因于冰晶有效半径的减小间接削弱了雪和霰的发展。云滴含量的异常增强导致液态水含量比观测偏高约一个量级,暖云异常增厚则与上升运动的增强直接相关。雨水含量明显增强及雨滴有效半径减小综合导致了降水率仅有微弱改善。雪的单参数改进试验中,雪的截距值增加及环境场过饱和条件改善促进了冰云的发展。通过适当调整雪的截距的经验诊断公式,雪的截距、液态水含量以及降水率均得到较好的改善;而指定雪截距为常数的处理方式使液态云更为偏厚,降水率演变细节同观测仍然差异显著。改进试验结果表明,单参数方案中采用适当的经验公式诊断雪的截距的处理方法对改善单参数方案的模拟能力具有一定的可行性。