TCM－90现场科学试验台风FLO“β陀螺”“通风流”非对称动力结构特征

采用ＴＣＭ－９０台风现场科学试验期间加密观测资料,揭示出目标台风Ｆｌｏ非对称动力、热力结构及其转向运动的特征,尤其通过分离处理的偏差场,突出了ＴＣＭ－９０现场试验有关飞机下投（ｄｒｏｐｓｏｎｄｅ）加密探测资料对台风Ｆｌｏ内部非对称结构物理图象的描述,提出了实际台风动力结构存在类似Ｇｒａｙ认为的非对称偶极子型,即中低层“β陀螺”偶极子型（β－ｔｏｐｄｉｐｏｌｅ）,及其“通风流”（Ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｆｌｏｗ）特征,高层辐合－辐散结构的变形偶极子系统概念模型,并认为这类三维非对称结构对台风运动（转向现象）有一定“引导”作用。文中还强调了“β陀螺”偶极子非对称结构的垂直差异,并揭示了目标台风暖心结构及其热力非对称结构特征。     

基于城市暴雨内涝数学模型的福州内涝灾害风险评估

以福州市城区地表和明渠河道为主要模拟对象,结合福州市城区高精度地理信息、排水设施、排水运作方式等数据,建立福州城市暴雨内涝数学模型。利用该模型对福州市历史上3次典型降雨过程以及不同重现期降雨造成的城区内涝灾害进行模拟。对模型的模拟结果与实况积水进行评估表明,3次降雨过程的模拟与实况积水深度绝对误差小于10 cm的积水点分别占比为50%、78%、76%。模型对雨强较大的短时强降雨过程,模拟效果稍差,模拟积水比实况积水整体偏小;对长时间、雨强比较平均的降雨,整体模拟效果较好。利用模型对不同重现期降雨下福州市城区内涝灾害风险进行评估表明,模型能够客观反映不同重现期降雨过程下福州市城区内涝灾害风险分布。     

渤海海冰数值模式的研究进展

根据渤海海冰冰情,从热力和动力两个方面综述了渤海海冰数值模式的研究进展。从热力参数方案和气候特点上,展望新一代渤海中小尺度短期海冰热力模式;从海冰动力模式中3种常用数值方法的主要特点和实际应用情况上,论述SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics)方法在渤海海冰短期预报的发展前景。在此基础上,结合海洋气象的发展,讨论海冰短期预报的关键技术。将海冰数值预报模式与传统的中长期海冰统计预报有机地结合起来将是渤海海冰模式未来的发展方向。     

京津塘高速公路秋冬雾气象要素与环流特征

利用京津塘高速公路2007年10—12月沿路自动气象站风、温、湿及能见度连续观测资料,结合气象台站地面观测及NCEP再分析资料,分析了雾过程中的大尺度环流背景及气象要素分布特征。分析表明局地路段类型雾天气主要出现在上层为下沉气流同时地面为弱气压场的环流条件下;全路段类型雾过程主要出现在对流层低层弱西风槽前的暖平流区、地面冷锋前弱气压场中。2007年10—12月各月雾发生时近地面温度范围分别为9～13℃,4～7℃和-6～1℃;近地面相对湿度一般大于90%。相对湿度为85%～90%时,也有500～1000 m低能见度天气发生。雾发生时近地面风向不定,风速一般小于2 m·s~(-1);当风速大于5 m·s~(-1)时,雾存在的概率极低。文中还给出了各路段雾生消时间、持续时段及雾天气出现次序的一般特征。     

我国近海风能资源分布特征分析

基于美国NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的CFSR(Climate Forecast System Reanalysis)近20a(1991-2010)10m风场再分析数据(0.3°×0.3°,1h/次,简称CFSR风场),对我国近海风能资源分布特征进行了统计分析与评估。利用天津渤海A平台观测站(118°25′E,38°27′N)逐时观测风速数据对CFSR风速数据进行了检验,发现均方根误差和平均偏差仅为均较小(分别为2.28m/s与0.16m/s)。基于此CFSR风场,本文章进一步统计并给出了我国陆地年平均风功率密度分布,结果与第三次风能普查(1971-2000年)及相关文献结果 (1991-2010年)相当一致。依据国家风电场风能资源评估方法,由CFSR风场推算了我国近海20a平均的70m高度风能资源分布。结果显示,年平均风功率密度均达到了200 W/m2以上,大于6m/s的风速累积小时数为4 000h以上;其中台湾海峡和东海南部海区风能最为丰富,黄海中部、渤海中部和辽东湾海区风能次之。参照海上风场选址要求,28°N以北的近岸海域由于水深较浅,30m/s以上风速发生频次极低,比较适合建立海上风电场。     

城市暴雨内涝数学模型的研究与应用

以城市地表与明渠、河道水流运动为主要模拟对象,研制了模拟城市暴雨内涝积水的数学模型。模型以平面二维非恒定流的基本方程和无结构不规则网格划分技术为骨架,同时,针对小于离散网格尺度的河道或明渠,应用了一维非恒定流方程的算法。采用分类简化处理的方法,将通道分为河道型、路面型、特殊通道型(城市内的二级河道),根据不同类型简化动量方程,求任意网格各个通道上的单宽流量。采用一维非恒定流方程模拟地下排水管网内的水流,并给出泵站、闸门、淹没出流管道等排水系统的处理方法。根据无结构不规则网格的设计思路,按照天津、南京、南昌三市的地形地貌特征分别设计多边形的计算网格。介绍了城市面雨量的计算方法以及数学模型在天津市、南京市、南昌市的应用情况和误差分析。     

天津地区城市热岛环流与海风环流相互作用的研究

利用中尺度数值模式（TJ WRF）模拟资料及天津加密自动气象站资料等,选取几个典型天气过程（城区附近局地强雷暴天气过程、受海风影响明显的无天气过程）个例,分析研究天津城市热岛环流与海风环流的空间结构特征及相互作用;重点对城市热岛环流与海风环流相互作用触发局地强雷暴的机制进行分析。结果表明：城市热岛环流的伸展高度基本在800 hPa 附近、空间范围约为20 km、环流内有弱的辐合上升;海风环流的伸展高度在800~750 hPa、空间范围40~60 km,海风环流前沿海风锋的伸展高度为950~900 hPa,垂直上升速度平均为0.2 m·s-1 ,略强于城市热岛环流。海风环流对城市热岛环流有明显消弱作用,城市热岛环流对海风环流有一定的阻挡作用,其阻挡的程度与城市热岛环流强度有关。随海风环流向内陆推进,海风环流与城市热岛环流相遇出现叠加,叠加后的辐合上升运动明显加强,最大上升速度可达0.6 m·s-1,并在不稳定天气形势条件下能触发局地强雷暴天气的出现。     

热力不均匀场对一次冰雹天气影响的诊断分析

摘要： 将天津地面自动观测站资料与850 hPa以上北京探空资料结合, 组成新的探空资料, 对2008年8月27日凌晨发生在天津的一次冰雹过程进行了诊断分析。此次冰雹过程有两处降雹区, 一处位于天津北部的蓟县山区, 另一处位于临海的汉沽地区。通过对热力和动力对流参数的水平分布和逐时变化研究, 结果表明: (1)各对流参数可以反映出强对流天气的中尺度分布特征, 尤其是CAPE高值区和LI低值区与强对流天气的发生区域对应较好, 这对局地强对流天气的短时临近预测具有一定指示意义, 表明边界层内的热力\, 动力特征对强对流天气的发生具有重要作用。(2)汉沽地区热力参数CAPE（LI）随时间增大（减小）, 而蓟县地区热力参数的变化则相反, 表明两地冰雹的成因存在较大差异, 前者的热力作用显著, 后者的热力作用则不显著。汉沽地区热力不均匀分布造成的次级环流和上升运动使水汽凝结并释放潜热, 触发了冰雹的发生。蓟县山地的抬升作用, 使东移系统的上升运动得到加强, 触发了冰雹。     

天津市暴雨内涝灾害风险分析

分析了城市化对暴雨内涝灾害风险分布的影响，介绍了天津市暴雨内涝灾害仿真模型的基本原理及实际暴雨过程的验证情况。在分析天津市暴雨频次分布的基础上，根据天津市的暴雨特点和汛期排水运作规则，利用天津市内涝灾害仿真模型，对不同类型的降水过程进行了数值模拟，并对暴雨引起内涝灾害的风险进行了初步的量化评估。     

华北高速天津段公路气象数据质量控制分析

应用缺测分析、气候学界限值检查、历史极值检查、时间一致性检查、要素一致性检查和利用要素时间曲线人工检查等方法,对华北高速公路天津段公路自动气象站的能见度、相对湿度、气温、地温、风速等气象要素的数据质量进行分析,通过分析发现由于仪器故障造成数据缺测及在一定时间内恒定不变或变率太小是自动气象站存在的主要问题。在极少数情况下,存在超过界限值的错误数据;历史极值检查、时间一致性检查和要素时间曲线人工检查等方法对可疑数据错误检出率不高,现有检查域值还需要不断完善。