昆明城市热岛效应的数值模拟研究

本文利用WRF（V3.9.1）模式中耦合Noah/SLUCM方案作为Control试验,研究了土地利用类型（Md04试验）、陆面过程（NoUCM试验）和湖泊（Nolake试验）对城市热岛强度及昆明城市气象要素水平、垂直的时空分布影响。主要结论如下:（1）四个试验城市热岛强度的平均日变化趋势相似,白天城市热岛强度较弱、夜间较强,在20时（北京时,下同）左右达到最大值。城市冠层（湖泊）对城市热岛有较明显的减（增）温,Control-NoUCM（Nolake）试验中,平均日最大差值为?0.79°C（+1.07°C）。（2）从能量平衡方程分析Control-Md04试验,感热（潜热）通量的差值为+46.18（?79.71）W m?2,潜热通量释放大于感热通量的绝对值。Control-NoUCM试验中,感热（潜热）通量的差值为?40.88（+29.60）W m?2;因NoUCM试验未考虑几何建筑物储热与遮挡,太阳辐射大部分被地表所吸收,导致感热通量偏大。（3）四种试验中,15（07）时边界层高度达到最大（小）值。NoUCM（Nolake）试验中城市边界层高度分别降低103 m（32 m）左右,而Md04试验中城市边界层高度增加102 m左右。（4）湖泊（滇池）对城市热岛环流影响的试验表明,湖泊上空垂直运动较弱,但水平方向湖陆风较大,这有利于向城市输送水汽,增加干空气湿度,使城市中空气的水汽含量增加,同时增大潜热能量释放,降低感热通量,减小了垂直温度梯度。     

基于气候带的地面观测站点布局分析

利用1961—2010年云南124站年平均资料,在考虑了气象要素垂直递减（增）率的条件下,将站点数据插值到1 km×1 km的细网格点上。在此基础上,从不同气候带的角度讨论了地面气象观测站点的布局问题,给出了一些有价值的论据。通过分析发现,金沙江流域、怒江大峡谷狭长区域、哀牢山纵向岭谷地貌区域（包括元江、无量山一带）为气象要素最不敏感区域,其主要原因是气候带的南北向分布和东西向剧烈变率。这些区域新增地面观测站点,对认识局地立体小气候、下垫面热力差异、强对流天气系统等有科学价值。     

滇中地区春季两次冰雹天气对比分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°6小时再分析资料和昆明CINRAD/CC多普勒天气雷达资料对春季出现在滇中地区的两次冰雹天气过程进行对比分析。结果表明,4.11冰雹过程为系统性的槽脊移动,属于高空冷槽形势下的典型低空切变降雹,3.22冰雹过程为一般性对流天气过程,属于一般性降雹。两次过程在V-3θ图中高层的3条θ线均有不同程度的左倾,θse和饱和θse均有不规则折拐,同时出现"蜂腰"状结构,并且在冰雹发生前低层为顺滚流、高层为逆滚流,冰雹结束时则为顺滚流减弱或者消失的共同特征,4.11冰雹过程低层有逆温冷层云出现,而3.22冰雹过程没有。通过指数分析看出4.11冰雹过程层结不稳定性强于3.22冰雹过程。雷达图像中4.11冰雹过程有钩状回波、明显的入流缺口、回波悬垂、正负速度对(弱切变),强回波伸展高度达到7km等特征,3.22冰雹过程有回波悬垂,强回波伸展高度达到5km,并无明显的正负速度对出现。     

云南一次典型降雹过程的冰雹微物理形成机理数值模拟研究

冰雹形成的微物理机理是人工防雹的重要科学依据,但对我国西南地区冰雹形成的微物理机理研究很少。利用中国科学院大气物理研究所三维冰雹分档云模式对云南2016年7月11日一次冰雹云过程进行了数值模拟研究,揭示了冰雹形成的微物理机理。此次冰雹云生成发展快,强度大,是西南山区典型夏季冰雹云。数值模拟的降水、降雹和回波强度等物理量与对应的观测量基本一致。模拟的冰雹云的最大上升气流速度达到28.7 m s?1。通过对冰雹形成的微物理过程分析研究表明,雹/霰胚的主要生成来源是通过过冷雨滴的概率冻结产生的冻滴,占95%,而冰晶碰冻雨滴产生的雹/霰胚仅占5%,这与国外和我国其他地区雹/霰胚产生的来源和冻滴所占比例有明显差别;形成的雹/霰胚直径多数集中在0.3 mm至3.0 mm范围,雹/霰胚主要通过对过冷云水的碰并过程实现增长,直径小于0.3 mm的雹/霰胚较难增长;大雨滴冻结成较大直径的雹胚,可促成短时间内形成冰雹;在雹云发展过程中存在短时的过冷雨水累积带,但过冷雨水累积带对雹/霰胚的增长贡献不大。     

滇中地区冰雹的多普勒天气雷达及闪电活动特征分析

利用雷达数据和云南省闪电定位系统数据,对滇中地区2006~2011年6次典型降雹过程中的雷达回波和闪电特征进行综合分析,结果表明:滇中冰雹回波的基本反射率因子具有典型的冰雹回波特征,如弓形回波、三体散射、旁瓣回波、有界(无界)弱回波区、"V"型槽口以及钩状回波等。地面降雹区基本出现在雹暴反射率因子强度梯度较大的区域,也就是负地闪密集活跃区或者临近区域。闪电密集区的移动可作为预测冰雹回波移动路径的一个指标。降雹时段是负地闪的活跃期,正地闪出现频率极少,这与我国北方地区冰雹出现时高正地闪频数特征存在明显不同。负地闪每5 min频数峰值的出现时间略超前地面降雹时间5~12 min,可作为滇中出现冰雹的一个参考指标。闪电频数的时空分布和变化特征,对于滇中地区冰雹天气的监测、I临近预警以及防雹作业指挥有一定的参考作用。     

昆明准静止锋客观判识方法研究

利用云贵高原1961-2010年逐日地面观测资料和ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析资料,根据昆明准静止锋（KQSF）的天气学特性,综合考虑热力场、动力场和锋面系统空间尺度等要素,开展昆明准静止锋锋线的客观判识研究。经过典型天气过程分析和气候资料统计的验证,客观判识方法是合理的。在用客观判识方法计算50年全部昆明准静止锋样本的基础上,统计分析了其时、空分布特征。这一客观判识方法为统一、客观、定量地描述昆明准静止锋的特征及其在气象业务中精细化和数值化的应用提供了途径。     

冬春季昆明准静止锋与云贵高原地形的关系

利用1961-2010年地面气象观测数据、2008年1月10日至2月15日和2013年12月10-20日ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析数据以及DEM地形高度数据,研究了昆明准静止锋(Kunming Quasi-Stationary Front,KQSF)位置、云贵高原地形和锋面附近大气要素三者之间的关系。研究结果表明:(1)云贵高原以乌蒙山脉(103°E)分为东、西两部,云贵高原东部地区昆明准静止锋出现的频次为61.5%,西部地区出现频次为38.5%,大部分冷空气被阻挡在了云贵高原东部地区,仅有少部分较强冷空气能越过乌蒙山脉进入云贵高原西部,高原大地形对冷空气的阻滞作用显著;(2)昆明准静止锋的进退与锋面前后地面温压场关系有较好的相关性,锋后冷气团越强、锋前暖气团越弱,锋面位置越偏西,反之越偏东,其相关的显著性主要体现在云贵高原西部,而在高原东部地区,地形作用降低了锋面位置与温压场的相关性;(3)高原地形阻挡作用使冷空气移动速度缓慢甚至停滞而形成准静止锋,抬升作用使局地近地层形成顺时针的次级环流,导致逆温层的出现,一旦冷空气越过高原,抬升作用减弱,逆温层消失;(4)东西风零线能较好地描述锋面位置和冷气团厚度,体现了KQSF呈准南北向和云贵高原地区的冷空气由东向西路径特征;(5)锋后冷高压的位势高度可表示冷气团的厚度,在云贵高原东部锋面位置取决于冷气团的厚度,当锋面到达云贵高原西部后,地形的阻挡作用显著减弱和消失,锋面位置取决于冷暖气团之间势力的强弱对比。     

ANALYSIS OF “BIMODAL PATTERN” STORM ACTIVITY CHARACTERISTICS OF THE BAY OF BENGAL

Storms that occur at the Bay of Bengal (BoB) are of a bimodal pattern, which is different from that of the other sea areas. By using the NCEP, SST and JTWC data, the causes of the bimodal pattern storm activity of the BoB are diagnosed and analyzed in this paper. The result shows that the seasonal variation of general atmosphere circulation in East Asia has a regulating and controlling impact on the BoB storm activity, and the “bimodal period” of the storm activity corresponds exactly to the seasonal conversion period of atmospheric circulation. The minor wind speed of shear spring and autumn contributed to the storm, which was a crucial factor for the generation and occurrence of the “bimodal pattern” storm activity in the BoB. The analysis on sea surface temperature (SST) shows that the SSTs of all the year around in the BoB area meet the conditions required for the generation of tropical cyclones (TCs). However, the SSTs in the central area of the bay are higher than that of the surrounding areas in spring and autumn, which facilitates the occurrence of a “two-peak” storm activity pattern. The genesis potential index (GPI) quantifies and reflects the environmental conditions for the generation of the BoB storms. For GPI, the intense low-level vortex disturbance in the troposphere and high-humidity atmosphere are the sufficient conditions for storms, while large maximum wind velocity of the ground vortex radius and small vertical wind shear are the necessary conditions of storms.     

低纬高原地区MM5v3不同参数化方案降水模拟试验

为了进一步了解MM5模式在低纬高原降水预报性能，利用MM5模式中的3个物理过程组合了7个不同的参数化试验方案，对低纬高原地区2005年主汛期进行了降水数值试验。结果表明：第三重嵌套网格中的Grell积云参数化、Goddard显式水汽和Cloud（或RRTM）辐射过程组合的试验方案对降水预报效果较好，特别是对大雨和暴雨预报有明显的改善；在将试验结果插值到测站点时，不同扫描半径对插值结果有一定影响，相对而言，20～30km扫描半径插值结果较为理想。     

云南省积层混合云微物理特征飞机观测

2017-2020年利用运-12和空中国王-E350飞机搭载的国产云粒子测量设备在云南开展了 76架次积层混合云观测,数据分析表明:云南的云粒子数浓度远高于华北地区,云粒子(直径为2～50 μm)数浓度平均值为339.7 cm-3,最大值为1067.6 cm-3,平均含水量为0.181 g·m-3,最大值为2.827 ...