云辐射强迫效应对热带气旋发展和结构的影响

利用高分辨率中尺度WRF-ARW模式,进行云辐射强迫效应对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)发展和结构影响的敏感性试验研究。结果表明,云辐射强迫效应主要通过改变TC云区的辐射分布影响对流活动,进而影响TC的发展和结构。在TC发展阶段,TC内区对流云区云顶的强烈辐射冷却作用和云层内部的辐射增温过程降低了TC中上层的静力稳定度,中下层的变化相对不明显。总体上考虑云辐射效应的试验更易激发出更多更强的对流活动,有利于TC的发展及TC尺度的增大。鉴于云辐射强迫对TC的影响,在TC数值预报中需要更加重视云辐射强迫效应。     

1976／1977年与1982／1983年ElNino事件的大气海洋特征

根据ＮＭＣ客观分析资料进行诊断分析,揭示了１９７６／１９７７年及１９８２／１９８３年两次ＥｌＮｉｎｏ事件发生,发展的显著差异。１９７６／１９７７年事件前期东亚为弱冬季风,而１９８２／１９８３年事件前期东亚为强冬季风。     

1976—1977年及1982—1983年厄尔尼诺事件过程差异的年代际背景

本文根据NMC客观分析资料进行诊断分析,揭示了1976－77年及1982－83年这两次ElNino事件海气相互作用过程中的若干特征。结果表明：70年代末赤道西风异常背景场、SST背景场及其准4年周期振荡均存在年代际变化;SST背景场冷（暖）、80°W-0°E赤道区域850hPa纬向风异常西（东）风以及赤道太平洋SSTA准4年周期振荡东传型（西传型）共同决定了这两次事件的强度与类型的差异,即1976／77年事件为较弱的东部型EINino事件,而1982／83年事件表现为很强的西部型EINino事件。     

SIMULATED FINE STRUCTURES OF SPIRAL RAINBANDS IN TYPHOON CHANCHU (2006)

In this study, fine structures of spiral rainbands in super Typhoon Chanchu (2006) are examined using an Advanced Research Weather Research and Forecast (WRF-ARW) model simulation with the finest grid size of 2 km. Results show that the simulation reproduces well Typhoon Chanchu’s track, intensity and basic structures. According to their locations and features, spiral rainbands are classified into principal, secondary, inner and distant rainbands, and their dynamic and thermodynamic features are investigated. The principal rainbands remain quasi-stationary with respect to Chanchu’s center and exhibit a wavenumber-1 feature with their outer edges separated by dry air. The secondary rainbands that occur on the radially inward side of the principal rainbands move around Chanchu''s center. The inner rainbands are closest to the center. They propagate both radially outward and azimuthally with time. The distant rainbands are located outside the inner-core region, and have stronger and continuous updrafts compared to the other rainbands. Distant rainbands are inward-sloping with height along the radial direction and have a cold pool in the low layers, whereas the principal and secondary rainbands lean radially outward with height. The inner rainbands do not show tilting with height along the radial direction. However, there are few vertical tilting cells along the azimuthal orientation among the four types of rainbands. The simulated radar reflectivity cores in all rainbands are collocated with the maxima of updrafts and equivalent potential temperatures in the low layer, indicating the important roles of energy supply in the boundary layer in determining the development of the rainband convection.     

下垫面对郑州城市强降水的影响:城市化及地形影响的数值模拟研究

利用WRF-ARW中尺度区域数值模式耦合单层城市冠层模式(slab-UCM),采用ERA-interim 0.5°×0.5°再分析资料作为初始场和边界条件,对2016年6月5日郑州地区发生的一次强对流天气进行模拟,并通过改变下垫面的土地利用类型与地形高度数据设置敏感性试验,探究了城市化及郑州西北部山脉地形对对流性强降水过程的影响。结果表明:1)此次强降水过程主要受高层的低槽系统影响,前期的对流不稳定层结为对流触发提供了有利的热力条件;2)城市热岛效应能够改变下垫面的热力状况,有利于在城市地区激发更强的上升运动,使降水向城区集中;3)郑州西北侧山脉激发的重力波能够使郑州地区对流增强;4)山脉能够阻挡低层干空气向郑州地区输送,因此山脉高度的削减造成郑州地区低层相对湿度减小,使雨滴蒸发冷却增强,进而导致与降水相联系的冷池的增强,雨带移速加快,进一步导致累积降水的减少。     

西北太平洋台风同心眼墙影响因子的初步分析

利用美国威斯康星大学气象卫星研究合作院提供的集成微波图像资料和联合台风预警中心的最佳路径资料,普查2005—2014年西北太平洋地区具有同心眼墙结构的35个强台风个例。对比分析了有、无同心眼墙及同心眼墙生成快、慢的样本的环境场和自身初始结构差异。结果表明:环境场要素对同心眼墙形成与否具有重要调制作用,环境场相对湿度越大,海温越高,同心眼墙越易生成;而同心眼墙的形成速率与自身结构存在密切关系,初始涡旋尺度越大,同心眼墙生成越快,外眼墙位置距离台风中心越远,眼墙替换时间越长,眼墙替换前后强度变化越明显。     

云分析方法对浙江省一次强对流天气数值模拟的应用初探

基于云分析方法,利用WRF-ARW模式设计一套快速更新循环同化方案,对2019年3月21至22日发生在浙江省的一次强对流天气过程进行模拟研究。通过设计两组对比试验,对云分析同化雷达反射率效果进行诊断分析。在控制试验中,模拟降水落区和降水量与实况差别较大,而采用云分析方法同化雷达反射率（CA-DA）的模拟试验中,降水模拟效果相对较好,雨带明显东移,强度与实况接近。初步结果表明,利用云分析同化雷达反射率因子可以改进模式初始场的风、温度、水汽场以及水凝物等信息,进而缩短模式spin-up时间,提高降水落区及强度的预报。     

青藏高原热力状况异常特征及其与长江中下游地区夏季降水的关系

本文首先对青藏高原热力状况特征进行统计分析，得出高原下垫面热力状况分布具有复杂性和多样性，除具有整个高原一致性外，还具有南北反相关及东西反相关等异常的热力对比分布型，不同的下垫面热力分布型能够对大气环产生不同的影响。并针对南北反相现象进行成因及持续性分析，青藏高原下垫面热力状况南北反相关分布型与大气环流的异常有关，分析表明青藏高原下垫面热力状况南北反相关分布型与大气环流的异常有关，青藏高原下垫面热力状况异常实际上可能是亚洲冬季风异常活动的结果；而高原下垫面热力异常状况具有较强的持续性，其与后期大气环流存在密切的联系，通过影响亚洲夏季风进而影响我国夏季降水的分布型，即当青藏高原下同前冬热力状况为南侧偏暖（冷），北侧则偏冷（暖）分布时，对应长江中下游地区夏季易偏旱（涝），反之亦然。     

辐射对高原涡形成和发展影响的模拟研究

已有研究表明辐射对热带气旋发生发展具有明显调制作用,高原涡与热带气旋有类似的暖心低压结构,辐射在高原涡发生发展过程中的作用也值得探讨。本文利用ERA-Interim再分析资料,通过中尺度数值模式WRF-ARW研究了辐射日变化对高原涡个例发展的影响机制。模拟结果表明,太阳短波辐射对高原涡的发生发展具有明显的调制作用。控制试验（CTL;即保留太阳辐射日变化）较好的再现了高原涡的发展过程。在去掉短波辐射过程的夜间试验（All_night）中,前期高原涡发展速度较快。而在白天（All_day）试验中,短波辐射过程抑制了高原涡的发展。诊断分析表明,夜间长波辐射冷却加强对流层温度递减率,减弱大气静力稳定度;同时,大气温度的降低使得夜间相对湿度增大,有利于对流层低层出现位势不稳定,进而促使高原涡的形成和发展。反之,太阳短波辐射有利于对流层高层增温,加强大气静力稳定度,从而抑制对流活动发展。夜间低层辐合更为强盛,有利于上升运动的加强并诱发高原涡形成;非平衡项结果显示,在高原涡环流中心区域存在正值区,而低涡四周为明显的负值区。从动力学和热力学特征来看,高原涡的发展与热带气旋具有一定的相似性。