两种积云对流参数化方案对1998年区域气候季节变化模拟的影响研究

利用区域气候模式RegCM3,选择Kuo-Anthes积云对流参数化方案和基于FC80假设的Grell积云对流参数化方案,对1998年东亚气候分别进行年尺度模拟,模拟结果对比分析表明:在春、夏季转换时期, 两者模拟的降水形势差别较大, 对江淮、中南和华南地区的夏季降水量模拟差别最为明显。对流层上层模式变量和模式大气质量对积云对流参数化方案的选择不敏感, 而对流层中、下层模式变量对积云对流参数化方案比较敏感。不同积云对流参数化方案对8天时间尺度的天气系统模拟差别比较大。在积云对流比较活跃的夏季,不同参数化方案会导致模式大气出现不同的系统性偏差。由于模式在陡峭地形处动力过程计算方案存在缺陷,在高原与盆地的交界处,模式误差会产生明显的突变。     

东亚副热带高空急流区中尺度扰动分布特征及可能机理

东亚副热带高空急流强度变化和天气气候密切相关,本文利用WRF模式输出的高时空分辨率模拟资料研究了东亚副热带高空急流区的中尺度扰动特征,并结合动力学理论,揭示了急流区中尺度扰动产生的可能机制.研究表明,急流轴南侧更容易出现水平尺度为几十公里的高频扰动,这些扰动的时空分布具有波动特征.对高空急流区中出现中尺度扰动区域的拉格朗日Rossby数、Richardson数以及绝对涡度的计算发现,高空急流轴南侧中尺度扰动出现的物理机制与非地转平衡流的不稳定发展有关,并且高空急流强度的大尺度整体变化与急流区中尺度扰动变化的累积效应有关.因此,开展高空急流强度变化规律研究不能忽视其内部中尺度动力过程的作用.     

降水过程对断层CO2气体异常排放响应的个例分析

为了从观测事实的角度揭示岩石圈的热异常对大气圈的影响,本文利用怀来后郝窑测点的断层气CO2排放观测数据和中国752站降水的逐日观测资料,分析了断层气CO2异常排放与降水事件的时空演变联系.个例分析结果表明,断层气CO2的异常排放会导致局地降水的增多.以1991年为例,伴随着断层气CO2排放的异常增加,在大范围降水负异常的背景下,CO2排放点周边区域出现显著的降水正异常(降水距平百分率大于零)区.同时,CO2异常幅度较大的时段,相应的降水正异常区的中心值也较大.此外,分析降水响应断层气CO2排放异常的时间还发现,断层气CO2异常排放对其后10天内的降水过程影响最为显著.     

变性再发展热带气旋Yaji(2006)的数值模拟研究

利用中尺度模式WRF对2006年14号热带气旋Yaji的变性过程进行了双重嵌套模拟。结果表明,采用高分辨率的TRMM/TMI卫星反演SST资料,在第一重区域(网格距为15km)采用WSM3微物理方案和Betts-Miller对流参数化方案,在第二重移动嵌套区域(网格距为5km)采用Lin微物理方案,不采用对流参数化方案,模式能较好地模拟Yaji的路径和变性前后的强度演变,其中模拟的路径平均误差为64km,强度平均误差为2.5hPa,模拟的风场分布与Quickscat卫星反演的风场分布也较为吻合。利用模拟资料还研究了Yaji变性过程中的非对称流特征。     

西北太平洋热带气旋活动影响区域大尺度环流的数值模拟研究

本文利用"模式手术"方法研究了西北太平洋热带气旋(TC)对东亚—西北太平洋区域大尺度环流的影响.结果表明,夏季频繁的西北太平洋TC活动导致东亚夏季风增强,季风槽加深;西太平洋副热带高压东退,位置偏北;东亚副热带高空急流强度增强,北太平洋(东亚大陆)上急流轴偏北(偏南);热带地区(副热带地区)的对流层中低层出现异常上升气流(下沉气流),并且从低纬向高纬呈现异常上升气流和异常下沉气流交替分布特征.在中国东南沿海,TC降水导致夏季降水量明显增加;而在长江中下游和华北地区,TC活动引起的异常下沉气流使夏季降水量显著减少.因此,夏季西北太平洋TC活动对东亚—西北太平洋区域气候有显著影响.     

台风Winnie(1997)影响下海浪的数值模拟研究

采用多重嵌套中尺度大气数值模式提供的风场,在考虑了波-流相互作用等主要物理过程的基础上,应用最新版本的第三代海浪模式SWAN对Winnie（1997）引起的台风浪进行了模拟,将模拟的有效波高与TOPEX/POSEIDON和ERS-2卫星高度计资料作了详细的对比分析,并分析了台风浪要素的分布特征。结果表明,SWAN在模拟较大尺度的海区时也能得到较好的模拟效果,能较好地再现海浪的发展过程和合理地反映台风浪的分布。     

红外超光谱资料(AIRS)反演“云娜”台风外围晴空大气温度廓线的研究

研究反演了2004年8月11日“云娜”台风附近晴空像元大气温度、臭氧廓线及表层温度、地表气压、地表比辐射率等参数,并与观测资料进行了对比验证。在研究了用高空间分辨率的MODIS成像仪的云检测信息来进行空间匹配,客观确定高光谱大气垂直探测器AIRS的云检测的基础上,用特征向量统计法反演的廓线作为物理反演法的初始猜值,然后利用牛顿非线性物理迭代法求解表层温度、表层气压、大气温度廓线和臭氧廓线等,并将反演结果与多种观测资料进行了对比验证。结果表明,反演得到的廓线水平分辨率可达到13.5 km（星下点）,垂直分辨率达到101层,反演误差较小,可以弥补高原、沙漠以及高原等地方常规观测资料的不足。     

南海热带气旋引起的海表面温度变化特征分析

本文利用热带降雨测量卫星微波成像的微波遥感资料反演的高分辨率海表面温度(SST)资料,分别分析了南海4种典型热带气旋所引起的SST变化特征.结果表明,由于路径、移速和海面热力状况等方面的差异,这4种热带气旋在南海造成的海面降温具有不同的特征.热带气旋Imbudo(0308)属快速移动的西行路径型,在其路径的右侧造成了较大的降温区,降温中心离热带气旋中心约120km;热带气旋Chanchu(0601)为西行北翘型,在其路径两侧分别形成两个降温中心;打转型热带气旋很容易在其打转处形成降温中心,热带气旋Kai-Tak(0004)在海面造成了9.75°C的降温,在其打转处存在一个持续时间很长的冷涡;热带气旋Vongfong(0214)由于其左侧是南海西部夏季冷涡,混合层深度较浅,其作用使得冷涡加强,并在其路径的左侧造成大面积降温区.     

The Effect of Intensity： Typhoon-Induced SST Cooling on Typhoon The Case of Typhoon Chanchu （2006）

In order to investigate air-sea interactions during the life cycle of typhoons and the quantificational effects of typhoon-induced SST cooling on typhoon intensity, a mesoscale coupled air-sea model is developed based on the non-hydrostatic mesoscale model MM5 and the regional ocean model POM, which is used to simulate the life cycle of Typhoon Chanchu （2006） from a tropical depression to a typhoon followed by a steady weakening. The results show that improved intensity prediction is achieved after considering typhoon-induced SST cooling; the trend of the typhoon intensity change simulated by the coupled model is consistent with observations. The weakening stage of Typhoon Chanchu from 1200 UTC 15 May to 1800 UTC 16 May can be well reproduced, and it is the typhoon-induced SST cooling that makes Chanchu weaken during this period. Analysis reveals that the typhoon-induced SST cooling reduces the sensible and latent heat fluxes from the ocean to the typhoon＇s vortex, especially in the inner-core region. In this study, the average total heat flux in the inner-core region of the typhoon decrease by 57.2%, whereas typhoon intensity weakens by 46%. It is shown that incorporation of the typhoon-induced cooling, with an average value of 2.17℃, causes a 46-hPa weakening of the typhoon, which is about 20 hPa per 1℃ change in SST.