A NUMERICAL STUDY OF TROPICAL DEEP CONVECTION USING WRF MODEL

The Weather Research Forecast model (WRF) configured with high resolution and NCEP 1°×1° reanalysis data were used to simulate the development of a tropical deep convection over the Tiwi Islands,northern Australia,and to investigate the sensitivity of model results to model configuration and parameterization schemes of microphysical processes.The simulation results were compared with available measurements.The results show that the model can reproduce most of the important characteristics of the observed diurnal evolution of the convection,including the initiation of convection along the sea-breeze front,which is then reinforced by downdraft outflows,merging of cells and the formation of a deep convective system.However,further improvement is needed to simulate more accurately the location and the time for initiation of the deep convective system.Sensitivity tests show that double-nesting schemes are more accurate than the non-nesting schemes in predicting the distribution and intensity of precipitation as far as this particular case is concerned.Additionally,microphysical schemes also have an effect on the simulated amount of precipitation.It is shown that the best agreement is reached between the simulation results and observations when the Purdue Lin scheme is used.     

对流云对大气气溶胶和相对湿度变化响应的数值模拟

利用二维面对称分档云模式研究了气溶胶颗粒物浓度和尺度谱分布对混合相对流云微物理过程和降水的影响, 并重点讨论了气溶胶效应随环境相对湿度的变化。结果表明, 在初始热力和动力条件相同的情况下, 相对清洁的海洋性云在发展和成熟阶段能更有效地产生雨滴、 冰晶和霰粒, 形成更强的雷达反射率。随着气溶胶浓度增加, 比如在本文模拟的污染大陆性云中, 气溶胶粒子数浓度的增加限制云滴增长, 不利于降水粒子的形成。模拟结果也发现, 环境相对湿度对气溶胶效应有显著影响, 即当地面相对湿度从50%增大到70%时, 所模拟的云从浅对流泡发展为深对流云; 气溶胶对云微物理特性和降水的影响在干空气中较小, 但在湿空气中表现非常显著, 这与前人结果一致。随着相对湿度的增加, 冰相粒子出现的时间提前, 增长加快, 云砧范围扩大, 但相对来说, 降水起始时间对相对湿度的变化比气溶胶更敏感。     

双参微物理方案对一次强降水过程的数值试验

利用WRF模式,分别采用WDM6和Morrison双参微物理方案对2009年7月23—24日,华东地区的一次强降水过程进行数值模拟。通过对地面累积降水量、降水强度和云中微物理量分析,对比研究了以上两种双参微物理方案对降水的预报效果。结果显示两种方案都低估了强降水区域的降水强度,而且提早预报了降水发生的时间。但相比之下,Morrison方案更接近实际的观测结果,而WDM6方案的误差在50%以上。分析了云中微物理量场和参数化方案计算过程,发现由于WDM6方案对雨滴的定义不合理,在结果中存在大量小粒径的雨滴,使平均粒径远小于典型雨滴,导致雨水的下落过程中,蒸发作用的强度被高估,而沉降过程的强度被低估,因而低估地面降水。     

一次热带海洋对流云微物理过程的数值模拟

为了理解微物理过程以及次生对流云对热带对流云团发展演变过程的影响,利用二维云分辨模式对2006年1月20日靠近澳大利亚西北部的印度尼西亚暖池附近的一次对流云降水过程进行数值模拟,分析了对流云发展演变不同阶段各种微物理过程的特征,尤其对次生对流的形成以及并合过程进行了深入分析.结果表明:本个例所研究的热带对流云团具有发展...     

北京奥运会前后静稳天气条件下SO2和NO2干沉降模拟

利用中国科学院大气物理研究所北京325m气象塔气象要素和污染物浓度观测资料,采用气体干沉降阻力模型,对奥运会前后北京行政区内SO2和NO2的干沉降影响因子、干沉降速率、干沉降通量进行数值模拟。结果表明:1)随着大气稳定度、太阳辐射强度和下垫面类型的改变,北京SO2和NO2的干沉降速率有明显变化,表面阻力是影响气体干沉降速率变化的主要因子。2)SO2和NO2在白天的干沉降速率及通量普遍大于夜晚。3)静稳天气条件下,奥运会前北京地区一天可清除24tSO2和55.2tNO2,奥运会期间一天可清除10.8tSO2和50.4tNO2,这说明北京及周边地区的减排措施对改善奥运会期间的空气质量效果显著。     

南京SO2、NO2和PM10变化特征及其与气象条件的关系

利用南京市2002—2006年大气监测资料,分析了南京市大气中SO2、NO2、PM10年变化趋势及月季规律,评价了南京市空气质量状况。结果表明:5a来,SO2质量浓度呈显著上升趋势,NO2质量浓度缓慢上升,PM10质量浓度明显下降;南京市首要污染物是PM10,SO2、NO2污染较轻;3种污染物质量浓度均以夏季最低。进一步研究不同气象条件下污染物质量浓度发现,污染物质量浓度与风速反相关,且东南风时浓度最高;降水对污染物有清除作用;雾、霾天气下污染加剧;气象能见度与PM10、NO2的质量浓度反相关;污染物有明显的"周末效应",周末质量浓度值较低。     

南京市大气细颗粒物化学成分分析

为了解南京大气细粒子的污染水平和污染特征,在南京市中心鼓楼和北郊南京信息工程大学校内进行了连续1a、每季度5d的大气气溶胶同步采样。用称重法、离子色谱法和电感耦合等离子质谱法分别测得细颗粒物的质量浓度、水溶性离子和元素组成。结果表明,南京地区PM2.1污染比较严重,水溶性离子是细粒子的重要组分,所测6种离子质量浓度总和分别占市区和北郊PM2.1的46.99％、42.32％。PM2.1中的各离子最高浓度都出现在冬季。NH^＋4与SO^2-4的相关性好,可能主要以（NH4）2SO4形式存在。温度对SOR和NOR的影响显著,温度升高时SOR值增大而NOR显著减小。通过计算NO^-3与SO^2-4的质量比发现,南京市SO2和NOx主要来自于固定源（如煤的燃烧）。分析细颗粒物中元素含量和富集因子结果表明,Pb、As、Zn、Hg、Cu、Cr、Ni元素的人为污染较明显,且北郊的污染重于市区。比较PM2.1和PM3.3中的离子成分发现,SO^2-4、NH^＋4在PM2.1中占据绝对优势,F^-、Cl^-、NO^-2、NO^-3等不在细粒子中占明显优势。从元素组成来看,Pb、Zn在PM2.1细粒子中含量显著,而Ca、Mg、Na等在粗粒子中富集。     

WRF模式对澳洲一次热带深对流系统的模拟研究

利用WRF(Weather Research Forecast)模式和1 °×1 °NCEP全球分析资料对2005年11月16日澳大利亚北部Tiwi岛上的一次热带深对流个例进行了数值模拟,对模式网格分辨率和微物理参数化方案的影响进行了敏感性试验,并与实测资料进行了对比。试验结果显示：模式较好地再现了这次热带对流云的日变化特征,即早期降水由沿岸的海风锋初始对流形成,之后出现单体合并现象并最终形成成熟的深对流系统。但是,模式在模拟深对流系统出现的时间及位置方面仍然需要改进。敏感性试验显示,就本次个例而言,二重嵌套方案在降水分布以及降水强度方面的模拟结果比非嵌套方案更接近实际探测。另外,微物理过程参数化方案对降水量的模拟也有一定影响,采用Purdue Lin方案的模拟结果更接近于实测情况。     

南京北郊2007年10～12月大气气溶胶吸收和散射特性的观测

通过对南京北郊2007年10～12月大气气溶胶吸收和散射系数的连续观测,分析了该地区大气气溶胶吸收和散射特性在不同天气状况下的演变规律.结果发现:霾日状况下大气气溶胶吸收和散射系数日变化剧烈,非霾日次之,雾日变化较稳定;在00时(北京时间,下同)至08时霾日气溶胶吸收和散射系数与雾日相差不大,而在08时至24时则雾日明显大于霾日;非霾日气溶胶吸收和散射系数最小;降水使得大气气溶胶吸收和散射系数明显降低.     

浅谈降低地面气象探测数据缺测率的方法

根据近期地面探测数据文件中缺测情况分析,仪器维护和技术处理不当,是导致数据缺测的主要因素,提出降低地面气象探测数据缺测率的措施和技术.