坡地坡向短波辐射参数化对不同天气过程的影响

为了改进太阳短波辐射参数化,运用考虑了坡地坡向短波辐射效应(SLOPE)的非静力中尺度模式GRAPES(全球/区域同化和预报系统),模拟和讨论了坡地坡向短波辐射效应在不同模式分辨率情况下对中国不同天气过程的影响.数值试验表明:(1)当水平分辨率较低且坡地平缓时,通常可忽略坡地辐射效应,但当水平分辨率较高且地形陡峭起伏时,则不能忽略;(2)在高分辨率(3 或6 km格距,下同)的情况下, 降水的增加和减少与坡地坡向引起的地表短波辐射(GSW)的减少和增加相对应,降水量的增减量大部分均为-5-5 mm;(3)在高分辨率的情况下,地表温度与地表热通量之间有较好的相关性,且大都发生在地形复杂的多山地区;(4)坡地坡向短波辐射效应引起的GSW、降水量、地表温度和地表热通量等要素的变化除了在地形复杂的多山地区比较明显之外,在其他地区也存在.这是由于考虑了坡度和坡向的作用后,影响了大气环流的变化,随着积分时间的增加,其他地区上述物理量也相应地存在一定的变化;(5)坡地坡向对短波辐射的作用,在降水量较小,云量较少的天气过程中,可以更真实地得到反映.因此,在地形复杂和水平分辨率较高情况下,需要考虑坡度坡向作用.     

p-σ九层C型跳点网格区域气候模式及其模拟性能检验

通过构建C网格的p-σ九层区域气候模式的差分方案,将C型跳点网格引入p-σ九层区域气候模式.通过对东亚地区1月和7月气候平均场及2003年夏季降水进行数值模拟,检验了C型跳点网格对p-σ九层区域气候模式模拟性能的影响.数值试验结果表明,C型跳点网格的p-σ九层区域气候模式对东亚区域气候的模拟能力有一定的提高,其中包括对流层低层风场和气温场的模拟都有了一定程度的改进,对风场的改进尤为明显.由于风场得到了改进,进而对降水的模拟能力也有所提高,为区域气候模式的进一步发展奠定了基础.     

平流层30 hPa月平均高度场的气候特征

采用经验正交函数分解(EOF)方法对NCEP／NCAR全球再分析资料中1958—1997年共40年,30hPa月平均高度和月平均风场进行了分析,讨论了40年平流层的主要特征向量和相应时间系数的变化特征,发现高度场的EOF第一模态具有很好的空间整体性和明显的季节变化。在平流层中,北半球冬季为一较大的环极冷低压,夏季为一以整个半球为规模的环极暖高压。并以1月和7月代表冬、夏季,选取1月和7月的40年资料作为时间序列,用EOF分析了冬、夏季不同的空问振荡型的特征,运用小波分析方法考察了其年际及年代际变化周期。并据此定义了不同的振荡型指数,为以后分析平流层要素场与气候变化的关系奠定了基础。     

干对流调整对区域气候模拟效果的影响

利用干对流发生时大气层之间质量交换应满足守恒性原理, 改进了p-σ区域气候模式中的干对流调整方案。该方案同时调整温度、比湿和风场。利用1979~1995年NCEP/NCAR再分析资料月平均场作为初始场和侧边界强迫, 模拟1月和7月的气候特征,并用t检验和F检验方法检验敏感试验和控制试验模拟结果差异的显著性。结果表明, 无论是1月还是7月, 敏感试验与控制试验出现干对流调整的区域均一致, 但敏感试验各区域发生干对流调整的次数均比控制试验多。7月各个物理量场的差异均比1月显著。两试验模拟7月比湿场和降水量场的均值差异不明显, 而方差差异比较显著;温度场和风场的均值差异和方差差异均比较显著。敏感试验在20°N~35°N纬度带内对7月500 hPa风场的模拟有了比较明显的改进。在对7月总降水量场的模拟方面, 敏感试验在新疆北部、内蒙古中部呼和浩特一带、吉林东部以及湖北和广东地区有比较好的模拟效果, 基本消除了控制试验中的虚假大值区。     

下垫面因子影响气候形成和变化的数值试验

本文用球带范围的耦合模式，研究了地球从均一陆地地表有海陆分布，全球陆地从平坦到真实地形，陆地从一类土壤到几类土壤并存过程中大气环流的演变和气候变化状况。发现没有海陆分布时气候要素场呈纬向带状分布，大气中流场和风场表现为三圈环流和行星风系特征，当有海陆分布后，北半球无论是高层还是低层环流形势均具有和海陆分布相一致的纬向两波结构，海陆分布是形成现代大气环流格局的根本因子，高原地形使高原上的空的气压系统     

青藏高原隆升影响夏季大气环流的敏感性试验

本文用球带范围的大气环流耦合模式，模拟了青藏高原隆升过程中大气环流的变化。模拟的结果表明，高原对大气的加热作用随着高原地形的升高而加强，而其中潜热加热的贡献占据第一位。高原隆升加剧了高原上空大气的上升运动，使高低空的高低压系统得到了加强，增强了南亚和东亚的季风强度，并且引起高原地区降水明显增加，地表面平均温度剧烈下降。尽管如此，青藏高原的隆升并没有从根本上改变大气环流形势，海陆分布才是形成当代大气环流及季风的根本因子。因此，要模拟地质历史时期气候状况，除了高原地形外，还须考虑更多的因子，尤其是海陆分布的变化。     

用双线偏振雷达研究云内粒子相态及尺度的空间分布

本文用中国科学院兰州高原大气物理研究所平凉雷达站的Ｃ波段双线偏振雷达的层状云、对流云的观测资料，结合不同粒子的生长规律及对Ｃ波段雷达波的散射特性的研究，用ＺＤＲ参量系统分析并解释了层状云、对流云内粒子相态及尺度的空间分布规律。从中发现：在发展旺盛的对流云中ＺＤＲ＞３．０ｄＢ的区域经常会延伸到４ｋｍ以上，这些区域可能存在过冷水滴和扁状冰相粒子，而这些粒子的存在与对流云的发展有一定的关系。零度层以下层状云ＺＤＲ的突增和实减反映了冰相粒子融化形成大雨滴然后大雨滴破碎的规律。冰雹云中负的ＺＤＲ与冰雹的取向和尺度有关。这一工作代表了中国双线偏振雷达最新研究成果，它证明了双线偏振雷达在研究云微物理机制方面优于普通雷达，双线偏振雷达为研究云的发展机制、人工影响天气指挥及效果检验提供了新的手段，这一结果也为该技术在中国的推广提供了有利的依据。     

A COMPARATIVE STUDY OF THE HEATING EFFECTS OF THE TIBETAN PLATEAU AND THE WESTERN PACIFIC

A zonal domain primitive equation modeling system(ZDMS)is used to study the effects of theinitial heating anomalies over the Tibetan Plateau and the western Pacific on the East Asian and theChinese summer climate,the relative importance and the mechanisms are discussed.Results showthat in spite of the different locations of the heating anomalies the influences of the two anomalyareas are much similar to each other when the scaling of the two areas is the same.The two areasof heating anomalies have their own affecting domains in which one is more important than the oth-er.In the western Pacific the heating anomaly over the western Pacific is more evident and in theTibetan Plateau area the heating anomaly over the Tibetan Plateau is more obvious.For the eastpart of China the effects of the two heating anomalies both exist and almost have the equal impor-tance.The initial anomaly of the sea surface temperature(SST)over the western Pacific can bekept during the entire time integration while in the Tibetan Plateau it can not be maintained.     

地形效应影响数值预报结果的试验研究

本文利用P-σ混合坐标系的有限区域嵌套细网格原始方程模式，选取Wayne台风天气形势演变过程为个例，试验讨论了地形效应对数值预报结果的影响。 试验方案分三类，一是真实地形，二是部分真实地形，三是均匀地形。文中着重比较了不同地形方案对Wayne台风天气形势演变过程的影响。结果指出，对西太平洋副热带高压进退及高空西风槽的活动，地形的影响极为显著，真实的地形有助于改善预报质量，使得形势预报结果更为接近实际。地形对温度场的影响局地性较强，模式地形过矮和过于平滑将使得地面温度的预报偏高。对降水场的预报，数值模式普遍存在的降水区域过于分散的问题，可能是由于模式地形影响的缘故。但对大范围雨带的分布来说，地形不具有决定性的因素。模式地形对降水的影响，主要表现在其增幅效应和降水区分布的结构上，即模式地形增高，降水量将适度增大，雨区结构将更为复杂。地形的影响在风场环流预报中体现得也极为明显。最后作者指出，在数值模式中引入合理的模式地形，是改善预报质量的有效途径之一。     

SEASONAL VARIATIONS OF CONVECTIVE ACTIVITIES OVER THE SOUTH CHINA SEA AND ITS NEIGHBORHOOD AND THEIR COMPARATIVE ANALYSES IN THE STRONG AND WEAK CONVECTION YEARS

The seasonal variations of convective activities over the South China Sea(SCS)and itsneighborhood.as well as the similarities and differences of convection in the different key regionsduring the strong and weak convection years are analyzed by using the pentad data of TBB from1980 to 1993.The results show that in winter and summer the seasonal variations of the convectiveactivities are synchronous over the SCS and its neighborhood,the anomalous convection amplitudesare obviously different in different regions.The significant extents of convective activities havesomewhat seasonal differences in the strong and weak convection years.In the strong convectionyears,it is in winter,spring and autumn that the convection anomaly is more evident than that inthe normal years,however,after the summer monsoon onset the convection is sustained.stableand similar to that in the normal years.In the weak convection years.the convection weakensgreatly in each season.but the primary weakening occurs in spring.summer and autumn.Nomatter in the strong or the weak convection years.the convective activities are somewhat ofdifference in the Bay of Bengal.the Indochina Peninsula.the SCS and the Philippines.In addition.the convective activities are also different over the south and the north parts of the SCS.theconvection variation in the strong year is similar to that in the weak year over the north part of theSCS.but over the south part there are great differences.