假谱诊断分析模式——(二)理想场与实例检验

本文利用理想解析流场及FGGEⅢ_b实况资料,对假谱诊断模式进行了检验,並与二价和四阶差分法的结果进行了对比。结果表明,对于次天气尺度的诊断分析而言,在给定格距条件下,假谱分析方法最好,四阶精度差分法次之,而通常用的中央差效果较差。因此假谱诊断模式对短波的诊断具有较高的精度,更适合于次天气尺度系统的诊断分析。     

风海流方程低谱模式的多态解问题(一)

本文研究一个带强迫、耗散的非线性准地转海流方程四系数谱模式的定常解及其稳定性问题。指出当风应力项充分强且摩擦系数足够小时,该定常方程有多态解存在,而在其它情形下只存在唯一的稳定解。文中还指出,对于有三个解出现的情形,其中有一个解总是不稳定的;另一个是带有大振幅第一分量的解,由于非线性项起着很大的控制作用,使得该解总是稳定的;第三个是Sverdrup解,它可能是稳定的,也可能是不稳定的。此外,通过对方程进行数值计算还揭示了稳定解对参数R和ε的依赖状况。     

一维时变冰雹云模式研究(一)——反映雨和冰雹谱的双参数演变

在一般的冰雹云参数化模式中,水凝结物粒子分布谱的截距取为常数,这样就严重地歪曲了云水和雨水以及雨水和冰雹之间的自然演变。为了改进这个图象,我们取消了这一限制,引入了雨水、冻雨和冰雹浓度连续方程,并重新给定了冻雨,冰雹的谱形式。 根据这些假定,我们导出了每个方程中的发生项表达式,建立了一个新的一维时变参数化模式,这个模式可以较好地描述各种不同类型的水凝物粒子间的相互作用,计算结果表明,云物理图象有了明显地改善。     

怎样分析卫星电图——(一)气象卫星

从六十年代初开始,由于空间技术的迅速发展与应用,促使气象科学中逐步形成了一个新的领域——气象卫星与卫星气象学。它的主要任务是研究如何建立一个合理的有效的空间气象观测系统,以及如何把这个系统所获得的观测     

T_(63)L_(16)谱模式水汽初始场的处理和试验

在T63L1 6谱模式中 ,初始输入的水汽场 ,经展谱后 ,垂直各层一般出现 2 %～8%的负水汽点。为了克服这一负水汽现象 ,我们采用了“逐步循环订正法”对初值进行了一些特别处理。经实例计算表明 ,其效果明显 ,不仅负水汽现象得以克服 ,而且各层水汽场的水平分布不会带来明显的变化     

海洋波浪谱模式(SOWM)资料的估价及应用

长期以来,洋面上气象资料主要来源于船舶及浮标观测.船舶观测资料年代长、数量大,但不定点、不连续,部分要素是用目测,夜间测量受到限制.浮标站、定点船观测所得的资料质量较高,但因数量太少,难以满足海洋气候分析、天气预报及工程设计的需要.近二十年来,许多国家相继研制了     

积云中云滴谱形成的数值模拟研究(一)——盐核谱和浓度的作用

本文利用一维非定常积云数值模式,详细地考虑云的微物理过程,模拟了积云发展前期云的宏微观结构,研究了盐核谱和浓度对积云中云滴谱形成的影响。结果表明,本模式模拟的云中上升气流和含水量等宏观特征与观测结果基本上一致,云滴谱分布和大云滴浓度以及它们随高度分布的特征等也与观测相符。在积云顶部附近还模拟出双峰云滴谱。结果还指出,大陆性积云云滴谱和海洋性积云云滴谱之间的差异,主要是由于两地空气中盐核总浓度不同所致,而不是由于巨核多少的缘故。     

中尺度数值模式的资料同化系统——(一)伴随模式的设计

以一个有限区域的中尺度模式为基础,采用伴随模式技术进行有限区域气象资料的同化。伴随模式的方法是以数值天气预报的动力模式作为约束条件的变分方法,比传统的变分方法有了很大的改进。本文初步探讨了伴随模式系统的设计方法,特别是伴随模式的构造问题;用共轭码的方法导出伴随模式;初步试验表明该系统有较强的同化能力。     

积云中去滴谱形成的数值模拟研究(一)——盐核谱和浓度的作用

本文利用一维非定常积云数值模式,详细地考虑云的微物理过程,模拟了积云发展前期云的宏微观结构,研究了盐核谱和浓度对积云中云滴谱形成的影响。结果表明,本模式模拟的云中上升气流和含水量等宏观特征与观测结果基本上一致,云滴谱分布和大云滴浓度以及它们随高度分布的特征等也与观测相符。在积云顶部附近还模拟出双峰云滴谱。结果还指出,大陆性积云云滴谱和海洋性积云云滴谱之间的差异,主要是由于两地空气中盐核总浓度不同所致,而不是由于巨核多少的缘故。     

青藏高原与落基山背风气旋的对比分析(二)——诊断分析

本文对第一部分所选的东亚和北美的背风气旋个例继续进行诊断分析。利用Q矢量诊断了两者的锋生函数和垂直运动,同时对两者进行了涡度收支、热量和水汽收支的计算,对比分析了两者物理量的分布特征。结果表明:北美的锋生与落基山地形影响有关,在落基山东侧,对流活跃;而东亚的锋生与海洋上感热和水汽蒸发有关,气旋入海后,对流作用加强。     

长时效的正压原始方程能量完全守恒(拟)谱模式

遵循误差反演补偿新计算原理,对正压原始方程传统气象全球拟谱模式方案进行了改造,构造了正压原始方程能量完全守恒全球拟增模式新计算方案,解决了正压原始方程的(非线性)计算稳定性问题和能量守恒整体性质保持问题,改进了相应正压原始方程传统气象全球拟谱模式方案的计算效能。新方案的数值试验表明:在计算实践上,新方案在解决能量守恒问题的同时,可解决(非线性)计算稳定性问题,并在一定条件下可解决非线性计算收敛性问题。进一步的比较数值试验还表明:在计算实践上,新方案具有在提高相应传统气象方案的计算精度,减少其计算量的同时,延长其计算时效,解决其中一类特定“气候漂移”问题方面的效用。本工作原理也适用于斜压原始方程情形。     

一个全球原始方程谱模式及其数值诊断检验

本文描述了一个全球原始方程谱模式及其方程组。模式在垂直方向取σ坐标,水平方向用球面勒尚得函数表示,并用三角形截差法取21个波,模式中包含有各种非绝热物理过程的参数化方案。时间积分采用半隐式方案,并考虑了地形的影响。模式的数值试验结果表明,该模式有能力模拟出人气环流中的许多基本特征。例如,纬向平均风场、温度场、径向环流、南北方向上物理量的交换和输送等等。模式在北京气象中心M-170机上积分一天,时间步长取45min,需要20min CPU时间,内存62k字节。因此该模式可以在国内大部份中型机上运行。     

耗散与计算稳定性(Ⅰ)——Burger方程截谱格式的稳定性分析

在数值天气预报的实际计算中,人们常常会遇到这样或那样的计算不稳定现象。为了克服这些不稳定,一般常用的办法是加光滑或引入耗散项。实践证明,这种加耗散的措施常常确实能克服计算不稳定,但有时仍会碰到困难,甚至还会出现耗散系数v加大反而使不稳定更甚的现象。这是怎么回事呢?它们与什么因素有关呢?看来要回答这个问题,有必要直接从非线性方程出发分析带耗散项的计算格式的计算稳定性。     

海洋碳循环模式(Ⅱ)——对印度洋的模拟结果分析

把建好的海洋碳模式应用于印度洋区域,模拟得到了印度洋中与碳有关各化学量的表层分布、垂直分布和沿子午线面的等值线分布。与实测的ＧＥＯＳＥＣＳ（ＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＯｃｅａｎ—Ｓｅｃｔｉｎｎ Ｓｔｕｄｙ）数据作对比,模式较好地再现了印度洋上营养盐浓度、总碳浓度、总碱度和溶解氧的二维分布。通过模拟还发现,在稳定状态下,大气和海洋中总碳含量的分布依赖于发生在海洋中的各种物理化学过程及边界条件,水平扩散系数Ｋｈ和光合作用常数率Ｋｇ对各化学量的分布有较大影响（以前有学者认为不太重要,如 Ｂａｅｓ［１］）;南印度洋中纬地区 １０°Ｓ至 ３０°Ｓ是１４Ｃ的重要向下渗透区域,人为排放的ＣＯ２可通过这片渗透区从海洋的表层输入海洋的深层。     

海洋碳循环模式(Ⅱ)——对印度洋的模拟结果分析

把建好的海洋碳模式应用于印度洋区域，模拟得到了印度洋中与碳有关各化学量的表层分布、垂直分布和沿子午线面的等值线分布。与实测的GEOSECS(Geochemical Ocean－Section Study)数据作对比，模式较好地再现了印度洋上营养盐浓度、总碳浓度、总碱度和溶解氧的二维分布。通过模拟还发现，在稳定状态下，大气和海洋中总碳含量的分布依赖于发生在海洋中的各种物理化学过程及边界条件，水平扩散系数Kh和光合作用常数率Kg对各化学量的分布有较大影响(以前有学者认为不太重要，如Baes[1])；南印度洋中纬地区10°S至30°S是14C的重要向下渗透区域，人为排放的CO2可通过这片渗透区从海洋的表层输入海洋的深层。     

流体力学(一)

在本系列连载的第一篇文章中,阿特金森(1978)指出,空气运动对天气和气候是十分重要的。他还指出,我们对空气运动的理解,需借助经典物理学的某些概念,特别是流体力学和热力学的一些概念。当气压、温度、空气密度、水气含量、风速、风向和垂直风等这样七个关于大气的要素(或变量)全部已知时,就能很好地说明大气的状态。这七个变量的特性受七个方程支配,其中三个是热力学方面的,四个是流体力学方面的。热力学方程包括气体定律、一个热力方程和一个表示水气守恒的方程。流体力学方程是三个运动方程(牛顿第二定律在三个方向上的分量)和一个表示质量不灭原理的连续方程。给出七个方程和七个变量,就可     

一个全球谱模式模拟能力的初步分析

为了进行大气环流的季节与年变化模拟研究,将墨尔本大学气象系用作固定月运行的9层15波全球谱模式[1]经林元弼修改后的版本(以下简称NGCM)加以改进,使其能运行在时间变化的状态中,构成一个可供时间变化运行的GCM(以下简称TGCM)。随时间变化的GCM是在太阳高度、海温,海冰、陆冰、云量和臭氧等参数随时间变化的状态下运行的。而固定月运行的GCM,它只在上述那些参数固定下运行。那么,当固定月模式改变为随时间变化运行时,是否能得到与固定月运行相当的结果?能否把一些具有明显季节性变化特征的现象表现出来?本文通过对TGCM得到的1月份与7月份的结果与墨尔本大学I.Simmonds[2]在固定月运行的1月份与7月份的结果(以下简称[2])的比较,以及TGCM对东亚西风带季节性变化的模拟,得到的结果是:在二年的时间变化运行中所得的1月和7月的平均情况各与固定月运行的结果基本相似。同时对东亚春夏之交西风带向北跳动的现象亦有相当程度的模拟。这个时间变化运行的模式可以用作全球或东亚季节与年变化趋势的模拟。      

Abby(8305)台风路径的动力诊断分析

根据G.J.Holland关于热带气旋运动的理论,对Abby台风路径作了诊断分析,揭示了台风在其路径的各个阶段的动力特征及其演变。