热带飑线结构和演变的数值模拟研究第一部分：云分辨模式

利用风暴尺度、云分辨的数值模式ＡＲＰＳ模拟了 １９９３年２月 ２２日 ＴＯＧＡＣＯＡＲＥ试验期间在赤道南太平洋观测到一次热带海洋飑线过程的发生发展过程，验证该模式的模拟热带对流系统的能力，并详细地分析了该次飑线的结构特征和动力学形成机制。通过数值敏感性试验研究了不同的云微物理过程对热带飑线的结构和发展演变过程的影响，所考虑的云微物理过程分为包含六种水相态的冰相过程和 Ｋｅｓｓｌｅｒ暖雨过程。模拟结果表明，云分辨模式ＡＲＰＳ采用合适的物理过程可以较成功地模拟出热带飑线的三维结构及其演变过程。数值敏感性试验结果表明，在对流上升过程中，由于与冻结作用有关的冰相微物理过程能释放更多的潜热，这种潜热能产生垂直方向上的浮力梯度从而较明显地加强系统的深对流，有利于对流系统组织性的对流带的长时间维持；相比之下，暖雨过程中飑线的生命周期缩短，而系统倾斜结构更明显，层状云区的发展比较旺盛。     

近64a阿勒泰市春季不同等级寒潮过程气候特征

本文整理出阿勒泰市64年各级别强度寒潮过程数据库，分析阿勒泰市近64a来各级别寒潮过程的频数以及强度相关6个指标的气候特征，结果表明：（1）1954～2017年春季阿勒泰市共发生一般寒潮过程109.5次，强寒潮过程75.5次，特强寒潮过程37.5次；平均每年春季分别发生1.7次、1.2次和0.6次；3种级别寒潮过程发生频次占寒潮过程发生总频次的48.2%、33.3%和16.5%，阿勒泰市春季主要以一般寒潮和强寒潮为主。（2）春季一般寒潮、强寒潮和特强寒潮过程频数年际变化均在递减，且不显著，其中4月一般寒潮和特强寒潮过程递增，特强寒潮过程频数递增明显；一般寒潮过程频数的年代际变化在1950年代最多，强寒潮过程1970年代最多，特强寒潮过程1960年代和2000-2009年代最多。（3）一般、强和特强寒潮过程持续时间分别在1～7d、1～6d和1～5d，均以持续1～3d为主，分别占各自寒潮过程总次数的94.5%、90.8%和90.0%，其中又都以持续2d最多。（4）一般寒潮、强寒潮和特强寒潮过程降温幅度平均值分别为-10.8℃、-13.0℃和-17.3℃，一般寒潮和强寒潮降温幅度均在5月最强，特强寒潮降温幅度在3月最强。（5）一般寒潮、强寒潮和特强寒潮降温过程最低气温平均值分别为-7.8℃、-12.8℃和-20.3℃，随时间的推移呈明显的抬升趋势。（6）1954～2017年阿勒泰市春季一般寒潮、强寒潮和特强寒潮中降温过程最低气温距平平均值分别为-5.7℃、-7.9℃和-10.5℃；三种级别寒潮过程最低气温距平为负值占该级别寒潮过程频数的比例分别为80.0%、97.4%和97.5%。     

冷空气与南海低压相互作用两次过程的对比分析

通过对２０００年９月７～９日、１０月１２～２３日２次冷空气与南海低压相互作用过程的天气过程、环流形势、卫星云图、气象要素等的对比分析，找出２次过程影响系统及演变过程的异同点，得出２次影响系统相似，但由于系统的配置和强度不同，造成的天气过程也不同的结论。     

青海省秋季一次对流云人工增雨的数值模拟

利用中国气象科学研究院的三维对流云数值模式，模拟了青海省2002年秋季一次对流云过程，分析了青海省秋季对流云云体发展的动力学特点和微物理特征。数值模拟结果表明，青海省秋季的对流云降水几乎全部是由霰的融化形成的，而自然云中冰晶含量少、冰霰自动转化形成霰胚的过程非常微弱。但采用合适的方法催化以后，冰晶的核化、繁生量增加，通过冰霰自动转化过程形成大量霰胚，霰胚再通过其他冷云微物理过程迅速增长，融化成降水。催化后各种微物理机制都比催化前活跃，同时催化改变了云体的动力场分布，在动力过程和微物理过程的相互促进下，使增雨取得了很好的效果。     

热带气旋的螺旋度特性

将螺旋度的概念引入热带气旋，对热带气旋螺旋度的结构特征及其在热带气旋发展过程中的演变过程进行了研究。结果表明，热带气旋这种具有较强螺旋性的天气系统，其发展过程也就是螺旋度增强的过程。螺旋度对热带气旋稳定过程的维持及其长久的生命期具有重要的作用。     

一种新的ENSO循环负反馈机制

本文利用包含海洋表面边界层和大气辐合反馈过程的热带太平洋海气耦合异常模式的30年模拟结果，通过对模式ENSO循环演变特征和正负反馈机制的细致分析揭示出了ENSO循环形成的一种新的负反馈过程。指出:ENSO循环的正反馈机制是不稳定海气相互作用过程，且这一不稳定过程的发展在暖态中明显强于冷态；ENSO循环的负反馈机制在冷暖态中表现不同，在冷态消亡过程中，这种负反馈过程主要表现为暖的西传Rossby波经西边界反射产生的暖的东传Kelvin波来抑制冷位相不稳定发展的，但在暖态消亡过程中，不存在类似的纬向波作用过程，其负反馈过程主要表现为在海气耦合不稳定充分发展时伴随的赤道两侧冷水上翻过程的加强以及非线性过程的衰减作用共同抑制了不稳定的发展，并最终使系统从暖态恢复至冷态。本文得出的ENSO循环暖位相中的负反馈机制和近年来国外提出的“时滞振子”理论明显不同。     

基于微波资料的乌鲁木齐春季两次强降水相态对比分析

利用常规观测、自动站逐小时观测及微波辐射计等资料，对比分析2018年3月17—18日和4月11—12日（简称“0318”过程和“0411”过程）乌鲁木齐两次强雨雪天气成因。结果表明：两次过程均发生在两脊一槽的环流背景下，中亚低槽东移影响北疆，乌鲁木齐附近中高层槽前西南气流、低层西北气流及风切变是强降水维持的环流配置，且 “0411”过程中亚低槽及高低空风场强度均较“0318”过程明显偏强，其强弱可作为降水量级的重要参考。乌鲁木齐微波辐射资料分析表明，两个过程均在1.2—1.5 km温度变化趋势一致，均为雨转雨夹雪温度比雨夹雪转雪略高，但0—1.2 km，“0318”过程雨转雨夹雪温度比雨夹雪转雪低，“0411” 过程则相反；地面气温-0.4~0.5℃、1.5 km温度-2.5～-3.0 ℃，可作为雨雪相态转换的参考指标。3 km以下水汽密度和液态水含量值纯雪最大，雨夹雪转雪次之，雨转雨夹雪最小；4 km以下湿度均＞80%，且“0411” 过程的高湿区和伸展高度均较“0318”过程明显偏大偏高；两次过程强降雪时水汽密度最大达10.6～12 g·m-3、液态水含量最大达0.4～0.8 g·m-3。     

暴雨个例分析

分析了1993年7月27日暴雨过程中，低纬度系统发展变化及其相互作用，局地流场特征，水汽来源等方面对该次暴雨的贡献；看重计算了大气斜压不稳定的主要特征量，从而揭示暴雨过程的面貌，加强了对暴雨过程的认识。     

台风内核与外围加热对其强度突变的影响

采用准动量无辐散模式，考虑非绝热加热过程，探讨了加热、惯性稳定度、层结稳定度以及非热成风等物理因子对台风中的重力惯性波强度变化的影响。进而把台风内核与外围的加热过程加以区别，指出要引起内核强度突变不仅要有非线性动力过程，而且要有非线性加热过程；而要引起外围强度突变则要有非线性动力过程以及定常的加热过程。     

影响河北两次相似路径台风的湿位涡对比分析

利用常规的探空和地面资料以及NCEP／NCAR全球再分析资料，对9711号台风温妮和0509号台风麦莎的变性过程和影响河北暴雨过程的湿位涡场进行了诊断分析。结果表明：温妮变性再加强过程是一个温带气旋强烈发展的过程，主要与高层湿位涡扰动下传、热带气旋低压环流两者之间的相互作用有关。而麦莎变性过程中，没有高层湿位涡扰动下传和热带气旋低压环流之间的相互作用过程，无再加强过程。对流层中低层MPV1〈0、MPV2〉0区域对应暴雨区，对此类暴雨具有较好的指示意义；对流层高层高值湿位涡下传，有利于位势不稳定能量的储存和释放，使降水增幅。     

气候的周期性和预报可能性

大气过程通常是以空间波动和时间周期的相位作为单位来描述的。由于地球大小有限，用不同的量纲来识别大气过程，时间周期更具普遍性。有几种大气周期性的类型，它们不仅在量纲上不同，而且其性质和形成原因也不同。那便是大气过程的“分层结构”。为了在给定量纲时找出气候过程的基本外貌，尺度相应是一个重要的工作原理。在不同层次的过程之间，同样也存在着紧密联系。一般来说，宏观相位是微观过程的背景。单独的微观过程的某种变化，从其角度可能提供关于宏观相位变化的某种信息。因此，大气过程的结构分析，给出了在任何时间尺度下，大气过程预报可能性的思想。即条件性准预报可能性，它将有利于使气候预报方法更加合理化。     

青藏高原对形成江南“倒春寒”过程的影响的数值试验

利用一个有较高水平分辨率的有较完整物理过程的五层谱模式（T42L5），研究了青藏高原对形成长江以南的“倒春寒”过程的影响。结果表明，在春季，青藏高原的动力作用有利于北来冷空气沿其东侧南下，又有利于其东南侧的南支低槽的形成和维持，而高原东侧的背风坡作用利于南支槽的加深及东移而影响长江以南地区，使之易于出现并维持低温过程，并有倒春寒天气过程发生。     

2005年湖南省特大冰冻灾害天气分析

通过对2005年2月湖南省冰冻天气过程进行分析发现，此过程虽属轻冰冻过程，但造成的冰冻灾害严重。其主要原因是：逆温层底高度偏低，逆温层顶气温偏高，阴雨时间长，在1000～925hPa（海拔1000m以下）之间形成较厚的过冷层，与强冰冻区相吻合，而地面冷空气偏弱，致使地表冰冻不明显。     

乐山市“93．7．29”大暴雨天气过程分析

从天气学角度对乐山市“９３．７．２９”大暴雨天气过程进行了综合分析，造成该暴雨过程的主要影响系统的切交线、西南低涡和偏东气流，在地形的作用下，促使辐合气流加强而形成特大暴雨天气过程。该暴雨过程在雷达回波和单站气象要素上都有明显反映，这对今后预报工作有较好的参考价值。     

大气臭氧垂直分布变化的模拟研究

利用包括垂直平流、扩散和化学过程的一维平流层—对流层的大气化学模式，通过增加NOx的地面源，发现由于NOx地面源的增强，引起对流层下部臭氧浓度增加，夏季臭氧浓度的增加远大于冬季；通过扩散系数和垂直风速的敏感性试验比较，看出由平流层向对流层输送臭氧的过程中，平流过程的影响可能更重要。     

2018年1月江苏省两次暴雪过程积雪效率差异及其机理

2018年1月3～5日江苏省第一次暴雪过程中降雪量大、积雪效率偏低，而1月24～28日第二次暴雪过程降雪量小、积雪效率高。基于ERA-Interim再分析资料和中国气象局积雪、近地气温等观测资料，利用等熵大气质量环流理论从温度、水汽条件差异对2018年1月江苏省两次暴雪过程积雪效率差异进行了深入分析。研究表明：（1）第一次过程前期，深厚且强盛的向极地暖支将大量暖空气输送至江苏南部，导致该地区整层增温；第二次过程中，低层强大的向赤道冷支输送使地面温度在整个降雪期间均低于0°C，低温条件使得积雪效率偏高。（2）第一次过程，江苏地区深厚、强盛的水汽质量流入层配合大范围上升运动，将水汽携带至高层产生更大降雪量，低层经向水汽质量输送强，纬向水汽质量流出较弱，使得近地面比湿相应增加，积雪效率偏低；第二次过程，低层深厚的水汽质量流出层不利于水汽在江苏省汇聚，低湿条件利于积雪累积，贡献于偏高的积雪效率。因此，异常强的经向干冷空气质量输送和弱的经向和纬向水汽质量输送引起的低温、低湿环境条件是造成第二次暴雪过程比第一次过程积雪效率偏高的主要原因。积雪效率与温度和湿度空间分布型的对比分析还表明：在相对高温、...     

南宁0606号台风派比安预报失误技术总结

0606号台风“派比安”过程分为台前飑线及台风暴雨天气过程，南宁市台在暴雨预报的过程中量级上出现失误，暴雨评分较差，对整个过程的分析发现，对的预报及把握不足，是致使此次预报失误的原因。     

“94·6”桂北连续性大暴雨过程卫星云图特征

本文利用展宽云图实时资料，对１９９４年６月桂北连续性大暴雨天气过程进行综合分析，得出这次过程的卫星云图主要特征是：缓慢移动的高空多层槽式云系与稳定少摆动的静止锋长云带的叠加，产生活跃的中尺度低涡云团，低涡云团的活动直接导致了桂北的强降水过程，经历史普查，类似这样的过程亦有相同的云图演变特征，依此可以作为预报业务的参考依据。     

“94·12”暴雨过程的能量场特征分析

从能量角度，对“９４·１２”冬季大范围暴雨过程进行了诊断分析，分析表明，这次降水有一个不稳定能量从聚集到释放的过程；降水过程与能量锋区、压能场的演变密切相关。     

广西异常暴雨天气事件之异常指数初探

对广西异常暴雨天气事件之“异常指数”的设置进行了初步探讨，提出暴雨天气事件中过程日最大暴雨范围，过程持续时间，过程强降雨，特强降雨发生范围等四项异常分指数，然后统计同一过程分指数之和，得总指数，在此基础上分别选出了4－10月各月广西异常暴雨天气事件。