复杂地形边界层流场分析的共轭函数方法

将变分资料同化方法用于复杂地形边界层流场分析，利用兰州的一次观测资料进行了数值试验。结果表明，这样得到的分析场比简单客观分析场或数值模拟场都要合理。     

边界层流场和地形特征对青岛奥帆赛场午后海风影响的研究

奥帆赛是奥运会唯一以自然风为动力的竞赛项目,而北京奥运会期间的8月,青岛的风速是一年中最小的,因风速过小致使帆船竞赛地法进行的情况时有发生。鉴于青岛的弱风与海陆风的发展状况关系密切,文中分析8、9月青岛奥帆赛和残奥帆赛期间竞赛海域海陆风的发展条件,并用高分辨率数值模式对相关个例进行了模拟试验研究。结果发现,地面背景气流、边界层中上部径向气流和周围地形、海陆分布等边界层特征,都对竞赛海域海陆风的发展产生影响。其中晴天时,地面西风、弱的北风和东风、均压场环境以及边界层中上部弱的北风条件等,都是竞赛海域海风发展的有利条件;而地面南风(无论大小)、强的北风以及边界层中上部较强的南风和很强的北风等,则是海风发展的不利条件。此外,当地面为东北风时,位于竞赛海域上游的崂山对地面风速有阻挡减弱的作用,从而有利于海风的发展;地面为南风时,崂山和浮山等地形强迫气流在竞赛海域附近向左右分为两支,胶州湾和崂山湾侧向海风(东南风)急流发展又加大了这种分流作用,导致竞赛海域常减小为弱风,使比赛无法进行。以上结论在2008年奥帆赛和残奥帆赛气象保障预报服务中得到运用。     

低层流场非线性相互作用的中尺度特征

本文着重讨论环境流场自身非线性动力结构产生涡散场之间的相互作用,它使涡散场能量趋于集中,其水平分布也呈现中尺度特征。通过实例分析指出,在对流层低层两个非线性量-ξD和的时、空变化特征与暴雨有一定的关系,说明它们对环境流场初始扰动的形成有不可忽视的作用。为此作者建议可作为暴雨诊断量作用。     

“96·8”特大暴雨中低层流场的滤波分析

１９９６年８月特大暴雨过程中Ｔ６３模式资料的低层流场进行滤波分析发现：在台风低压的东北象限有一条东北￣西南向的辐合线,它的出现是台风低压北上过程中与西风带高压交绥,并相互作用的结果,其生命史与暴雨发生时段相当吻合,是造成“９６．８”暴雨的中尺度系统之一;该辐合线具有东风波的某些结构特征,暴雨区出现经的东南一侧。     

TRAMS_RUC_1 km模式初始场和侧边界方案的改进研究

本文从垂直分辨率、时间更新频率和要素完整性三个方面，对水平网格距为1 km的华南区域短时临近预报模式（TRAMS_RUC_1 km: Tropical Region Assimilation Model for South China Sea_The Rapid Update Cycle_1 km）中的初始场和侧边界方案进行改进研究。首先选择一次华南飑线个例进行敏感性试验，研究结果表明:（1）提高初始场和侧边界的垂直分辨率以后，模式对飑线内部中小尺度对流系统引起的强降水中心的模拟结果明显更加接近实况，而增加中低层的垂直分辨率对预报的改进起到了主要作用。（2）将模式侧边界时间更新频率从6 h一次提高到1 h一次以后，模式侧边界要素场的逐小时剧烈变化信息可以比较完整的保留下来。在使用高时间分辨率的侧边界条件进行模拟时，粤西沿海地区的水汽辐合明显加强，这对原来模式预报飑线移速偏慢现象会有改善作用。（3）当模式侧边界条件具有较高的时空分辨率时，进一步补充垂直速度和云微物理变量的侧边界条件对于飑线模拟结果的影响并不明显。总的来说，提高初始场和侧边界的垂直分辨率以及增加侧边界更新的时间分辨率，对于区域高分辨率模式对这次华南飑线预报效果的改进具有重要意义，而忽略垂直速度和云微物理量的侧边界条件则是一种可以接受的简化。在个例研究的基础上，利用改进后的初、边界条件进行为期一个月（2019年4月份）的批量试验，评估结果表明新方案对于逐小时降水空间分布和日变化特征的模拟均有明显改善。     

夏季多年平均及个别年份低层流场的准周期扰动分析

利用ＥＣＭＷＦ的１９８０￣１９８６年多年平均及１９８０年的低层纬、经向网络点资料对季内振荡方差进行了分析，给出了多年平均及个别年份流场中季内同斯振荡强度的对比特征及其在低伟和中高纬地区的差异。为动力学诊断和理论研究夏季风的年际差异提供线索。     

梅雨期高层流场对低层急流及中尺度系统影响的数值试验

用中尺度模式对一次江淮流域暴雨过程进行了数值试验，并研究了对流层高层青藏高压东侧偏北大风的强弱与低层流场及中尺度系统发生及至降水过程的影响。试验不仅较成功地模拟了本次暴雨过程及相应的系统，而且揭示出较强的高空偏北大风将引起对低空急流的加强。而更为重要的是低层切变线的出现以及其上中尺度涡旋的发生。上下风场所构成的垂直反环流圈大大有利于对流的发展，特别是在切变线地区的上升支，带有明显的中尺度特征。     

不同初边界场对一次超级单体过程模拟影响的研究

使用不同初边界场驱动WRFv4.3模拟了2021年8月9日北京地区发生的一次超级单体过程,检验了大尺度初边界值场对中小尺度模拟的差异,并分析了其机理。结果表明,FNL、 GDAS和ERA-5三种再分析资料的时空温压场结构在东亚地区存在差异,导致了WRF模拟的要素场出现差异。和站点观测资料相比,FNL资料分辨率较低,对影响系统的描述较差,模拟的超级单体过程衰减过快;ERA-5资料误差较小,尤其在对流层低层850 hPa与观测偏差在三种再分析资料中最小,低层水汽辐合模拟偏差减小,较好地再现了超级单体范围。结果也表明,模式初始时刻越接近超级单体发生时刻,模拟的拟合程度越高,表明对于移速快的天气系统,初边界场的更新要和天气系统移动速度相匹配,这和系统内部存在的重力波活动有关;大尺度初边界的质量对天气过程的模拟非常重要,而天气系统本身的中小尺度特性决定了中尺度模式模拟的成功与否。     

大地形上边界层流场的动力学研究

本文应用边界层气象学中Estoque数值模式关于湍流交换系数及分层的处理方法,求得了大地形存在时定常边界展方程的零、一级解析解,并用来得到大地形存在时边界层的散度场、垂直速度场,改进了前人的结果。     

云南省40年来气温场变化的基本特征

根据云南省内分布相对均匀，资料年代较长的１８个代表站的１９５１－１９９４４上气温资料，用ＥＯＦ方法分析了４０年来云南省气温场变化的基本特征。     

春节期间北京地区交通出行对城市热岛和大气污染的影响

利用北京地区2006—2015年春节及其前后三周的城区、郊区站数据分析了早晚高峰期出行活动对城市热岛效应、NOx浓度、PM2.5浓度的影响.结果表明人口、交通、社会活动的密集程度的确会对城市热岛效应和大气污染物浓度造成一定的影响:(1)第-3、-2、+2、+3周(以下称"BG时段")与春节周(以下称"CNY时段")间的...     

北京地区严重大气污染的气象和化学因子

利用北京３２５ ｍ 气象塔进行了大气污染物臭氧、氮氧化物、一氧化碳和气象要素的同步观测, 对影响大气污染的气象和化学因子进行了分析,探讨大气污染物变化的规律, 为城市空气污染预报提供理论基础。     

春节期间北京地区交通出行规律对热岛效应和大气污染的影响

利用北京地区2006—2015年春节及其前后三周的城区、郊区站数据分析了早晚高峰期出行活动对城市热岛效应、NO_x浓度、PM_2.5浓度的影响。结果表明人口、交通、社会活动的密集程度的确会对城市热岛效应和大气污染物浓度造成一定的影响:(1)第-3、-2、+2、+3周(以下称"BG时段")与春节周(以下称"CNY时段")间的城市热岛效应差异在早高峰期间平均为0.30℃,在晚高峰期间平均为0.43℃,在其他时段平均为0.26℃,晚高峰对城市热岛效应的影响更明显;(2)BG时段与CNY时段城、郊NO_x浓度差的最大差异出现在08时,为54.95μg/L。在早高峰期间为48.55μg/L,晚高峰期间为23.44μg/L。城市晚高峰出行活动对NO_x浓度城、郊差异的贡献量随着夜间的不利扩散条件而延迟出现峰值,城市早高峰出行对NO_x浓度城、郊差异的增大作用更为突出;(3)城郊PM_2.5浓度BG时段高于CNY时段的时间出现在05—19时,早高峰期间平均差值为12.82μg/m³,晚高峰期间平均差值为8.22μg/m³。考虑到汽车尾气中的超细粒子和污染气体需要在空气中进行化学反应或者吸湿增长才能变成PM_2.5,因此PM_2.5浓度的变化情况并不完全对应于早晚高峰出行的时间,而是有所延迟。     

一种等压面上流场的可视化方法

结合等压面上高度场及其气象要素矢量场数据的空间分布特征，设计了一种能客观反映大气在等压面上的运行规律的可视化方法－表面场线映射，它在气象上有较好的实用价值。     

-种等压面上流场的可视化方法

结合等压面上高度场及其气象要素矢量场数据的空间分布特征,设计了-种能客观反映大气在等压面上的运动规律的可视化方法表面场线映射,它在气象上有较好的实用价值     

不同初始场及侧边界对台风路径数值预报的影响

利用T213L31及T106L19所提供的初始场及侧边界就不同初始场及侧边界对台风路径数值预报的影响进行了敏感性试验。试验结果表明，从总体平均距离误差来看，初始场及侧边界的改进可以明显提高台风路径数值预报能力。通过不同的初始场及侧边界的相互组合(T106L19的初始场及侧边界；T106L19的初始场、T213L31的侧边界；T213L31的初始场、T106L19的侧边界；T213L31的初始场及侧边界)，对不同类型的台风路径预报、对初始场及侧边界的敏感性进行了初步试验。结果表明：非转向阶段的台风对初始场较为敏感，而转向阶段的台风对侧边界及初始场都很敏感。     

暴雨和低层流场的位涡

利用1977年7月26、27日两天特大暴雨过程的资料计算了暴雨区的位涡变化,发现位涡和暴雨的发展是比较一致的,为此计算了位势涡度方程的平衡,主要结果是:位势涡度的局地变率主要决定于网格尺度的平流过程和次网格尺度质量通量引起的位涡的辐合过程,因此暴雨过程具有明显的中小尺度过程特征,并且平流过程在暴雨发展中起着重要作用.