中尺度数值模式的自适应网格设计

引进了自适应网格设计的方法。自适应网要生成行技术基础变分原理,所生成的网格具有光滑性、一定程度的正交性和机调节网格疏密程度的优点,这种新技术可任意加密局地网格,从而达到以较小的计算量获得较高的计算精度的目的。将自适应网格技术应用于ＭＭ４中,并用来模拟１９２年６月１４日这次大范围暴雨过程。结果表明,采用自适应网格后计算稳定,２４ｈ降水预报得到明显改善。     

自适应网格与均匀网格在数值模拟中的对比研究

采用自适应网格和均匀网格两种模式，对1996年8月3—4日发生在山西、河北、河南三省交界地区的暴雨个例进行模拟和对比研究。结果表明，自适应网格模式对所关心的天气系统及其降水的模拟精度高于均匀网格，特别是对降水、风场、急流、涡度场的模拟精度改善显著。这说明自适应网格模拟的中尺度系统特征更清晰。     

中尺度的自适应模式在降雪数值模拟中的应用

在中尺度模式的基础上引进了自适应网格设计的方法，它可以任意加密局地网格，从而达到以较小的计算量获得较高的计算精度的目的。自适应网格技术基于变分原理，能根据数值模式的特点，在物理量梯度大的地方，自动加密网格，提高模式的分辨率。文章将自适应网格技术应用于MM4中，用来模拟2002年3月2～4日华北地区的一场中一大雪过程。结果表踢，采用自适应网格技术后，结果稳定，对所关心的天气系统及其降水的模拟精度与采用均匀网格相比得到踢显改善，温度场和风场预报也有不同程度的提高。     

双重套网格数值模式对一次暴雨系统模拟的比较试验

本文以自嵌套方式，将一个有限区域暴雨数值模式编制成单向和双向的套网格模式，同时又将这两个套网格模式分别与Ｔ４２Ｌ９模式进行了单向嵌套。形成了单向，双向两个双重套网格模式。运用这两个模式对１９９１年７月江淮流域的一次特大暴雨过程进行了数值试验。     

自适应网格技术在MM5中的应用研究

结合一次暴雨过程，将自适应网格技术应用于中尺度模式MM5中进行数值试验，同时对比自适应网格方案和固定网格方案的优劣，对模拟结果作了诊断分析。结果表明：对于此次降水过程，自适应网格模拟的效果取决于一些参数的选择。     

自适应网格技术在数值模式中的应用研究 II.二维问题

用一个具有解析解的二维动力锋生成过程算例,对比自适应网格方案和固定网格方案的优劣,结果表明:同等误差要求下,固定网格方案的网格点数为自适应网格方案的3倍。从时间演化上看,自适应网格对温带气旋的预报,在同等误差要求下,可比固定网格的预报延长10小时以上。文章对加权系数选取及对解的影响进行了分析,从几个切面的计算结果展示了自适应网格对网格的优良安排并能抓住锋面特征结构。文章分析了光滑性、正交性对结果的影响。结果表明:网格的光滑性影响有一个优化值;在网格适当安排情况下,要适度考虑正交性。     

高分辨率η模式暴雨个例的数值模拟

本文运用高分辨率η坐标模式，并采用常规报文资料获得初始场，运用包络地形方法获得模式所需的地形资料，对1993－1997年5－8月主要暴雨个例进行了数值模拟，结果表明，该模式对降水场、形势场的模拟较好，TS评分较高，模式对暴雨有一定的模拟能力。     

闽东一次暴雨过程的数值模拟和诊断分析

用中尺度数值模式MM5对发生在闽东的一次暴雨天气过程进行了数值模拟,并利用模式输出的较高时空分辨率的结果对有关物理量进行诊断分析。结果表明:中尺度低涡是本次暴雨过程的主要影响系统之一,低涡的时空演变特征与暴雨中心的移动和雨强的变化相一致。对风场的试验结果表明:高低空急流不仅为暴雨的形成提供了充沛的水汽条件,而且也是暴雨产生的一种重要的触发机制。     

卫星资料在台风暴雨数值模拟中的应用

用ＰＳＵ／ＮＣＡＲ中尺度模式，采用ＥＣＭＷＦ资料对８２０９号台风带来的暴雨进行了控制试验，同时采用卫星和地面资料对原有初始湿度场作订正，进行了灵敏试验。对比分析表明，应用卫星资料后，模拟的台风暴雨及雨量中心强度与实况甚为一致。此外，由模式输出流场的分析表明，台风内部及其外围有显著的非对称气流和明显的中尺度系统结构。暴雨发生在低空非对称气流聚合和高空非对称气流辐散重叠区域；在强雨量中心区，低空有清楚     

完全保持能量守恒的非常定自适应网格模式

本文基于自适应网格的原理，发展了一套网格随时间变的自适应网格模式。该模式保持着 IAP 模式原有的整体积分性质，并具有在任何时刻可随意调整网格点的疏密程度及网格点与边界相重合的特点。可用于台风路径的数值预报等方面。     

多重网格法在MM5自适应模式中的应用

将多重网格法应用于MM5中来加速自适应网格的生成,并用这种方法来模拟2002年6月17-18日发生在江南和华南的暴雨过程。试验表明：在收敛精度要求高的情况下自适应模式模拟结果的精度高于均匀网格模式,且多重网格法有助于提高运算效率。     

一次山东春季大暴雨中螺旋度的应用

2003年4月17~18日山东春季大暴雨过程与暖切变、850 hPa中尺度低涡的发生发展、高温和丰沛的水汽密切相关。利用中尺度有限区域模式MM5对大暴雨过程进行了数值模拟,在数值模拟比较准确的基础上,利用模式输出的细网格资料,根据螺旋度(Helicity)理论结合稳定度条件,对这次暴雨演变过程中的螺旋度进行了诊断分析。结果表明,强对流和暴雨发生在不稳定大气中,正螺旋度大值中心出现的高度与对流发展强弱有关;500 hPa螺旋度正值区长轴与造成强对流的暖区弱切变和雷达带状回波走向一致;大暴雨产生在850 hPa螺旋度中心附近,螺旋度的强度变化对强对流系统的移动、发展及暴雨的发生有一定的指示意义。     

一次锋前对流性暴雨的分析与预报

应用多普勒雷达强度场以及累积雨量、雨强等雷达二次产品对2003年7月13日15时43分发生在新疆昌吉市附近的局地性暴雨进行了分析.分析指出,暴雨51%的雨量由锋前对流风暴单体形成,有35%的雨量为锋面云系前部的对流云产生.对对流风暴单体的形成条件和移动的短时预报方法进行了探讨.     

多种细网格模式对湖南水库流域面雨量的预报检验

选取2016年5—12月欧洲ECMWF、日本JMA、T639、德国GERMAN、湖南本地细网格HNGRIB的高分辨率降水预报产品,从预报时效、流域区域、面雨量量级、影响系统和预报偏差五个方面,检验分析了各模式对湖南水库流域面雨量的预报效果。结果表明:各细网格模式对流域面雨量的预报能力随预报时效的增加而下降,但ECMWF和JMA的预报效果相对较好且稳定,T639最差;各模式在非汛期10—12月的流域面雨量预报效果要优于汛期5—9月;随着面雨量量级增大,各模式的预报能力均下降,特别是对30mm以上的面雨量预报能力非常低;各模式对高空槽降水的预报能力最好,对西南低涡降水的预报能力最差;ECMWF、JMA、HNGRIB在各个时效上存在面雨量预报偏小的情况,而GERMAN、T639随着时效的增加,面雨量预报偏大的情况增多。     

非结构网格空气质量模式对东亚强沙尘暴的初步模拟研究

基于中国科学院大气物理研究所自主研发的嵌套网格空气质量数值预报模式(NAQPMS)和英国帝国理工学院应用计算与建模小组(AMCG)研制的有限元流体模式(Fluidity),构建了非结构网格沙尘传输模式(Fluidity-Dust),并模拟再现了2010年3月19~22日东亚强沙尘暴整个暴发、演变的三维立体动态过程,从整体上对这次沙尘事件有了全新的直观认识和了解。通过利用FY-2D卫星沙尘反演资料及MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)卫星反演的气溶胶光学厚度(AOD)资料,可对模拟结果进行整体上对比验证;同时,利用中国9个城市站点的PM10(空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物,即可吸入颗粒物)地面观测资料以及日本多个站点的激光雷达资料,逐一对比分析了不同地区PM10的时空分布以及沙尘传输经过时的垂直分布情况;并与NAQPMS模式的沙尘模拟结果进行了模式间的对比分析。对比结果均表明:该模式具有较好的模拟能力,能很好地模拟再现整个沙尘暴过程,为今后进一步运用自适应变网格技术以实现对沙尘暴的高精度追踪模拟奠定了基础。不同模式比较是量化模拟不确定性的重要方法。以往沙尘输送模式比较研究表明:起沙量模拟的不确定性是沙尘暴数值模拟的最大不确定来源。本文通过两个具有相同起沙方案的模式对同一沙尘事件的模拟,发现不同的平流方案以及不同的沉降计算也会对沙尘过程模拟产生重要影响。     

暴雨过程低空急流区域的动能平衡分析

用有限区域细网格宏观分析系统，诊断和分析了１９９３年、１９９４年的两次伴随着暴雨过程的低空急流选定区域内的动能平衡，发现，虽然计算区域内平均总动能较大，且有其一定的变化，但计算出的各时次总动能产生值比其变率却一般要大两个量以上。     

基于MM5模式的站点暴雨预报方法研究

基于对MM5模式输出产品的解释应用,建立了站点定量的暴雨MOS预报方法。从临沂中尺度数值预报模式产品中挑选x1（模式预报降水）,…,x12（沙氏指数）等12个模式产品和物理诊断因子为基本可能预报因子,又添加它们自身的非线性型xi^2xi^3,xi^1/2,1nxi,e^xi（i=1,…,12）和各因子间非线性交互作xixj（i=1,…,11,j=i＋1,…,12）型的126个可能预报因子。用非线性逐步判别做晴、雨二级判别,然后对雨型样本做逐步回归,得到暴雨的MOS预报方法。检验结果表明：该模型对暴雨有较强的预报能力,可应用于实际预报业务中。