随机分布的小尺度涡对涡旋自组织影响的研究

以往双涡相互作用的动力学一般都在决定性的框架内研究。文中用一个平流方程模式,实施积分时间为30 h的8组试验,分析决定性和随机性共存系统中双涡相互作用和涡旋自组织的问题。随机性通过以下方式引入模式:先用Iwayama方案生成随机分布的小尺度涡,再将这些小尺度涡加入初始场。试验中,初始随机分布小尺度涡的强度参数K分别取0.0、0.4、0.6、0.8和1.0。结果表明,没有小尺度涡的条件下(K=0.0),初始分离的两个β中尺度涡逆时针互旋,其准终态流型是两个分离的涡;引进小尺度涡后,K取0.8、1.0时,初始分离强度相同的两个β中尺度涡,逐渐形成主次之分。主涡将次涡拉伸成为螺旋带,其准终态流型是一个自组织起来的类似于台风环流的涡旋。准终态涡中心的相对涡度值随K值的加大而加大。结果还表明,准终态流型不仅与初始小尺度涡的强度参数有关,而且与初始小尺度涡的分布有关。此外,在相同初始场的情况下,还实施了3类不同边畀条件的试验:第1类,在东西边界取周期条件,在南北边界取固定条件;第2类,在所有边界均取固定条件;第3类,在所有边界均取周期条件。这3类试验的准终态流型相同,都显示出一个类似于台风涡旋的环流。根据这些结果可以初步认为,涡旋自组织的研究从决定性动力学向随机动力学的过渡是值得探索的。     

中小尺度强对流天气的雷达回波图像生成方法

为生成复杂环境下的优质雷达回波图像,减少目标信息缺失现象与相对成像误差,提出基于中小尺度强对流天气的雷达回波图像生成方法。采用可最大限度保留雷达回波特性的傅里叶插值法,形成空间分辨率均匀的雷达回波三维规则网格数据;基于改进变分贝叶斯理论,实现中小尺度对流天气雷达回波图像超分辨重现,生成雷达回波图像。试验结果表明,该方法处理后的中小尺度强对流天气雷达回波范围与原图相似度高,可最大程度留存雷达回波信息,该方法能够生成清晰的雷达回波图像,且不存在目标信息缺失现象,相对成像误差极小。     

天气雷达强回波中心移向移速的精确计算

在天气雷达“平显”上强降水回波中心的移动，是相应的天气系统移动的反映。精确地确定出该中心的移向和移速(即移速矢量)对做短时天气预报具有很重要的意义。然而，若靠“素描图”来确定此移速矢量，不仅环节多、程序麻烦、浪费时间和精力，而且所得结果的精确度也很难保证。     

风廓线雷达回波强度和速度标定问题研究

文章讨论了风廓线雷达标定系统中的两个问题。首先,在风廓线雷达回波强度标定原理的基础上,依据雷达气象方程,分析了发射功率变化和接收机增益变化对回波强度测量精度的影响,提出了通过实时测量每个脉冲重复周期内发射采样脉冲功率和回波功率在数字中频接收机的输出值,改善回波强度测量精度的方法。其次,在风廓线雷达速度标定原理的基础上,分析了速度标定中因I/Q信号的幅度、相位不平衡造成的镜像谱分量,提出了一种基于信号时域统计特性的订正方法,并利用I/Q信号数学模型进行了仿真实验,结果表明,该方法可以有效抑制I/Q信号幅相不平衡产生的镜像谱分量。     

相控阵雷达扫描方式对回波强度测量的影响

有源数字阵列雷达的波束设计非常灵活,可变的波束宽度和多波束模式不仅可以满足不同任务的观测需求,还可有效节约扫描时间,但阵列天线参数随波位改变的特性对相控阵天气雷达回波强度的精确定标提出了挑战。2013年4—6月,中国气象科学研究院与安徽四创电子股份有限公司联合研发的X波段一维有源相控阵天气雷达 (X-PAR) 进行了装配后的首次测试观测。对比该雷达与相同位置的C波段双线偏振雷达 (C-POL) 观测资料发现,X-PAR不同宽度的扫描波束均能取得较合理的观测资料。但由于各模式的雷达方程及其标定方法不尽相同,并受到阵列天线照射体积、展宽波束和发射增益的影响,造成X-PAR回波强度存在一定的测量偏差。结合天线参数分析和实际数据统计将测量偏差订正至±1 dB内,为雷达的进一步调试和改进提供了依据。     

不同边界层方案对台风灿都路径和强度模拟的影响

采用中尺度数值模式WRF3.8.1,以2010年03号台风"灿都"为研究个例,采取控制变量的思想设计YSU、MYJ、QNSE、MYNN2四组不同边界层方案进行模拟试验,通过比较模拟和实况台风路径、MSLP(Minimun sea level pressure)和MSW(Maximum surface wind),发现四组试验的模拟结果与实况都有一定的差异,路径偏差相似,强度均偏弱。总体而言,边界层方案为YSU的试验WRF_YSU模拟效果最佳。对试验WRF_YSU引入雷达观测资料后的同化试验(WRF_YSURD)后发现WRF_YSURD试验对台风强度的模拟结果有显著改善。通过进一步的诊断发现,不同边界层方案及是否进行雷达资料的同化会造成五组模拟试验中台风的散度、涡度及风场等的模拟结果不同,从而造成台风范围内的水汽场不同,进而影响最终的台风强度和路径模拟结果。     

中小尺度对流系统的高分辨率数值模拟近况和未来挑战

随着高速、大容量、并行计算能力的迅速增长和中尺度数值模式的不断完善,近年来不断涌现使用1 km乃至次千米网格距开展中、小尺度对流系统的数值模拟研究。这些数值模拟工作展现出目前观测手段还无法得到的动力学一致的高分辨率气象信息,大大提高了对一些中、小尺度对流系统内部结构和演变的理解。但高分辨率数值模拟的未来发展也面临着不少问题和挑战。首先回顾提高模式分辨率至1 km乃至次千米模拟中、小尺度对流系统的进展,并综述目前在高分辨率数值模拟中的资料同化和物理过程处理方法,同时指出中尺度模式中处理积云对流、大气边界层和辐射过程时值得注意的分辨率"灰色区",然后介绍使用1 km和次千米分辨率模拟中、小尺度对流系统的几篇有代表性的工作。最后讨论高分辨率数值模拟的未来发展和挑战。     

热带气旋强度影响其移动的物理机制

应用无基本气流的无辐射正压模式研究热带气旋强度影响其移动的物理机制，结果表明，（１）弱（强）热带气旋的大度尺β涡旋弱（强）通风气流速度小（大），因而其移速慢（快）（２）弱的与强的热带气旋的大尺度β涡旋的方位位相之差，通风气流方向之差都很小，因此其移向的差别也很小；（３）热带气旋移速振荡和移向摆动的周期与小尺度涡旋活动的周期相接近，在热带气旋内部区域；弱（强）热带气旋的切向风速小（大），小尺度涡旋活     

影响CTL 713C天气雷达回波强度标定误差的因素

通过对CTL713C数字化天气雷达回波标定原理和方法的阐述,从雷达参数的测量、A/D变换及视频积分处理、测试仪器的稳定性及精确度等几方面因素对造成雷达回波强度标定误差进行了分析,分别得出几种情况下可能出现的误差值,对测试环境与人为可能造成的回波强度标定误差进行了说明。给出雷达回波强度标定结果准确性的检验方法,并对雷达回波强度标定工作中的关键问题进行了总结。     

与水平风切变强度不均匀相联系的CISK惯性重力波

在虚拟高度坐标系中, 用一个简单的线性模式初步研究了水平风切变强度不均匀分布对长江流域梅雨锋附近贯穿整个对流层的深厚惯性重力波发生发展的影响。结果表明:水平风切变强度不均匀对CISK惯性重力波不稳定有重要作用。在一般干的层结大气中, 实际可能出现再强的水平风切变的影响也难以使惯性重力波变得不稳定; 只有在积云对流潜热参与, 原为弱稳定条件下, 水平风切变强度不均匀能促使低空急流北侧不稳定扰动的发生发展。而水平风切变强度不均匀对不稳定贡献最大的区域是梅雨锋南侧的急流轴附近。     

一种预报冷锋移速和强度变化的方法

在运用天气形势分析,判断将有某类冷锋影响我省时,为进一步定量的判断预报冷锋移速和强度变化,可采用850mb流场能量图(简称流能图)为基础,来进行判断和预报。经初步实践证明,其效果是较好的。     

对一次切变线大暴雨的多普勒雷达回波特征的分析

利用荆州市气象局可移动式C波段多普勒天气雷达回波强度场资料和速度场资料，对2002年7月22～23日发生在荆州市的一次切变线大暴雨的天气形势、多普勒雷达回波特征进行了初步分析。结果表明：利用多普勒雷达回波的强度场和速度场资料不仅能较好地判断暴雨的发生、发展，还能较好地分析暴雨形式下的空间风场结构，为暴雨的预报提供极为有利的依据。     

影响CTL-713C天气雷达回波强度标定误差的因素

通过对CTL-713C数字化天气雷达回波标定原理和方法的阐述,从雷达参数的测量、A/D变换及视频积分处理、测试仪器的稳定性及精确度等几方面因素对造成雷达回波强度标定误差进行了分析,分别得出几种情况下可能出现的误差值,对测试环境与人为可能造成的回波强度标定误差进行了说明.给出雷达回波强度标定结果准确性的检验方法,并对雷达回波强度标定工作中的关键问题进行了总结.     

盐城一次龙卷、短时强降水的地面中尺度分析和雷达回波特征

利用地面加密自动站和多普勒天气雷达资料,对2006年7月3日发生在盐城的龙卷和短时强降水等强对流天气过程进行了详细分析。结果表明：此次强对流天气发生的天气背景是江淮梅雨期暴雨形势,即高空东移的西风槽、中低空西南急流以及强烈的对流不稳定。地面中尺度涡旋的发展、维持为强对流天气的产生提供了持续强劲的上升运动;龙卷发生在非超级单体风暴中低层反射率因子梯度区上,在平均径向速度图上出现了明显的小尺度涡旋特征。另外,西太平洋副热带高压和赤道辐合带上活动的3个热带系统为短时强降水提供了超常的充沛水汽,短时特大暴雨发生在中低空急流增强到最强并开始减弱的时段内,与大于50dBZ的强回波面积的变化关系密切。     

登陆广东台风的路径、强度和移速特征与广州降水关系分析

本文在分析１９９９年登陆广东台风＊的路径、登陆点、强度、移速等特点与广州降水关系的基础上,与历史相似个例进行比较,进一步探讨影响广州台风的路径趋势、强度、移速及其变化特征,归纳出台风降水预报指标。１ 影响广州市台风的有关定义１．１ 台风路径定义 本文把登陆广东的台风分为三类：登陆饶平～惠来称东路;登陆陆丰～台山称中路;登陆阳江～徐闻称西路。１．２ 雨型定义 对广州市区和四郊县市５个气象站的降水量资料进行分型,作为广州市降水强度的表征量（简称雨型）,其代码（雨级）见表１。１．３ 台风影响程度定义 台风登…     

两个移速快、强度强、路径相似的台风过程分析

0814强台风"HAGUPIT"和9615台风"SALLY"具有移速快、强度强、路径相似的特点,通过分析得出,500 hPa不断加强的大陆副热带高压,南侧偏东引导气流加强,使热带气旋移速不断加快,而且与热带气旋同向移动增强的副热带高压,使其移速更快。越赤道气流增强和维持,给热带气旋不断输送能量,对流层高层强辐散,弱纬向风垂直切变都有利于热带气旋显著加强和维持。     

斜压大气中环流非对称结构与台风移速关系的数值研究

采用4层准地转斜压模式,在无环境气流的情况下,进行了两次数值试验,研究了台风环流不同方位、不同半径处的非对称程度与其中心移速的关系,以及不同层次台风环流的非对称结构与台风移速的相关性。结果表明:(1)距台风环流中心100～300kｍ的东-西向和东北-西南向非对称程度与其东西向移速有稳定的强负相关,200～500kｍ的东南一西北向非对称程度与其南北向移速有稳定的强正相关。(2)模式最下层环流的非对称结构与台风移速的关系最密切。在该层,距中心100～400kｍ的东-西向和东北-西南向非对称程度与台风沿东西向移速密切相关,100kｍ以外的东南一西北向非对称程度与台风沿南北向移速密切相关。     

CINRAD/SA&SB回波强度定标故障的诊断分析和解决方法

根据CIRAD/SA、SB雷达接收机特点,论述了回波强度定标相关的接收机测试通道、信号主通道以及发射机测试信号流程。根据多年天气雷达技术保障经验,详细论述了回波强度定标故障的诊断分析方法,总结出回波强度定标故障诊断流程,并列举了根据诊断分析方法和诊断流程,排除了由接收机测试通道、信号主通道、发射机射频泄露信号引起的回波强度定标故障的三个典型个例。体现了故障诊断流程在新一代天气雷达技术保障的重要作用,为新一代天气雷达技术保障提供借鉴。