草原垦荒行星边界层的数值研究

本文主要用修改的Nickerson等(1986)提出的中尺度模式,研究了在我国北方(49°19′N,119°55′E)草原开垦地所形成的行星边界层。其基本结果是:1)正午开垦地的“热岛”强度达4—6℃。下垫面的热力扰动可达700m高度,而对流扰动可达行星边界层顶,对流速度为1-2cm·s~(-1);2)一旦草原被大范围开垦,其边界层气候就会朝干热方向演变;3)灌溉可以减轻开垦地的“热岛”强度和旱情,但不能阻止气候的干热化过程,4)行星边界层内局地环流的方向在一昼夜内保持不变,即低层150—200m高度以下的气流由草原吹向开垦地,风速达2m·s~(-1)左右,上层为返回气流,速度略小于下层。草原上的湿气流在水平方向伸入开垦地可达30-50km。     

赤道带边界层结构的数值研究

在气压随纬度的不同分布条件下,数值求解了二维赤道带大气边界层非线性运动方程组,得到了不同气压分布下赤道带边界层运动特征,显示了平流的重要作用。在赤道带存在低压槽或气压单调随纬度增加而减少的情况下,都得出在赤道附近某纬度有一相应于赤道辐合带(ITCZ)的垂直运动大值集中区域存在,克服了前人用临界纬度机制解释边界层大抽吸速度时略去重要的非线性项的处理上的困难。     

小尺度深凹地形PBL结构的数值模拟研究

本大建立了一个针对小尺度深凹地形（深凹露天矿）使用的三维非静力的诊断模式。模式中采用能量（E－）闭合方案，取细网络，具有甚高的空间分辨率。利用该模式充分分析了露天矿边界层的结构特征。数值试验的结果表明．初始地面风速，初始的风速垂直切变，露天矿的采深及边坡用的大小等因素对复环流有较大影响。     

A DYNAMICAL STUDY OF THE FLOW FIELD IN THE PBL OVER LARGE-SCALE TOPOGRAPHY

In this paper, the eddy coefficient and the treatment for dividing layers of Estoque's numerical model in modernPBL dynamics have been applied to derive order-zero and order-one analytic solutions over large-scale topography,the solutions are used to obtain the divergence and vertical velocity, improving the previous results.     

移动性热岛边界层特征的数值研究

用二维非静力完全弹性的中－γ尺度数值模式模拟了移动性热岛的大气边界层特征。试验中，热岛移速取为４ｍ·ｓ＾－１，热岛强度取△θｇ＝６０Ｋ和３０Ｋ两种。△θｇ＝６０Ｋ时，在热岛后方出现了强烈的垂直运动并形成了水平尺度为３－５ｋｍ的局地环流，最大上升速度１００ｃｍ·ｓ＾－１，出现在低层３００－４００ｍ高度；△θｇ＝３０Ｋ时，移动热岛的边界效应比前大为减弱，且不再出现闭合的局地环流。     

A THREE-DIMENSIONAL NUMERICAL STUDY ON DENSE FOG OVER MOUNTAINOUS AREAS

Using the non-hydrostatic meso-scale model MM5v3, dense fog that occurred from March 7 to March 8, 2001 over the Mts. Nanling area was studied. With integrated field experiments and observations, the occurrence, development and lift mechanism of fog were analyzed. The results indicate that before the coming of stratiform clouds, southerly warm and wet air ascended along mountainside and cooling condensation formed mountain fog. Then fog was formed by the stratiform on cloud-contacting mountaintop. A front inversion layer accelerated the development and extended the duration of the lower cloud and fog. The intensity, occurrence time, mass content and the variation of temperature and relative humidity of the fog agreed with those of the observation. It showed that the meso-scale model has the potential to forecast mountain fog.     

复杂下垫面地域边界层结构的三维细网格数值模拟

建立了一个可供复杂下垫面地域使用的非静力的三维细网格边界层模式，就复杂下垫面条件下的边界层结构和湍流特征作了以实例为对照的数值模拟试验，模式采用能量闭合方案，舍弃了静力近似。以实测资料为初台输入，同时还做了一些数值试验，分别获得了采用静力与非静力模式和不同闭合方案对ＰＢＬ模型的结果。     

青藏高原东北侧干旱的数值试验

用谱方法（Ｔ４２）求解半球球面无辐散正压涡度方程,采用实际的干旱环流资料,分别在有地形和无地形的情况下,求出其对应的干旱环流型的强迫场,模拟了在强迫场的作用下干旱环流的形成、维持情况及在强迫场消失后干旱环流型的崩溃情况。结果表明：（１）强迫场在干旱环流型的形成、维持及崩溃过程中起重要作用;（２）青藏高原的存在使其东北侧干旱形成和崩溃均加快。     

低纬环流系统对江淮梅雨暴雨影响的数值模拟

利用有限区域细网格模式与Ｔ４２Ｌ９谱模式进行三维嵌套，对１９９１年７月１０－１１日０８时江淮梅雨暴雨过程作了数值模拟，探讨了低纬环流系统和由其形成的水汽输送通道对江淮梅雨的影响。结果表明：孟加拉湾水汽源地及其西南季风水汽输送通道的贡献大于南海水汽源地及其东南季风水汽输送通道；两个水汽源同时存在，对江淮梅雨暴雨引起非线性叠加增强；台风环流和季风低压环流强度的变化对江淮梅雨暴雨有重要作用。     

青藏高原冬春积雪影响南海季风爆发的数值研究

采用NCAR CAM3.0大气环流模式,研究了冬春季青藏高原积雪异常对南海夏季风爆发的可能影响机制.通过比较多雪年与少雪年试验中的热力场、环流场季节演变的差异得出,多雪年青藏高原感热加热偏弱、高原纬度的中上层大气温度偏低,导致大尺度经向温度梯度反转时间偏晚；同时,青藏高原感热加热偏弱将不利于Hadley环流的季节转换,使得中南半岛上空的下沉异常气流维持时间较长、副高在孟加拉湾断裂的时间偏晚、中南半岛对流爆发偏晚、中南半岛地表温度下降时间偏晚,从而造成中南半岛与南海局地纬向温度梯度反转时间也偏晚.在上述大尺度经向温度梯度以及中南半岛与南海局地纬向温度梯度的共同作用下,多雪年南海季风爆发偏晚.     

NUMERICAL SIMULATION STUDY OF THE OCCURRENCE AND DEVELOPMENT OF A MID-TROPOSPHERIC CYCLONE OVER THE SOUTH CHINA SEA

In this paper,the processes of the occurrence and development of a mid-tropospheric cyclone (MTC hereinafter)over the South China Sea are successfully simulated,adopting the convective heating profile calculated from the ana-lysed data.And a series of numerical experiments show that the convective heating rate, especially its vertical profile,plays a key role in the occurrence,development and maintenance of the MTC.When there is highly concentratedconvective heating in middle layer(400—450hPa),the MTC could occur and maintain for longer time.And the key tosuccessfully predict the MTC by numerical model is to correctly specify the convective heating profile in the model.     

一次山地浓雾的三维数值研究

利用非静力平衡中尺度数值模式MM5v3对发生在2001年3月7—8日的南岭山地浓雾进行数值研究,结合外场综合观测资料,分析浓雾的发生、发展和消散机制。结果表明,在大范围的主体层状云系到来之前,低层的偏南暖湿气流沿山坡爬升冷却凝结形成爬坡雾,提早了地面浓雾出现的时间;大范围层状云系在山头接地形成了地面的浓雾。随后锋面逆温促进了低云和浓雾的长期维持与发展。模拟雾的强度、出现时间、含水量和温度、湿度随时间的演变与实测基本吻合。表明了中尺度模式预报山地浓雾的潜在能力。     

环流非对称结构与台风移速关系的数值研究

利用准地转正压模式,在无环境气流的情况下,对初始轴对称和非轴对称理想台风实施两组共13个数值试验,研究台风环流不同区域的非对称性与其移速的关系。结果表明：（1）台风环流某些区域的非对称性与其移速有稳定的强相关,如,大风半径外围50～100KM附近东—西向东北—西南向的非对称性;（2）大风半径的位角,使台风外围环流的非对称性与其移速相关增强,而最大风速和初始非对称方位用的变化对上述相关性几乎没有影响。     

1984年南海夏季风经向环流强迫因子的诊断分析

1985年5月广东省的中、南部和西南部出现较为严重的暴雨洪涝灾害。利用美国国家大气研究中心和宾西法尼亚州大学联合研制的中尺度模式(MM5)成功地模拟了该月的华南气候，并通过敏感性试验研究了南海海温异常增暖对华南天气气候的影响。结果表明，海面温度的异常增暖改变了海面与行星边界层大气之间的能量交换过程，即增加了由海面向上输送的潜热通量和感热通量，从而引起南海及其附近地区对流层下部的月平均气温升高，气柱不稳定度增大；并在对流层下(上)部产生一个附加的差值气旋(反气旋)性环流。大气环流结构的这些改变对1998年5月广东中南部和西南部的洪涝有重要的影响。     

华南暖区降水数值预报的初值同化试验

为了了解初值场对华南短时临近降水预报的影响,文中利用GRAPES区域中尺度模式,针对华南一次暖区暴雨过程分别进行控制试验、同化地面探空资料、nudging雨水资料和同化雷达径向风等四个模拟试验。分析结果表明：(1) 同化地面探空资料有助于改善24小时的降水落区及其量级;(2) nudging雨水资料对临近降水预报有积极影响;(3) 同化雷达径向风能使24小时的降水落区、量级得到明显的提升。这些结论为下一步的华南地区短时临近降水预报研究提供了重要的技术参考。     

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。     

中尺度数值预报模式初边值作用的试验研究

通过一次影响华南地区的锋面降水过程实例，进行了静力与非静力中尺度模式、不同驱动模式、不同初边值组合、不同边值更新周期、不同起报时次等27组对比试验。较全面细致地从不同侧面分析讨论了初、边值对中尺度模式的影响规律及特点，得出了一些有学术和应用价值的结论。如中尺度模式预报的总体趋势决定于其驱动模式，初值仅显著影响中尺度模式大约前10小时的预报，以后的预报趋势则主要决定于边值的信息；边值对模式内区的影响主要通过各种时间尺度天气信息(天气波动)的传播和移动来实现；土壤含水量等模式外参量初值可影响较长时效的预报；模式通过边界只能引入大于等于边值更新周期4倍的时间尺度的信息，更快的信息则被过滤掉；等等。其中一些结论对今后发展中尺度数值预报及其资料同化具有参考价值。     

EXPERIMENTAL STUDY OF THE ROLE OF INITIAL AND BOUNDARY CONDITIONS IN MESOSCALE NUMERICAL WEATHER PREDICTION

~~EXPERIMENTAL STUDY OF THE ROLE OF INITIAL AND BOUNDARY CONDITIONS IN MESOSCALE NUMERICAL WEATHER PREDICTION@闫敬华$Guangzhou Institute of Tropical & Marine Meteorology, CMA, Guangzhou 510080 China @Detlev Majewski$Duetscher Wetterdinst, Offenbach, Germany~~National Project "973" (Research on Heavy Rain in China) and BMBF of Germany (WTZ- Project CHN01/106)…     

双台风相互作用的数值研究

无基本气流的情况下，应用无辐散正压模式对初始呈西北-东南等方位的双台风相互作用进行数值研究，探讨了非对称理论在双台风相互作用中的应用。试验结果表明：双台风的运动特征能够运用非对称理论进行解释；非对称流函数场中，通风气流分别控制着双台风的移动，同时双台风的移动对其对应的非对称结构具有反作用。试验还表明，台风非对称结构内小尺度涡旋的强度及其绕台风中心逆时针旋转的快慢与台风路径的摆动关系密切：模式可以模拟出台风逆时针打转、“蛇形”摆动等异常移动路径。