91年夏一次梅雨锋暴雨过程数值模拟结果有关结构的诊断研究

本文利用ＭＭ４模式对９１年６月３０日－７月２日暴雨天气过程进行了数值模拟，并对模拟结果进行了诊断分析着重研究了高低空急流对强降水的影响。发现当降水区位于高空急流入口区的南侧和代空急流出口区的北侧时，极晚拉生强对流面出现暴雨，而这种相对位置的配置则与高空急流分裂为南北两支有关。     

南海海平面高度年循环的特征

根据 ＴＯＰＥＸ／ ＰＯＳＥＩＤＯＮ－ＥＲＳ高度计提供的海平面高度异常资料和并行海洋气候模式（ＰＯＣＭ）模拟海平面高度资料，分析了南海海平面高度年循环特征。结果表明：ｌ月，３月和５月海平面高度的异常值分别与７月，９月，１１月的异常值相反。ｌ月（７月），深水海区与吕宋海峡的海平面高度为负（正）异常，在大部分陆架区和南海的西和南部，海平面高度为正（负）异常。在３月（９月），除海平面高度异常的量级已减少，且较小的ＳＳＨ正异常（负异常）出现在南海的中部以外，海平面高度异常的分布型与 １月（７月）类似； ＳＳＨ的年循环的最大振幅出现在吕宋岛的西北海域；风的季节变化是南海ＳＳＨ季节变化的主要原因。     

青藏高原背风坡地形对西南涡过程影响的数值试验

在一个有三重水平结构的台风数值模式基础上，发展了一个能考虑青藏高原及其背风坡不同尺度地形的数值模式，用于９８１年７月１２日２０：００￣７月１４日２０：００西南涡个例的数值研究。模式中设计了全地形、１／３地形和无地形三种方案。对比试验结果表明：全地形对西南涡的移动和发展、形状和范围均能较成功地模拟，降低地形或无地形时，模拟则不成功。全地形时急流轴为偏北方向，而在１／３地形或无地形时，急流走向为偏东方     

一次黄河暴雨的不同尺度系统相互作用的数值试验

利用张玉玲等人的１０层有限区域细网络模式，模拟了１９８２年７月３０日黄河三花间的暴雨过程，并用该模式作了减弱大尺度高低空急流的数值试验，结果发现高低空急流在暴雨区耦合得很好，但在同一暴雨过程中的不同区域，高低空急流对暴雨有各自不同的主导作用，对这次暴雨过程而言，低空急流更重要，天气尺度低空急流与冷空气的相互作用激发了次天气尺度能量锋区的发展与暴雨的发生，次天气尺度扰动又通过暴雨的凝结反馈，促使天气     

海陆对比和地形分布对气候影响的数值模拟

本文利用ｐ－σ混合座标系球带模式，模拟了海陆对比和地形分布对气候特征的影响。文中首先讨论了模式模拟场的统计特征，表明模式的性能稳定，在相同的海陆对比和地形分布时，７个月平均气候态彼此接近，其方差比初始场的还要小。然后，着重讨论了气候模拟场中海陆对比和地形分布的作用，指出海陆对比和地形分布主要通过热力作用影响大气，并且前者比后者对大尺度气候模拟场的影响更大。     

江淮流域旱涝年份准定常行星波分布与平均纬向风速的差异

利用欧洲数值预报中心1980—1989年6—8月资料，讨论了80年代江淮流域夏季旱涝年份亚洲地区平均纬向风速和准定常行星波分布的差异。旱年类与涝年类相比，热带东风急流强度偏强，纬度位置偏南；副热带急流强度相近，位置偏北。旱年（涝年）类的夏季准定常行星波的分布反映了菲律宾周围水域上空和青藏高原地面的热源均为偏强（弱）的异常外源强迫的结果。二者的主要差异表明，在中高纬度振幅大值区，旱年类纬度位置较涝年类偏北几个纬度。厄尔尼诺与反厄尔尼诺年份之间，准定常行星波各纬向波数的振幅距平分布基本上具有完全相反的型式，亚     

中国地区对流层臭氧变化和分布的数值研究

利用三维中尺度非静力模式ＭＭ５和化学模式,对１９９４年８月１６～１８日,１９９５年１月７～９日冬夏两个不同时期中国大陆大气对流层臭氧及其前体物质的分布进行了数值模拟。同时深入地分析了青藏高原地区夏季对流层臭氧的分布。模拟结果地面臭氧和ＮＯｘ的分布与观测结果基本一致,人类活动和光化过程是决定地面臭氧和ＮＯｘ的主要因子。对流层臭氧浓度的分布与气流的辐合辐散存在较好的对应关系,辐合区臭氧浓度较高,辐散区臭氧浓度较低。夏季,青藏高原中低空存在很强的辐合气流,使周边臭氧向高原辐合;而高原高空,受南亚高压控制存在很强的反气旋环流,臭氧由高原向周边辐散。冬季,受西风气流控制,臭氧分布表征大尺度特征。西风急流区臭氧浓度偏低,而急流两侧臭氧浓度偏高。     

中国西北夏季降水的EOF分析及其与500hPa高度场的关系

本利用我国１１０°Ｅ以西的１４０个台站７－９月月降水量及５００ｈＰａ１０°×５°网格点资料（１９６０－１９９０年），与７－９月月降水量分别进行ＥＯＦ分解，并与５００ｈＰａ高度场进行了对比。结果发现：７－９月月降水量第一特征向量在青藏高原东北侧有一高值中心，该中心与有关学计算的信噪比高值中心和准３年周期显的区域一致（均指降水量）；７－８月月降水量第一特征向量与５００ｈＰａ高度场在２０°－４０°     

FGOALS模式对梅雨期东亚副热带西风急流变化特征的模拟

中国科学院大气物理研究所参与CMIP5项目的海—陆—气耦合气候系统模式（FGOALS）,能较好地模拟东亚副热带西风急流时空变化特征。FGOALS模式输出的1960~2005年风场再现了梅雨期东亚副热带西风急流气候态的三维结构,模拟出以120°E为界的急流海陆分布型,与NCEP/NCAR再分析资料风场空间分布一致,但FGOALS模式模拟的急流中心强度偏弱、位置偏北偏西。FGOALS模式也模拟出了ENSO年际演变过程中的海陆空间分布型,但对ENSO背景下西风急流强度、位置和形态演变过程的模拟与NCEP/NCAR再分析资料存在较大差异。基于热成风原理、地转风关系和波活动通量等研究了模式模拟急流位置和强度偏差产生的可能原因:FGOALS模式模拟的青藏高原加热效应偏弱、低纬度对流活动偏弱,导致对流层中上层上升运动偏弱和潜热加热减弱,使得中低纬度对流层中上层温度出现冷偏差、南亚高压偏弱,温度经向梯度和南亚高压北侧气压梯度力偏弱以及大气内部动力作用偏弱,从而造成急流中心强度和位置出现偏差。梅雨期西风急流空间分布型与长江中下游强降水落区有着密切联系,FGOALS模式模拟的西风急流中心强度偏弱和位置偏北偏西,模式输出的长江中下游地区降水量与观测值相比偏少。此外,FGOALS模式对ENSO背景下大气环流异常的模拟有待改善。     

“94·7"北京大暴雨形势分析

１９９４年７月１２－１３日北京地区的大暴雨是西风槽、副热带高压及台风低压共同作用的结果，在西风槽与台风低压的相互作用中，低空东南急流提供了充分的动力、热力和水汽条件，作用更加显。     

对流边界层中的一个双高斯型PDF扩散模式

对流边界层（ＣＢＬ）中的污染扩散是非高斯型的。本文在下列三个假设下建立了双高斯型几率分布函数（ＰＤＦ）模式：１．对流边界层任一确定高度铅直速度Ｗ的几率分布函数ｐｗ由两个高斯分布迭加而成；２．从污染源释放的粒子具有源高的铅直速度几率分布，且其轨迹是线性的；３．粒子在地面的反射为全反射，在混合层高度Ｚｉ为全反射或有部分吸收。然后分析了三个高度上铅直速度Ｗ的一些统计特征量，比较了由ＰＤＦ模式计算的横风向积分浓度和Ｌａｍｂ的数值模拟［１－３］，Ｄｅａｒｄｏｒｆｆ的水槽模拟［４－６］结果，并用美国ＣＯＮＤＯＲＳ计划的外场试验资料［７］对ＰＤＦ模式进行了验证，结果均相当一致。     

7月中低纬地区流场的模拟特征

利用ｐ－σ混合坐标系原始方程５层球带模式，对７月中低纬流进行数值模拟，重点分析近地面流场，经圈环流、纬向风随高度的变化及越赤道气流的模拟特征，结果表明，季风区和非季风区的经圈环流及纬向风的垂直分布，存在着明显的差异，并能清楚地看到海陆热力差异对大气环流的影响。     

中国东南部冬季连降水日天气与低纬度及南半球高层环流的关系

分析了１９８４－１９８５年中国东南部连降水日与连晴日天气和低纬度与南半球高层环流间的联系。发出除了散度场有利于连降水日天气外，南支急流区低值系统与连降水日天气也有关。这可从高层经向分布及涡动动、热量分布等环流及低层高度场分布特征证实它们对东亚副热带急流及锋区的加强北移起推动作用。     

大气环流模式IAP AGCM4.0对东亚高空副热带西风急流的模拟及偏差原因分析

基于中国科学院大气物理所大气环流模式IAP AGCM4.0总共30年(1979~2008年)的AMIP(大气环流模式比较计划)数值模拟试验结果,评估了模式对东亚高空副热带西风急流的模拟能力,分析了模式模拟偏差的可能原因,以及不同对流参数化方案对模拟结果的影响。结果表明,IAP AGCM4.0可以较好地模拟出东亚高空副热带西风急流冬季和夏季的空间结构及其季节变化特征;与JRA-25再分析资料相比,模式模拟的急流强度总体偏弱;就急流位置而言,模式模拟的急流位置冬季略偏南,夏季则相对偏北;模式可以较好地模拟出夏季西风急流的季节内演变特征,包括夏季西风急流位置逐月北跳的特征,只是模式模拟的逐月西风急流位置仍偏北。夏季200 h Pa纬向风EOF分解结果表明,模式模拟和再分析资料的EOF第一模态空间型态较为接近,均反映了西风急流的年际变化特征,但两者的时间系数相关较小,表明模式对西风急流南北位置年际变化的模拟偏差较大。针对模式模拟的地表感热通量及对流层中上层经向温度差(MTD)的分析结果表明,模式对阿拉伯半岛东南部、阿拉伯海西北部及印度北部的地表感热通量的模拟存在偏差,影响到对流层中高层温度场、高度场的模拟,使得IAP AGCM4.0模拟的MTD强度较再分析资料相对偏弱,MTD变化最大的区域位置相对偏北,且模式模拟的MTD年际变化与再分析资料相比也有较大偏差,从而造成模式对西风急流模拟的偏差。此外,不同积云对流参数化方案也可影响对流层中上层经向温度差的模拟,进而影响模式对东亚高空副热带西风急流的模拟。     

京、津、冀累年月平均5cm地温场的估算

采用两种方法，对河北、北京及天津地区１月、４月、７月和１０月累年平均５ｃｍ地温场进行了估算。一是采用以纬度、经度和海拔高度为因子的多元线性回归模型进行估算；二是利用Ｋｒｉｇｉｎｇ最优内插法对所选站点实测地温资料进行内插估算。结果表明，以地理位置坐标为因子的多元线性回归估算模型的剩余标准差为０．４－０．７℃，Ｋｒｉｇｉｎｇ内插估算的剩余标准差为０．２—０．３℃。此外，回归分析表明，各月累年平均５ｃｍ地温随纬度、经度和海拔高度值的增加而降低。纬度每增加１°地温下降０．２—０．８℃，夏季地温随纬度变化不明显；经度值每增加１°地温下降０．３—０．７℃；海拔高度每升高１００ｍ地温下降０．５—０．７℃。     

三维强风暴动力-电耦合数值模拟研究--模式的初步检验

利用文献「１」所发展的三维强风暴动力－电耦合模式对ＣＣＯＰＥ（Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｖｅ Ｃｏｎｖ－ｅｃｔｉｖｅＰｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ,１９８１）计划中７月１９日的一次强雷暴过程进行了模拟检验,并对雷暴云宏观和微观两个方面实测和模拟值进行了对比。通过分析表明,该模式基本能反映出雷暴云在各发展阶段上动力、微物理和电学特征的时空演变规律,模拟结果与实际观测结果较为接近。     

高分辨嵌套区域气候模式对我国中、东部地区夏季气候的数值模拟

利用引进的ＮＣＡＲ＿ＲｅｇＣＭ２模式在较高分辨率情况下,对我国东部地区夏季气候状况进行了数值模拟。结果表明,模式能够较真实地再现我国东部 地区夏季气候的基本状况。模拟的海平面气压场、５００ｈＰａ高度场、地表温度场以及对流层高、低层风场等的分布形式,都与实测场比较一致。并且较好地模拟出了７月中旬副热带的北跳。模式模拟的夏季降水场分布形式也与观测结果一致。高、低值中心等对应较好,不足之处是模拟中心值测     

多模式对美国中部草原大气边界层模拟的对比分析

利用DICE试验的4个大气模式(UM、GEM、LMD和WRF)模拟结果,结合探空资料,对比分析了不同模式对1999年10月23—26日美国中部草原白天对流边界层和夜间稳定边界层的模拟效果。结果表明:对于白天对流边界层,不同模式之间存在明显差异,这与各自的边界层参数化方案密切相关。其中,UM和LMD模式中,边界层和自由大气之间强的卷夹作用导致了偏强的湍流混合,进而使模拟的混合层高度高于观测值;GEM模式模拟的白天湍流混合偏弱,边界层为不稳定的大气层结,且模拟的风速在边界层中随高度基本呈递增趋势,但与观测值差异较大;所有模式中WRF模式模拟效果最佳,成功模拟出24日边界层与自由大气之间的水汽干层和低风速区。对于夜间稳定边界层,不同模式之间差异较小。其中,UM和GEM模式模拟的24、25日夜间低空急流偏弱,而LMD和WRF模式模拟的夜间低空急流更接近实况。     

南半球冬季双西风急流及数值模拟

基于NCEP/NCAR再分析资料研究了南半球冬季双西风急流现象,指出它发生在600～100hPa的南太平洋上空,其中副热带急流中心位于27.5°S,且在200hPa层风速达到极大值;高纬度急流中心位于60°S,风速随高度增加而增加。在此基础上,利用IAP 9L AGCM（大气物理研究所9层大气环流模式）对双西风急流现象进行了数值模拟。结果表明,该模式很好地再现了双西风急流现象,并成功地模拟出副热带急流的位置、强度以及最大风速的垂直中心层次。对极区急流强度的模拟也比较接近实况,但位置偏南。但模式对40～50°S之间南太平洋风速极小值中心强度的模拟略低于再分析资料。此外,模式对平流层上层单急流位置的模拟与观测结果有较大差异。     

纯积去降水与积层混合去降水加热剖面的差异

文章对１９９１年７月吉林省连续出现的两次较大的、不同性质的降水过程进行了诊断分析与数值模拟，分析发现，７月２０日的在暖区中发展起来的中尺度对流复合体纯积云暴雨过程，其视热源（Ｑ１）的垂直剖面呈双峰状；７月２１－２２日，在稳定的气旋降水中嵌有中尺度积云对流降水，其视热源剖面峰值较低，位于５５０ｈＰａ左右，模拟结果表明，在不同的天气系统中积去加热剖面的峰值高度是不同的，而这一差异对大尺度环境流场的反馈