广义系统的整体演化和天气预测

引　言　　陆士嘉先生说：“流体怕搓,一搓就搓出了涡”。大气作为流体的一种形式,更怕“搓”。大气怎么被“搓”？本文从“广义系统”整体演变的观点出发,通过传统的描述流体运动非线性方程的Ｃａｕｃｈｙ问题来论述大气运动随时间演化的逆向转变（溃变）问题。且以此来探索大气运动的转折性变化的物理成因,以及与大气非均匀演变紧密相关的大气涡旋运动。最后讨论预测问题,以及大气涡旋运动在强对流和强降水天气预测中的应用。目前,理论研究为追求定量可比性而与实际应用之间在相当程度上脱离了联系,并且被喻为“脱离生产,脱离实际…     

吕梁地区沙尘天气分析及预测

利用吕梁地区13个县（市）1993年至2002年2月～5月的沙尘天气统计资料；分析了吕梁地区沙尘天气的成因并提出了预测方法及防治对策。     

大型化工企业大气污染天气动态预测系统的研究

大型化工企业的大型污染不仅与其生产装置的排污量有关，而且与该地区的天气、气候条件有关。为有效地控制和减轻污染，探求该地区大气污染与气象条件的定量关系，从而用天气动态来预测未来的污染状况是目前较经济的方法，据此我们对南京市大厂区的南化地区大气污染预测进行了研究。     

有利的人工增雨天气过程预测系统

利用实时资料和数值预报产品,建立了有利人工增雨天气过程预测系统.预测系统采用VB 6.0设计编程,模拟预报员的天气分析思路,自动判定天气过程,显示资料分析结果.     

多尺度天气分析理论和应用Ⅰ:基本原理和天气系统的本质

根据大气运动和结构的多尺度特征,提出了大气微团的多重结构模型,认为大气由不同尺度的微团以多重结构的形式组成,即大尺度微团由若干较小尺度的亚微团构成,而亚微团又由更小的微团组成.利用Navier-Stokes方程推导出亚微团的相对运动方程,在背景场处于平衡状态下推导出亚微团运动方程的平衡形式,发现该方程与电磁学的基本方程具有相同形式,并将大气轻、重两种微团与正、负离子进行了类比.根据推导出的方程对天气系统的发生、发展进行了研究,认为天气系统是由于亚微团在环境场作用下发生分离并在环境场的作用下重新组合而形成的,这一过程在初始扰动的作用下开始,在正反馈过程中不断加强并最终达到一种平衡状态;而轻、重两种亚微团之间的引力是天气系统减弱和消亡的重要原因.利用亚微团运动方程和对微团扰动速度的自转分析,推导出天气系统的诊断方程,并利用该方程对大气环境场的分布与天气系统发生的相互关系进行了诊断分析,结果表明,环境场风速的快速变化、高低空急流附近的动能梯度、环境涡度的正值区以及强风速垂直变化等因素对天气系统的形成十分有利.     

江苏省强对流天气短时预报系统

短时预报的重点是中尺度系统所反映的强对流天气,针对这种天气的特点,为解决定点、定时、定量预报和快速传递的要求,我们研制了“江苏省强对流天气短时预报系统”,其设计思想是将探测、预报、通讯和服务作为一个技术总体来考虑,在现有的气象技术设备条件下,和以往积累的大量短时预报经验基础上,应用计算机技术,建立了多个功能模块和分系统,最后组合成一个业务系统。这既符合我国的国情和技术发展的现状,又具有一定的预报水平和业务化能力。在业务中投入试验证明该系统既实用又具有速度快、操作简便、预报结论客观化的特点,是省级气象台预报业务现代化的重要组成部分。     

相对广义温度平流在强对流天气分析和预报中的应用

利用１９９４年４月６－７日发生在鄂、赣、皖交界地区的强风暴过程和８次历史个例，对其前一日资料作了温度平流和广义温度平流的计算分析。分析指出：广义温度平流上下层之差的负值中心附近是未来较强对流天气最可能出现的地区。     

我国重大天气灾害形成机理和预测理论研究

2003年12月顺利通过国家验收的国家重点基础研究发展规划项目“我国重大气候和天气灾害形成机理与预测理论研究”第2部分“我国重大天气灾害形成机理和预测理论研究”取得如下重大研究成果与进展：     

有利的人工增雨天气过程预测系统

利用实时资料和数值预报产品，建立了有利人工增雨天气过程预测系统。预测系统采用VB6．0设计编程，模拟预报员的天气分析思路，自动判定天气过程，显示资料分析结果。     

天气概率预报

过去,我国从中央到地方各级气象台站对外服务的天气预报,都是以“今天夜间晴转多云,明天白天多云转阴有小雨”等这样的定性形式发布的。以这种形式发布的天气预报给用户造成的印象是,气象部门在制作上述预报时有充分的信心,百分之百的把握。所以往往当预报和实况出入...     

次天气尺度系统中的非地转运动和广义平衡模式

研究了宏观准静力的次天气尺度系统中非地转运动的机理.较以往更具体地揭露了在全运动的时间尺度远大于惯性重力波的前提下,各类强迫因子与非地转运动的旋转分量及辐散分量的关系.并证明上述“慢变化”前提在各种常见情况甚至包括几类熟见的强系统情况下都能满足.除了众所周知,强的准二维系统可允许传统形式的Rossby数R0≡U/f0L≈○(1)以外,这里还证明水平尺度小但铅直方向深厚,并包容着强对流云群团的系统恰恰能容忍特别强的非绝热而保持慢变化.相应地,其中辐散运动可以只比旋转运动小“半个量级”.突破了迄今各类过滤模式对辐散运动的过严限制.在能满足慢演变的条件下,非地转高频波振幅总可被自然、及时地控制在可忽略的水平上,这表明慢演变与准平衡的一致性.按照严谨的尺度分析,在上述讨论的过程中顺势导出一个“广义平衡模式”.方程中含有强迫场的一阶时间导数项.虽然容许强非绝热和放宽对辐散风的限制,却能以最大限度(这个限度是固有的)的精确性描述滤除高频波的慢演变.这个模式必须屏弃“主导气流”与“次级气流”的区分,包含了一个辐散风倾向的诊断方程.此模式可能特别有助于加深夏季副热带潮湿地区次天气尺度强降水系统的机理诊断.     

灾害天气精细数值预报系统及短期气候集合预测研究

2007年,"十一五"国家科技支撑计划重点项目"灾害天气精细数值预报及短期气候集合预测研究"获得科技部批准,正式启动.我院数值预报研究中心作为项目具体承担单位,在过去的一年里,在中国气象局、科技部及中国气象科学研究院的领导下,在项目各课题科技人员的共同努力下,项目顺利启动并全面开展,取得了一系列的阶段成果.     

我国重大天气灾害形成机理及预测理论研究

1 长江流域中尺度暴雨系统的物理模型 分析了梅雨锋上两类低涡的发生、发展过程和动力、热力结构差异,发现边界层对降水模拟有至关重要 的作用。 数值试验表明低空急流和水汽输送为扰动的发展提供了丰富的“燃料”,动力过程可能在扰动发生阶段 有重要贡献,而热力过程可能在低涡的发展阶段作用更为明显。 诊断研究表明降水强弱与对流有效位能大小有较好对应关系;中β尺度环境表现出对流层中部为暖,而     

甘肃省飞机人工增雨天气系统分型和天气特点

选用2000～2003年3～10月,甘肃省实施飞机人工增雨的116架次资料为样本,以增雨当日08时500hPa资料为主,根据冷空气入侵甘肃的不同路径,将有利飞机人工增雨的天气系统分为5种类型：高原低槽型、西南气流型、平直气流型、西北气流型和北方低槽型,并分析了不同系统的特征。     

新一代天气雷达灾害性天气警报和短时预报系统

由中国气象科学研究院主持，北京、湖北、广东、安徽和厦门等省市气象局科研人员参与的以多普勒天气雷达实时观测资料为基础的新一代天气雷达灾害性天气警报和短时预报系统于2006年底完成，建立了一整套回波特征参数定量提取技术、风场反演技术、灾害性天气自动识别技术以及自动和人机交互的0～2h暴雨、大风、冰雹的预报和0～2h降水预报技术。     

灾害天气和中尺度气象学研究

该文简要评述了我国经常发生的引致严重灾害的中尺度天气系统及目前国内外中尺度天气外场试验和中尺度模式的研究现状和进展，指出发展我国中尺度数值模式预报系统需要解决的几个主要问题。     

天气雷达天伺系统的虚警故障分析

针对汕尾天气雷达天伺系统2011年下半年频发的虚警故障,用穷举法列出可能导致故障的4种情况,用排除法确定导致虚警故障的主要原因.进一步通过对报警信号传输通道节点的筛查,发现虚警故障可能是在俯仰电机上的温度传感电路中存在毛刺的干扰所致.通过并联滤除传感电路毛刺的滤波电容,成功排除汕尾雷达天伺系统的虚警故障.     

天气系统对大气扩散模式的影响

本文把涡度引入大气扩散模式中来。结果发现在负涡度区污染物浓度增加,在正涡度区污染物浓度减小,而且和观察事实一致。