山谷地形对盛行气流影响的数值模拟

本文考虑的地形为理想的南北向长谷。建立了地形坐标下的二维非静力模式，详细研究了谷地中的风速和风向随盛行气流和谷轴的交角β、谷地的宽度、谷地的深度、谷地的相对深度以及温度层结的变化规律。模式计算的结果与三峡实际观测的统计结果相当一致。     

海岸地形作用在青岛一次晚秋暴雨过程中的数值模拟分析

利用常规资料和卫星、雷达观测,分析了2004年11月9日至10日山东青岛地区一次暴雨的中尺度结构特征,并在初步分析的基础上进行了数值模拟和地形的敏感性对比试验,结果表明:此次暴雨是冷锋前暖区的浅层对流性强降水;西太平洋的水汽是这次暴雨的主要水汽源;模式对这次强降水具有较强的模拟能力;海岸地形作用所产生的次级环流和中尺度重力波,可能是这次对流性强降水的触发机制,同时对这次降水有很大的增幅作用。     

地形激发斜压波动的数值研究

分别用准地转和半地转两维模式研究了南北向长的山疹对过山斜压气流强迫产生扰动的过程，在扰动发展的初期，地形激发产生扰动占主要地位，扰动尺度也与地形宽度相当，在扰动发展后期，斜压不稳定起主要作用，扰动尺度为不稳定斜压波的尺度，最后把准地转模式和半地转模式的结果作了对比，并讨论了上述结果在实际天气过程中的意义。     

三维山体过山气流流场特征的数值模拟

采用高阶矩湍流闭合方案，建立了一个细网格、高分辨率、三维非静力ＰＢＬ数值模式，并由其模拟了三维山体条件下的流场结构和湍流场特征。为反映数值模拟结果的可靠性，对中性条件下三维山体流场进行了风洞试验。与数值模拟结果对比分析表明，数值计算与风洞试验结果有较好的一致性；使用该模式模拟山体条件下的流场结构能取得较好的结果；将模拟结果作为随机游动扩散模式的三维风场及湍流场资料输入，为复杂地形条件下大气污染的研     

数值模式地形处理方法与地形降水影响模拟研究回顾

本文从数值模式出发,回顾了数值模式中考虑地形影响的处理方法和模式地形构造方法,数值模拟地形对降水影响的一些研究成果,从而获得数值模式中地形处理方法及数值模拟地形降水特征及机理的认识。在数值模式中合理地考虑地形影响,提供更为真实的模式地形,将有助于提高数值模式的预报能力,从而提升天气预报的业务水平。      

对1991年全球越赤道气流的分析和数值模拟

利用1991年国家气象中心全年分析资料,对全球各层（50～1000 hPa）越赤道气流（CEF）进行了分析。指出:主要季风区和1979年的相同,但在南美北部为弱季风区,而1979年为信风区。除南美北部外,主要信风区与1979年相同。还比较了这两类地区的特点,特别是非绝热加热分布随季节变化的特点,还用T21L5模式进行了数值模拟。结果表明:考虑地形和加热的方案最优,除个别情况外,CEF与实况很接近; 单纯加热方案次之,能定性地模拟CEF沿赤道的分布,但强度相差较大; 单纯地形方案最差。为了进行解释,还作了简单情况的理论分析。分析显示:考虑加热和地形作用,并不等于单纯地形和单纯加热的叠加,其间有非线性作用; 而且,这种非线性作用对CEF的产生是直接的、重要的; 单纯加热只有通过其对地面气压场的影响才能产生CEF。     

植冠层湍流的数值模拟

根据流体力学的基本原理，建立了能量单方程植冠层湍流模式。并用小麦和玉米两种作物的实例资料对模式进行了验证。     

复杂地形城市冬季大气污染的数值模拟研究

采用中尺度大气动力模式与大气扩散模式相结合的方法，针对复杂地形条件下兰州市冬季无明显冷空气入侵天气过程时段（1994年12月2－3日）的大气污染状况，进行污染物（二氧化硫和烟尘）浓度分布的数值模拟研究，分析了模拟的风场的气温层结随时间的变化以及污染物浓度的分布及其变化，进一步分析了模拟的风场和气温层结与污染物浓度分布的关系。结果表明，该模式系统对兰州市大气边界层结构及污染物浓度的分布有较好的模拟能力，并证明了该模式系统可适用于兰州市大气质量预测预报研究。     

山地露天矿自然通风风流与湍流结构的数值模拟

利用建立的三维非力能量闭合的大气边界层数值模式，研究了中性层结条件下某露天矿自然通风的风流和湍流结构特征及影响因子。研究表明：坑内水平风场在坑底或采壁处受地形的影响很大，在矿采深与开口宽度比较小或者来流风速随高度的切变不大时，坑内气流为平直型，有利于通风；反之坑内则形成环流，且在环流范围内较大的湍能，不利于通风，易产生高浓度的污染物。本模式模拟的结果还与风洞模拟和高阶闭合模式模拟的结果作了检验比较     

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。     

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。     

海陆风环流及其湍流特征模拟试验

本文建立了一个采用上实用的Ｅ－ε闭合方案的边界层模式。作为应用，模拟研究了海陆风环流、陆上和海上热力风边界层以及湍流特征。结果表明，海风环流中的湍流能量大于陆风环流中的。     

山区复杂地形上区域大气质量模式的试验研究

由于复杂地形上的气流多变，所以，进行区域空气质量模拟是比较困难的。根据大气污染总量控制和环境规划的需要，发展了一种可适用于山谷城市的大气质量模式，该模式的主要特点；（１）采用目前尚少的复杂地形上的三维边界层模式作为大气扩散模式所需城三维边界层要素场；（２）用复杂地形上的三维以模式和斯扩散氏架源（包括面源）和主架源所造在的地面ＳＯ２浓度，然后将两者的模拟浓度在相应网各上叠加。验证结果表明，该混合模式     

AN EVALUATION OF SEVERAL TURBULENCE SCHEMES FOR THE PREDICTION OF MEAN AND TURBULENT FIELDS IN COMPLEX TERRAIN

A prognostic three-dimensional mesoscale model has been developed andused in one- and two-dimensional modes to evaluate ten local turbulenceclosure schemes. The schemes ranged from first-order to the two-equationprognostic schemes. Predictions by the models were compared for aone-dimensional convective boundary layer using mixed layer scaling andmeasurements to interpret the results. Two-dimensional simulations were alsoperformed for a sea-breeze flow and for flow over a hill. The results showedthat for all of the models considered, minor differences were produced in themean meteorological fields and in the vertical scalar fluxes, but majordifferences were apparent in the velocity variances and dissipation rate.Predicted tracer concentrations were very sensitive to the turbulence modelformulation for dispersion from a point source in the convective boundarylayer, particularly for the prediction of maximum concentrations. Predictedtracer concentrations from a surface volume source for the two-dimensionalsimulations were similar for all models, although the degree of mixing in themorning growth period produced some differences. Generally, good results forthe mean meteorological fields can be obtained with first-order schemes, evenif they underpredict the magnitude of turbulence in the convective boundarylayer, and reasonable tracer concentrations can also be obtained with thesemodels provided near-source effects are not important. The two-equationprognostic models performed best for the prediction of turbulence in theconvective boundary layer.     

2017-08-11内蒙赤峰EF4级山地多发龙卷灾调与成因分析

2017年8月11日下午,三个EF4级龙卷袭击了内蒙古自治区赤峰市的地形复杂地区,造成5人死亡,58人受伤。这是1961年以来中国有记录的最强山地龙卷事件。首先给出了此次龙卷过程的灾情调查结果,接下来分析了此次龙卷母体风暴-龙卷超级单体产生的天气背景、关键环境参数以及多普勒天气雷达观测特征。本次龙卷事件发生在东北冷涡东南象限的地面锋前和干线向湿侧发展处,CAPE(对流有效位能)值为1 800 J/kg,0～6 km风垂直切变为12.9 m/s,0～1 km风垂直切变达到10.8 m/s;同时,0～1 km相对风暴螺旋度达到67.3 m²/s²,接近美国龙卷发生环境的中位数,有利于超级单体龙卷的发生。现场灾害调查发现,灾害路径具有多涡旋和不连续的特点,可能与当地的复杂地形有关。基于多普勒天气雷达相对径向速度图识别出三个龙卷涡旋特征(TVS),TVS径向速度差最大达到38 m/s。三个龙卷及对应TVS出自同一个超级单体的同一个中气旋,其中两个TVS出现时间重叠。     

VALIDATION OF NEAR-SURFACE WINDS OBTAINED BY A HYBRID WRF/CALMET MODELING SYSTEM OVER A COASTAL ISLAND WITH COMPLEX TERRAIN

The results from a hybrid approach that combines a mesoscale meteorological model with a diagnostic model to produce high-resolution wind fields in complex coastal topography are evaluated.The diagnostic wind model(California Meteorological Model,CALMET) with 100-m horizontal spacing was driven with outputs from the Weather Research and Forecasting(WRF) model to obtain near-surface winds for the 1-year period from 12 September 2003 to 11 September 2004.Results were compared with wind observations at four sites.Traditional statistical scores,including correlation coefficients,standard deviations(SDs) and mean absolute errors(MAEs),indicate that the wind estimates from the WRF/CALMET modeling system are produced reasonably well.The correlation coefficients are relatively large,ranging from 0.5 to 0.7 for the zonal wind component and from 0.75 to 0.85 for the meridional wind component.MAEs for wind speed range from 1.5 to 2.0 m s-1 at 10 meters above ground level(AGL) and from 2.0 to 2.5 m s-1 at 60 m AGL.MAEs for wind direction range from 30 to 40 degrees at both levels.A spectral decomposition of the time series of wind speed shows positive impacts of CALMET in improving the mesoscale winds.Moreover,combining the CALMET model with WRF significantly improves the spatial variability of the simulated wind fields.It can be concluded that the WRF/CALMET modeling system is capable of providing a detailed near-surface wind field,but the physics in the diagnostic CALMET model needs to be further improved.     

NUMERICAL STUDY ON THE LOCAL WIND STRUCTURES FORCED BY THE COMPLEX TERRAIN OF QINGDAO AREA

In this paper, some 2-D features of the down- and up-slope winds and sea-land-breeze generated over the com-plex terrain of the Qingdao area and the interaction between them are numerically analysed by use of a 2-Dnon-hydrostatic mesoscale model. The simulated results in the west-east vertical cross-section show that (1) when thelarge-scale wind is a southerly gentle one, the generated easterly down-slope wind is much stronger than with an oppo-site background wind, and the down-slope wind can trigger and intensify the land breeze corresponding to the easterncoast of Jiaozhou Bay; (2) a gentle westerly background wind will reduce the eastward sea breeze and up-slope windduring the daytime due to a cold advection, but shows a little effect on the mesoscale circulation formed in the nighttime.     

一个描述小尺度深凹地形大气边界层的数值模式及数值模拟试验

文中针对小尺度深凹地形（深凹露天矿）的特点,建立了一个高分辨率的、三维非静力的大气边界层数值模式,模式中采用能量（E-ε）闭合方案。利用该模式对小尺度深凹地形边界层的三维结构进行了较充分的研究,并且有选择地对影响边界层结构的因子进行了数值试验。