积云对流和冰雹天气不稳定能量的积累

根据Cho的研究结果,我们分析了强冰雹过程中不稳定能量演变的一种机制。指出,所谓雹暴天气过程层结能量的积累和释放,可能是层结的能量在z-t平面上非线性传播的结果,积云对流的垂直输送就是波动的传播速度。 资料分析表明,强雹暴天气过程中确实存在不稳定能量的演变。用上述理论所做的数值计算和实际资料很符合。     

用局地不稳定能量预报盛夏暴雨

强暴雨过程就是在合适的大尺度环流条件下,不稳定能量从产生、积聚到爆发式释放的过程。我们从:(1)有利于不稳定能量积聚和释放的环流形势特征;(2)暴雨前中低层局地不稳定能量,尤其是潜在不稳定能量的条件;(3)不稳定能量爆发式释放的触发条件等三方面着手,在普查分析17年资料的基础上,建     

降水成因的定量分析及对流不稳定的雨量预报

一、多种要素的雨量分析为了解各种因素在形成雨量中所起的作用,我们分别计算了由各种垂直运动引起的凝结量,并分析了每个过程雨量与总雨量之间的比例。一般认为造成下雨的各种垂直运动,有动力原因造成的整层上升运动,地形性强迫     

应用位势和潜在不稳定综合指数预报对流风暴

不稳定性指数对于度量空气层中产生和加强对流气流的有效能量是有用的,而现用的一些指数中还没有一个可以直接做到这一点.应用相当位温可以从常规观测到的大气性质中得到一个与能量有关的指数.本文的目的是要得到这样一个不稳定能量指数,并阐明它怎样结合其他特殊的和标准的雷暴因子,如低层温度场、最大     

高分辨的不稳定能量分析方法在短时预报中的应用

本文在使用不稳定能量对稳定度的高分辨诊断方法,提高了稳定度分析空间分辨率的基础上,提出了提高时间分辨率的方法。应用这种方法能够给出逐时的具有地面观测站密度的不稳定能量分布。在强对流天气的分析预报中,与同类分析方法相比有较好的效果。业务试用表明,这一分析方法可以用于对强对流天气6—12小时的落区预报和1—2小时的落点、强度预报。     

中尺度对流系统演变中的非线性对流对称不稳定

应用ARPS(Advanced Regional Prediction System)模式用数值试验的方法分析了中尺度对流系统中非线性对流-对称不稳定的发展, 结果表明, 非线性对流-对称不稳定的发展过程首先是对流的发展, 为对称不稳定的发展创造了条件, 而对称不稳定发展的结果使对流组织化, 环流加强, 生命史增长, 并且对流发展与对称不稳定的释放存在一个正反馈过程, 从而给出了其中物理过程相互作用的概念模型.     

对流凝结加热与不稳定波

本文用综合考虑Ekman-CISK和CMM-CISK机制的柱对称模型,讨论了对流凝结加热廓线对不稳定波的影响。分析和计算结果表明,对流凝结加热廓线对不稳定波有显著影响。 通过CISK 机制对流凝结加热不仅可以产生常定不稳定波并且还可以产生一种有周期性变化的振荡型不稳定波,低层有最大的凝结加热分布更有利于振荡型不稳定波的产生。积云摩擦作用是形成最不稳定波的波长选择性的重要因素,而凝结加热廓线也对这种选择性有直接影响。不稳定波的垂直结构随加热廓线的不同而有明显的差异。 对流凝结加热廓线还直接影响能量的产生和转换。最大加热层越高,则产生最大有效扰动位能的高度就越高。更有意义的是,这时有效扰动位能向扰动动能转换的效率也愈高。因此,对流凝结加热廓线的不同可能是热带低压扰动仅部分发展为台风而另一些不能发展的重要原因之一。     

用微机点绘T-1gP图及计算对流不稳定能量

一、引言 由于T-lgP图查算点绘过程繁琐,而且容易出错,因此,我们编制了T-lgP图点绘程序。该程序具有操作简便,占机容量小,绘图速度快,精度较高等优点。尤其是能将对流不稳定能量较客观地计算出来,是手工绘制T-lgP较难做到的。机器每运行一次只需3—4min,是人工等量作业效率的10—15倍。     

用不稳定能量对稳定度的高分辨诊断作暴雨的分片预报

用稠密的地面观测资料参与计算空气绝热上升过程中释放的不稳定能量，提高对稳定度水平分布的分辨率。分析表明：不稳定能量的水平分布与暴雨落区有较好的关系，进而将这一方法用于暴雨分片预报。     

应用于强对流天气预报的模式探空产品

仿照实测探空,根据数值模式站点预报的气象要素设计了包含十种常用稳定度指数的斜T-InP模式探空图。在综合评估的基础上,设计了一种模式探空的订正和产品的形成方法,并制作产品显示系统,它可以方便地提供地面站点模式探空和交互式模式探空的图形产品。模式探空产品的统计评估和具体强对流天气的个例分析中表明,模式探空产品对强对流天气预报有帮助。     

动力和能量参数在强对流天气预报中的应用研究

较强的热力不稳定和适宜的动力环境是强对流发展的基础 ,造成灾害的强对流一般是一种深厚对流 ,深对流指数和对流有效位能可反映对流上升运动的潜势和强度 ,对流有效位能还隐含地反映了对流层大气总体垂直热力结构。下沉对流有效位能和大风指数反映了对流下沉运动和下击暴流潜势 ,对流下沉和中层干空气的入侵高度、干燥程度及对流层中下层的稳定度和湿度有关。强风暴特别是超级单体一般都具有很高的螺旋性 ,高螺旋度有利于风暴生命的维持 ,而风暴相对螺旋度则对风暴发生及风暴类型有一定的预示。粗里查逊数反映了对流能量和环境场动力之间的平衡关系 ,能量螺旋度指数反映了动力和能量对强对流天气发展的共同效应 ,它们都综合了动力和热力两方面的因子 ,对强风暴及其类型的预报有指示意义。风暴强度指数和瑞士雷暴指数成功地把动力和对流能量参数结合起来 ,在实际研究和业务工作中这种方法值得借鉴。随着高分辨率中尺度和风暴模式的发展 ,模式输出的对流动力和能量参数将有广泛的应用前景。     

针对对流降水预报的BJ-RUC系统1小时更新循环方案研究

为了提高快速更新循环系统的分析和预报水平,在BJ-RUC系统中,发展了针对1小时更新循环的分步同化方案。分步同化的方案有效解决了在现有变分同化系统中如何在分析场中加入更多的对流尺度观测信息,同时保持大尺度背景场平衡的问题。该方案是将大尺度的常规观测和小尺度、高分辨率的观测资料分步同化,从不同尺度的观测中分别提取出大尺度和对流尺度的信息。以2009年北京地区夏季的4次强降水过程为个例进行同化和预报试验。结果表明,该方案在12小时的预报时效内能有效提高降水预报。对飑线个例的详细分析结果显示,分步同化方案可以使分析场中同时保留大尺度和对流尺度的信息,从而使预报的降水位置和强度等方面都更准确,降水预报评分有明显提高。      

基于单多普勒天气雷达产品的强对流天气预报预警方法

本文对发生在常德新一代天气雷达探测区内的强对流天气(雷雨大风、冰雹、龙卷)在雷达回波强度场及速度场上的表现特征进行了归类分析,既用实例证实了美国强对流天气在多普勒天气雷达产品上的表现特征同样适用于中国,又对其表现特征进行了完善。在此基础上建立了适用于当地的基于单多普勒天气雷达产品的强对流天气预报方法,并根据雷达实时体扫资料对强对流天气进行语音、文字自动报警以及对风暴移向、移速进行预报作了实用性的探讨。在多普勒天气雷达产品应用还处在探索、起步阶段的我国,该方法为制作强对流天气预报提供了较系统的预报思路。     

FORECASTING THE MJO INDEX BASED ON SSA-AR

Experiments of forecasting daily bi-variate index of the tropical atmospheric Madden-Julian Oscillation (MJO) are performed in the context of adaptive filtering prediction models by combining the singular spectrum analysis (SSA) with the autoregressive (AR) methods.the MJO index,a pair of empirical orthogonal function (EOF) time series,called RMM1 and RMM2,predicts by the combined statistical SSA and AR models:firstly,according to the index of historic observation decomposed by SSA and then reconstructed by selecting the first several components based on prominent variance contributions;after that,established an AR prediction model from the composite (scheme A) or built the forecast models for each of these selected reconstructed components,separately (Scheme B).Several experimental MJO index forecasts are performed based on the models.The results show that both models have useful skills of the MJO index forecast beyond two weeks.In some cases,the correlation coefficient between the observed and predicted index series stays above 0.5 in 20 leading days.The SSA-AR model,based on the reconstructed composite series,has better performance on MJO forecast than the AR model,especially for the leading time longer than 5 days.Therefore,if we build a real-time forecast system by the SSA-AR model,it might provide an applicable tool for the operational prediction of the MJO index.     

珠三角地区前汛期强对流潜势预报方法研究

利用2004—2006年前汛期探空资料计算的物理量,选取与强对流天气相关性好的大气温湿类(整层比湿积分IntegralQ)、层结稳定度类(K指数)、动力类(潜在下冲气流指数MDPI)、热力动力综合类(瑞士第一雷暴指数SWISS00)作为预报因子,通过对各指数的空间分布特征和数值进行二值Logistic回归分析,得到各指数的参数估算值,建立强对流诊断预报方程,得到前汛期强对流潜势预报因子P,从而制作珠江三角洲(以下简称珠三角)地区未来12小时出现强对流天气的潜势预报。并用此法回报2003—2006年3—6月前汛期的强对流天气。结果表明,P值大于0.9的准确率可达77.5%,P值小于0.5出现强天气的概率仅为3.8%。由于资料有限,对2007年3—4月发生的7次强对流的经验检验效果不明显,但P值小于0.5时不发生强对流的经验检验效果明显。此法对珠三角地区的短时强降水和雷雨大风等强对流天气的临近监测预警有较好的指示意义。     

基于SSA-AR方法的MJO指数预报模型试验

采用奇异谱分析(SSA)与自回归向量(AR)预报模型相结合的方法,对热带地区大气季节内振荡(MJO)指数向量作自适应滤波意义下的预报试验。结果表明,通过对MJO原始序列进行SSA的分解重建,无论采用对重建的分量序列进行AR(P)建模的方案,还是利用对重建合成序列进行AR(P)建模的方案,均可得到两周以上的MJO指数预报能力,其提前20天指数预报值与实况之间平均相关系数达到0.5,与直接对MJO原始序列进行AR建模相比较,该方法有较高的预报技巧和超前预报能力,预报效果也较稳定,故将SSA-AR方案进一步完善,可望作为MJO指数业务预报的有效模型。     

GENERALIZED ENERGY CONSERVATION AND UNSTABLE PERTURBATION PROPERTY IN BAROTROPIC VORTEX

Based on a barotropic vortex model, generalized energy-conserving equation was derived and two necessary conditions of basic flow destabilization are gained. These conditions correspond to generalized barotropic instability and super speed instability. They are instabilities of vortex and gravity inertial wave respectively. In order to relate to practical situation, a barotropic vortex was analyzed, the basic flow of which is similar to lower level basic wind field of tropical cyclones and the maximum wind radius of which is 500 km. The results show that generalized barotropic instability depending upon the radial gradient of relative vorticity can appear in this vortex. It can be concluded that unstable vortex Rossby wave may appear in barotropic vortex.     

纬向平均的风向改变指数与季节转换

通过定义一个能客观定量描述大气环流四维时空变化的风向改变指数WI,用以研究大气环流的时空演变规律和季节转换。在对纬向平均的WI做了经验正交函数(EOF)分析后,得到了其前四个模态。第一模态揭示的是全年平均的WI空间分布的基态。第二模态反映的是WI场的偏差中呈现准调和变化的部分,热带、副热带、温寒带季风区在该模态中均有明显体现。第三模态反映的是WI场的偏差中呈现非调和变化的部分,该部分揭示了因南北半球海陆分布的差异和因大气、海洋流体的非线性效应,其所造成的从春到秋与从秋到春的季节变化的不对称性以及平流层的二月突变现象。第四模态反映的是全球各层盛行风反向区域从春到夏的北进和从夏到秋南撤的现象。     

中国地区大范围定量降水数值预告图解法的试验

本文引用两层模式,以数值预告图解法计算未来24小时后的500/1000mb 厚度图、大范围垂直运动分布图.另外,还计算了500mb 层以下的水汽水平输送量.并由此算出24小时降水量的分布图.文中并以1957年5月15—16日08时的我国地区情况为例,进行了实例计算.