利用RAMS模式对山谷城市兰州冬季湖泊效应的数值模拟

利用美国科罗拉多州立大学和MRC/ASTER发展的RAMS中尺度气象模式, 以NECP再分析资料为初、 边值条件, 在兰州城区东面设计了有湖和无湖两个试验, 做了72 h三重嵌套模拟试验, 分别模拟了两种情况下冬季兰州山谷地区的湖泊效应和大气边界层特征。模拟结果表明： （1）白天兰州山谷地区谷风在14：00强度达到最大。加入湖泊后, 14：00湖风强度增大, 湖风对谷风没有明显影响, 只对湖区及岸边附近的风场有影响。兰州山谷地区20：00以后山风开始出现, 到05：00左右北山山风的风速大于南山山风。05：00以后南山山风风速增大, 山谷以偏西风为主。加入湖泊后, 陆风也在夜间02：00左右表现的最为明显, 陆风和山风相互叠加, 导致兰州山谷东部地区西风风速增大; （2）加入湖泊后, 对周围地区气温的影响表现为夜间有增温作用, 增温作用随着离湖泊的距离渐远而减弱。在靠近湖区处夜间的近地面逆温强度减弱; （3）加入湖泊后, 对靠近湖面处空气相对湿度的影响表现为减小, 对靠近湖西岸陆地上近地面空气相对湿度的影响表现为先减小后增加, 这一点在夜间表现的最明显, 对靠近湖面处空气绝对湿度的影响表现为增加; （4）加入湖泊后, 湖区的净辐射和感热通量都减小, 湖的东西两岸的净辐射和感热通量都增大。在22：00到凌晨05：00之间, 靠近湖西岸的陆地上净辐射和感热通量也有所增大。     

海南岛附近四季风场的中尺度环流

利用一层σ坐标原始方程数值诊断模式研究海南岛，雷州半岛及其四周海域的地面风场特征，在春夏秋冬四季典型盛行气流下试验，均明显呈现绕流，爬坡，辐合线、海陆风和山谷风效应，看出在不同季节下的中尺度环流存在一定的差异。试验表明，区域内的复杂地形和海陆分布是形成各种中尺度环流的重要原因，同时，揭示出本地气候分布的特征与中尺度环流间存在的密切的关系。     

中尺度区域模式层顶高度对高空风场数值模拟的影响分析

本文基于中尺度区域模式WRF,开展模式层顶高度变化对高空气象要素,特别是高空风场数值模拟影响的研究。通过设计模式顶高45、5 hPa两个试验,同化来源于NOAA-15、NOAA-18、NOAA-19和METOP-2的AMSU-A辐射计高通道数据,表明提高模式层顶能够使卫星更多的高通道样本数量进入同化系统,达到减小背景场误差,同时减小高于层顶通道辐射能量对低层通道影响的目的,一定程度上改进了同化效果,从而改善高空气象要素,特别是风场的模拟效果,与观测值的均方根误差减小了约0.4~0.5 m·s^-1。     

中尺度的自适应模式在降雪数值模拟中的应用

在中尺度模式的基础上引进了自适应网格设计的方法，它可以任意加密局地网格，从而达到以较小的计算量获得较高的计算精度的目的。自适应网格技术基于变分原理，能根据数值模式的特点，在物理量梯度大的地方，自动加密网格，提高模式的分辨率。文章将自适应网格技术应用于MM4中，用来模拟2002年3月2～4日华北地区的一场中一大雪过程。结果表踢，采用自适应网格技术后，结果稳定，对所关心的天气系统及其降水的模拟精度与采用均匀网格相比得到踢显改善，温度场和风场预报也有不同程度的提高。     

中尺度数值模式的自适应网格设计

引进了自适应网格设计的方法。自适应网要生成行技术基础变分原理,所生成的网格具有光滑性、一定程度的正交性和机调节网格疏密程度的优点,这种新技术可任意加密局地网格,从而达到以较小的计算量获得较高的计算精度的目的。将自适应网格技术应用于ＭＭ４中,并用来模拟１９２年６月１４日这次大范围暴雨过程。结果表明,采用自适应网格后计算稳定,２４ｈ降水预报得到明显改善。     

辽宁地面风场特征的数值分析

利用中尺度模式进行辽宁地面风场数值分析，揭示辽宁几个准定常的中尺度系统，模拟地面风场的日变化特征。     

中尺度数值预报模式的进展和应用

随着近年来计算机技术的飞快发展,中尺度数值模式作为中尺度气象的一种预报和研究工具,越来越显示其重要性。本文综述了MM5中尺度数值模式的发展现状,并以实例介绍其在中尺度气象研究、区域天气预报、区域气候预报、航空航海气象保障、军事训练和空气质量预测等方面的广泛应用。     

兰州市南北两山地表植被对气象场影响的模拟研究

本文利用美国NCAR流体非表力平衡中尺度数值模式MM5V3版，数值模拟研究大范围改变兰州市周围山体的地表植被状况，区域大气的温湿场的变化。模拟结果表明，绿化后，大气稳定度总体趋势是减小，尤其夜间减小幅度很大。因此，绿化后，随着大气稳定度的变小，冬季逆温，尤其是夜间逆温的情况会有所减弱。绿化后，夜间地表温度增大，从而削弱了皋兰山体夜间下滑冷空气的强度，山谷城市冷湖效应造成的逆温强度也应有所减弱；绿化后，白天午后山峰的感热减小，地表温度降低，山峰加热效应减弱，从而也减弱了由于山峰加热效应造成的逆温。另外，绿化后，近地面及对流层下部相对湿度的增加比较明显，以及随着相对湿度地增大，大气中污染物湿沉降过程的可能性也有增大的可能。     

兰州市冬季大气边界层结构特征的观测和数值模拟研究

本文利用甘肃省政府和中国科学院的科技合作项目"兰州市大气污染及对策研究"所获得的系留气球探空资料,并且结合数值模拟方法,对兰州市冬季大气边界层温度场特征进行了对比分析,结果表明:在没有特殊天气过程的典型冬季代表性时段,山谷城市兰州逆温边界层结构无论白天或夜间都存在,而且经常出现多层逆温和白天的脱地逆温情况,只有当冷空气过境时,逆温现象才减弱或消失;与观测结果相比较可以看出,数值模拟结果基本上反应了温度场的主要特征。     

Modelling the Wind Climate of Ireland

The wind climate of Ireland has been calculated using the KarlsruheAtmospheric Mesoscale Model KAMM. The climatology is represented by 65frequency classes of geostrophic wind that were selected as equiangulardirection sectors and speed intervals with equal frequency in a sector. Theresults are compared with data from the European Wind Atlas which have beenanalyzed using the Wind Atlas Analysis and Application Program, WASP. Theprediction of the areas of higher wind power is fair. Stations with lowpower are overpredicted.     

中尺度模式风电场风速短期预报能力研究

本文利用内蒙古乌兰察布风电场2009 年观测记录和WRF 数值模式预报,研究了中尺度数值天气模式对风电场风速的短期预报能力。研究表明:不同数值模式参数化方案的预报能力没有实质性的区别,对于不同时效的风场预报各种方案的预报能力不尽相同。在天气演变较为剧烈时,模式预报技巧相对较差。风电场周边主要天气系统对预报准确度有很大影响。就乌兰察布风电场而言,WRF 模式2009 年日平均预报相对误差仅为11.78%,且误差大于20%的日数占研究总天数不超过15%,具有较高的预报技巧。当蒙古气旋、东北气旋剧烈发展或风速迅速减小时风速的预报误差较大。     

Mesoscale Wind Field Modifications over the Baltic Sea

For two consecutive days during spring 1997, the windfield over the Baltic Sea has been studied. Thestrength of the geostrophic wind speed is the majordifference in synoptic conditions between these twodays. During both days, the mesoscale wind field overmost of the Baltic Sea is quite heterogeneous; themodifications primarily being caused by the land-seacontrasts. On the day with the weaker wind speed,sea-breeze circulations develop. As a consequence, thewind direction at lower levels is more or lessopposite to the geostrophic over large areas of theBaltic Sea and the surface wind speed decreases withoffshore distance. Wind speed maxima caused by the seabreezes are found along the east coasts in the studiedarea. For the other day, the slow growth of a stableinternal boundary layer over the sea also gives asurface wind speed decrease with offshore distancefrom the coast.     

城市街谷几何结构对街谷内流场及污染物浓度场影响的数值模拟

利用数值模拟方法研究了微尺度街道峡谷范围内街谷几何结构及街道两侧建筑物高度对称性对街谷内流场及机动车排放污染物扩散规律的影响。结果表明:当街道峡谷高宽比>2.1时,街谷内的流场结构由一个完整的垂直涡旋变为上下两个反向运动的强弱不同的垂直涡旋。各类型街谷内污染物扩散水平从强到弱依次为迎风面建筑物高度大于背风面建筑物高度的街道峡谷,迎风面建筑物高度小于背风面建筑物高度的街道峡谷;平行型街道峡谷。     

海岛测站大风资料代表性的数值模型分析

对大风情形下实际海岛的风场结构进行数值模拟,结果表明海岛测风明显受海岛地形的影响。通常运用对数或指数风廓线公式,对海岛测风资料作简单高度换算以得到海面10 m风速的订正方法一般是不合理的。通过海岛测站观测值与模拟值的对比分析,说明借助数值模拟寻求测风资料订正方法的必要性与可能性。     

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。     

Mesoscale Heat Transport Over Complex Terrain By Slope Winds – A Conceptual Model And Numerical Simulations

Vertical heat fluxes induced by mesoscale thermally driven circulations maycontribute significantly to the subgrid-scale fluxes in large-scale models (e.g.,general circulation models). However, they are not considered in these modelsyet. To gain insight into the importance and possible parameterisation of themesoscale flux associated with slope winds, an analytical (conceptual) modelis developed to describe the relationship between the mesoscale heat flux andatmospheric and land-surface characteristics. The analytical model allows usto evaluate the mesoscale flux induced by slope winds from only a few profilemeasurements within a domain. To validate the analytical model the resultingheat flux profiles are compared to profiles of highly resolved wind and temperaturefields obtained by simulations with a mesoscale numerical model.With no or moderate synoptic wind the mesoscale heat flux generated by the slopewind circulation may be as large as, or even larger than, the turbulent fluxes at thesame height. At altitudes lower than the crest of the hills the mesoscale flux is alwayspositive (upward). Generally it causes cooling within the boundary layer and heatingabove. Despite the simplifications made to derive the analytical model, it reproducesthe profiles of the mesoscale flux quite well. According to the analytical model, themesoscale heat flux is governed by the temperature deviation at the slope surface, thedepth of the slope-wind layer, the large-scale lapse rate, and the wavelength of thetopographical features.     

准噶尔盆地冬季一个例低空风、温、湿场的数值模拟

利用美国NCAR非静力平衡模式MM5V3，模拟了新疆准噶尔盆地冬季局地小气候效应，再现了山谷风环流和冬季“冷湖效应”。模拟结果与现有理论及观测事实基本一致。模拟结果表明：准噶尔盆地冬季大面积被积雪覆盖，下垫面反照率大，因此山谷风环流同黑河地区相比较弱，但“冷湖效应”显著，逆温特征明显，最强可达10℃。     

Numerical Simulation of Wind and Temperature Fields over Beijing Area in Summer

1. IntroductionThe basic role of urban-rural boundary layer re-search is to study all kinds of physical process changesin the atmosphere boundary layer over urban and itssurrounding areas. Urban heat island (UHI) is a well-known feature of urban-rural climate. Attempts toincrease the understanding of the causes of the UHIand other urban-rural boundary layer phenomena haveused observational, theoretical and modelling methodssince long before. Seaman (1989) used a hydrostaticmodel, with real …