坡面辐射场的模式计算及结果分析

本文旨在建立一个不依靠地面辐射观测资料的坡面辐射场的计算模式。在全国范围内均匀地选取74个气象台站,计算了我国1、7月份8个坡向和8个坡度的坡面辐射平衡及其分量,并进行了分析,揭示了一些规律。     

几种水平面太阳总辐射量计算模型的对比分析

利用中国区域1961-1999年39 a间98个常规气象观测数据,建立6个模型分别以天文辐射、干洁大气总辐射和湿洁大气总辐射为起始数据,进行太阳辐射日总量的模拟,对比分析了6个水平面太阳总辐射量计算模型的性能.结果表明:在三种起始数据中,干洁大气总辐射和湿洁大气总辐射均能较好地体现宏观地势对太阳辐射空间分布的影响,以湿洁大气总辐射为起始数据的计算模型拟合精度相对较高.对6个水平面太阳总辐射量计算模型的对比分析发现:2个以日照百分率为主导因子,气温日较差为修正项的综合模型拟合误差最小,精度最高;经典的日照百分率模型次之,但其模型系数最稳定可靠;3个气温日较差模型拟合效果最差.最终选用经验系数稳定、拟合精度较高的日照百分率模型,制作了2001年中国水平面太阳辐射日总量空间分布图.     

区域气候自忆预测模式的计算方案及其结果

区域气候预测的自忆模式是由描写温度、降水变化的差分-积分方程构成的。文中推导了用EOF展开的预测方程组,给出了该方程组的数值计算方案和递推格式。运用我国1951~1992年的月温度、降水场和区域500 hPa高度场格点资料,对6~8月汛期预测作了回报试验,结果表明该模式的预测能力是很高的。     

大型数值模式的移植与计算结果

简要介绍了Linux/pgf77 在科学计算中的优点, 并以国家气候中心的现行业务数值模式T63 为例, 说明大型数值模式移植到微机上运行时应注意的事项, 对比数值试验表明在微机上运行大型数值模式是可能的。移植成功的T63 微机版本适合科研工作, 可以减少我国气象科研工作者的重复工作, 对我国的计算机资源不足是一种有效的补偿。     

闪电通道垂直假定引起回击辐射场峰值计算误差分析

利用高速摄像系统观测的闪电通道和利用分形方法模拟的闪电通道,分析了通道的垂直假定对回击辐射场峰值计算的影响。结果表明,回击电磁场随方位角的变化非常明显,在距闪电通道几百米距离,误差可达2倍;在1km处,闪电通道的垂直假定对时域回击辐射场峰值计算的相对误差最大为50%左右,平均小于10%。随距离的增加,误差逐渐减小。     

一些陆面要素非均匀分布对模式计算结果影响的理论分析

应用平均参数化方法,从理论上分别研究了地表温度、地面粗糙度、积雪深度和密度非均匀分布对相关物理量计算的影响。结果表明:考虑地表温度的非均匀分布影响后,模式网格上平均地面的长波辐射通量增加,地面饱和水汽压也增加;在相同的地表温度分布变差系数和常温情况下,与长波辐射通量相比,地面饱和水汽压的变化对地表温度非均匀分布较为敏感;地面粗糙度非均匀分布对地面中性曳力系数和BATS型地面积雪覆盖率有一定的影响;积雪深度和密度非均匀分布也对地面积雪覆盖率有一定的影响。     

关于雷电脉冲辐射场的初步分析

本文利用宽频带问题的处理方法,同时还采用频域分割的方法,处理和分析了北京地区连续三个雷雨季节,部分雷电脉冲辐射场的实测波形.结果表明:多数雷电脉冲辐射场的近区波形,可以分解为具有共性的白噪声分量,和各具特性的众数分量两者之和.在同一波形中两者所占的比例有相等的趋势.而其远区波形的某些频域特征值随传播的变化,则和源为单纯白噪声谱的理论传播变化有相近的趋势.     

数值模式中辐射参数化方案的对比试验 Ⅰ:干模式计算结果

应用一个简化的长波辐射和短波辐射参数化方案，与郭晓岚—钱永甫原有辐射参数化方案进行了对比，分析了它们对100hPa，300hPa,500hPa，700hPa及海平面气压场、高度场、温度场及辐射加热率计算结果的影响，发现，两者结果相当一致，高度场、温度场的相关系数都能达到0．9以上，短波辐射加热率的相关系数也都在0．8—0．9之间。简化方案具有计算快捷，节约机时的优点，积分模式时间720小时（5x86／133微机），所需机时约比原方案减少33％。     

渭北旱塬地区旱度指数模式及应用结果分析

针对渭北旱塬地工区干旱特点,运用修正的帕尔默干旱指数方法,建立了渭北旱塬度指数模式,并利用该模式对咸阳市的淳化、永寿县进行了干旱分析和评价预测,取得了满意结果,为干旱研究提供了一个科学可行的方法。     

HYSPLIT模式轨迹计算误差分析

基于NCEP 1°×1°再分析资料GDAS和NCEP2.5°×2.5°再分析资料GBL,利用美国NOAA 空气资源实验室ARL研发的一种用于计算和分析大气污染物输送、扩散轨迹的混合单粒子拉格朗日综合轨迹模式HYSPLIT,对2010年3月12日12时和田站距地100 m高度空气质点的3 d前向轨迹进行了模拟,分析了轨迹计算中的积分误差和分辨率误差.此次轨迹模拟试验中,积分误差对轨迹计算误差的贡献很小.随着积分时间的延长,积分误差略有增大.积分误差并未随着驱动数据分辨率的提高而减小.分辨率误差在积分的各个时刻并不相同,它与地形高度与天气系统有关.在轨迹模式中,轨迹计算基于风速在时间和空间上的线性插值,轨迹模拟的不确定性也与插值有关.使用不同分辨率的驱动数据对轨迹计算结果影响显著,分辨率误差对轨迹计算误差的贡献远大于积分过程中截断近似等带来的积分误差.     

GOALS模式中大气能量循环的诊断分析与不同版本计算结果的比较研究

利用大气能量循环框图,对比分析中国科学院大气物理研究所大气科学与地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG/IAP)全球海-陆-气耦合系统模式(GOALS)两个版本(GOALS-2和GOALS-4),以及观测的全球平均大气能量循环的主要特征,并从能量循环贮蓄和转换项的纬向平均贡献去解释全球积分值改善和转坏的原因,以及诊断分析参数化方案变化后产生的影响.结果表明:模式的两个版本基本上能正确地模拟出全球能量循环的主要特征.旧版本GOALS-2能较好模拟全球积分值,常常是不同符号局地误差的相互抵消结果.新版本GOALS-4中某种局地过程的改善在一些情况下导致了全球积分值的转坏.引入辐射日变化参数化方案可能对能量循环各参数的局地贡献有着明显的影响.如纬向平均有效位能向瞬变涡动有效位能的斜压转换率、瞬变涡动有效位能向瞬变涡动动能的斜压转换率以及定常涡动动能的局地贡献有明显改善.南极地区不合实际的上升运动,是模拟的纬向平均有效位能与纬向平均动能之间的转换项全球积分值为负数的主要原因.     

国家气候中心大气模式的验证研究--AMIP-II结果分析

应用AMIP- II计划提供的 1 979～ 1 996年海温及海冰场作下边界条件运行国家气候中心的大气环流模式 ,将模式的输出结果与NCEP资料进行对比以便验证模式模拟实际大气运动变化的能力。验证的结果表明 :国家气候中心的大气环流模式能够模拟出对流层大气的大尺度运动特征 ,如高度场、温度场及风场的特征等 ,但对降水的模拟则有较大的误差 ;此外模式对对流层上层及平流层温度等要素的模拟也存在着较大的误差 ;模式的物理过程也需要进一步进行改进。     

亚洲季风降水的多模式模拟结果分析

利用参加政府间气候变化委员会(IPCC)第四次评估报告(AR4)的多个大气模式(包括中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室新发展的全球格点大气模式GAMIL)的AMIP-II(大气模式比较计划-II)积分的集合平均结果(MMEA),研究了当前大气模式对亚洲季风降水的平均模拟能力,同时也评估了GAMIL的模拟水平。对多年平均冬夏季降水的模拟研究发现:MMEA和GAMIL对冬季降水的模拟好于夏季。与以往的结果相比,MMEA对夏季印度洋和西太平洋地区降水的模拟改进不明显;部分模式能够模拟出夏季东亚副热带地区从中国东海到中太平洋的带状梅雨降水,但大部分模式的模拟强度还不够。可以看出GAMIL除了冬季印度洋和夏季菲律宾模拟的降水稍弱外,与MMEA的结果很接近。降水场的误差与环流场的误差对应。此外,作者还研究了降水的年际变化和季风爆发撤退过程的模拟能力。MMEA与观测在印度季风区降水的相关系数不如在东亚热带和东亚副热带季风区的好。各模式冬季的相关系数一般好于夏季,特别是东亚热带季风区冬季的相关系数普遍较高,而印度季风区夏季的相关系数普遍较低。MMEA对标准差的模拟并不总比单个模式的好。各个模式对东亚热带季风区冬季的降水距平同号率和降水距平百分率模拟得最好。季风爆发、撤退时降水推移的模拟也还有待于进一步提高。     

大气混合层高度的模式计算和分析

设计了一套描述混合对流层平均状况的平板模式．模拟了混合层平均要素随时间的演变过程。采用能量学方法,通过考虑影响混合层演变的浮力、风切变及下沉等因子,对混合层高度随时间变化的过程进行数值模拟计算,并与实际观测资料比较。结果表明．模式可以较好地应用于实际业务预报中,同时改进了模式的计算方法．分析了各种物理参数对混合层高度变化的不同影响和物理成因。     

地闪回击的微秒级辐射场特征及近地面连接过程分析

利用１μｓ时间分辨率的慢天线电场变化仪在甘肃中川地区雷暴过程中测量得到的大量地闪辐射波形地地闪回击辐射场特征及回击的慢前沿过程进行分析,发现１８次正地闪和８５次负地闪产在周前沿过程上升时间为１９．２μｓ和９．４μｓ,８４次负地闪继后回击的前沿过程为４．３ μｓ。ＹＹ ＵＤＡ Ｏ ３．１μ;     

卫星资料海面温度计算软件系统反演结果的精度分析

我们将AVHRR/HRPT资料海面温度计算软件系统,用1984年2月17日和9月7日北京地面站接收的NOAA-7 AVHRR资料,以及1986年8月19日、20日,9月14日和10月13、14、15日的NOAA-9 AVHRR资料的海面温度计算结果同相应时期的船泊或浮标测量的海面温度进行了比较。比较结果,5个时段均方根误差平均值((?))为1.01℃。     

大气折射率湍流结构常数计算方案及初步结果

本文给出了一种利用常规气象资料计算大气折射率湍流结构常数Cn~2的方法。计算结果表明:计算方案是合理的,结果的空间变化特点与目前国际上多部雷达得到的结果相似,这种方案对局地均匀、各向同性条件下充分发展的处于惯性子区内的湍流不失为一种估算大气折射率湍流结构常数的有效方法。     

大气模式差异对沙尘暴模拟结果的影响分析

使用中国科学院大气物理研究所的沙尘模式和澳大利亚新南威尔士大学的沙尘模式对2002年和2003年的几个沙尘暴个例进行模拟研究,发现在模拟东亚沙尘暴中存在谮的一些差异.作者比较了模拟的沙尘通量和沙尘浓度的日变化差异,以及这种差异与摩擦速度之间的关系,并用500 hPa和850hPa的模拟风速与摩擦速度作了比较.通过分析,作者认为大气模式中的边界层模式差异对沙尘暴中沙尘浓度的模拟能产生较大影响.     

东海热带气旋路径预报模式业务运行结果及改进模式

统计分析了东海热带气旋路径预报模式在１９９６年、１９９７年和１９９８年三年业务运行的结果;系统地与主观预报和日本数值预报结果进行了同个例同时次的比较：对模式边界层物理过程中摩擦拖曳系数以及二次台风Ｂｏｇｕｓ技术、三维最优插值客观分析方法和资料同化等影响热带气旋移动的作用进行了试验研究;实现了间歇资料同化处理的业务化运行。