积云酸化和冲刷过程的数值试验研究

用一组化学模式和二维时变积云模式及扩散模式相结合，研究了云和降水发展各阶段污染物浓度对云水和降水的降化影响及SO2冲刷过程的影响（侧重灵敏度试验的讨论）。     

城市污染对重庆地区雨水酸化影响的观测分析

1987年9月,重庆地区观音桥、江津县城和四面山响水滩雨水样品分析结果表明,三个测点的雨水平均pH都远小于5.60,市区的污染已影响90km外的乡村。雨水酸度、雷达回波移动方向和雨水化学组分浓度分析说明,四面山雨水酸化的污染源为非局地性的。     

地形一冲刷对降水增幅的数值试验

本文用seede—feeder机制研究了地形对降水的增幅作用。在云层甚厚或有两层云的情况下,一方面地形的抬升作用增加了下层云的液态水含量,另方面上层云雨滴下落时,藉冲刷作用碰并下层云的水滴,从而加强了降水率。应用这个地形—冲刷模式对海南岛东部坡地热带低压和台风的降水进行了计算,与实测值拟合良好。数值试验得出:地形坡度对降水增幅有重要作用;坡面法向风速的加大有效地增加降雨率。受地形影响前的坡前降水的增加虽使总降水率相应增加,但对降水增幅无显著贡献,     

积云的清除作用与其酸化的数值模拟

一维时变参数化积云模式与污染物浓度连续方程相结合，根据积云内外SO2和HNO3浓度、云水S(VI)浓度、H2O2和O3的氧化速率以及地面雨水S(VI)浓度的时空变化，分别讨论核化清除、液相氧化、云下气溶胶清除、碱性气溶胶、云外污染物的夹卷以及SO2初始分布等因子的重要性。     

冠层内动量和物质吸收特征的数值研究

本文设计了一冠层(CL)和大气边界层(ABL)之间物质和动量交换的耦合模式,并对CL内风速、物质随高度分布和日变化作了数值模拟.结果表明,由大尺度扩散引起冠层低层的第二个风速极大和多极值的浓度分布,CL内湍流通量和物质浓度随高度减小而迅速降低,以及CL动量减小对浓度分布的重要影响,模式都能很好地描述,模拟结果与观测事实有好的一致性.利用浓度和温度廓线相似假设,导出了质量汇的经验关系.     

中尺度低压系统形成和维持的数值实验

使用细网格的多层原始方程模式对中尺度低压进行了数值模拟。发现:(1)在中尺度低压形成和维持过程中风场扰动的动力学过程比气压场扰动的作用更为重要。(2)对五种不同垂直结构的风场扰动进行了实验,其中以中低层的风场扰动在中低压形成过程中的作用更显著。(3)对湿模式和干模式进行的对比实验表明,两者重力波传播的相速度有明显的差别。前者将近为零,而后者达44米/秒。     

X波段雷达和微波辐射计联合反演云中雨水含量分布的数值试验

运用中国科学院大气物理研究所的三维云模式,对北京地区2005-06-26的一次层状云过程进行模拟试验,以此为真值,分别用雷达—辐射计联合系统和单雷达进行云中雨水分布的反演。结果表明,联合反演与模式真值的平均相对误差只有16%,联合反演的精度比单雷达反演有大幅度的提高,并从理论上讨论了误差的来源。     

考虑大尺度凝结加热的数值模拟试验

本文在五层原始方程模式[1]绝热方案的基础上,加入了大尺度凝结加热率,并以一次黄河气旋天气过程为例,进行了48小时预报。将绝热方案的预报结果与考虑大尺度凝结加热的预报结果作了对比,表明：大尺度凝结加热对气旋的发展有促进作用,它使预报更接近实况。本文在加热项的处理上,吸取了天气工作者的经验,将计算凝结项的条件作了修正,进行了一些尝试,最后取得了较为合理的结果。     

谈谈天气学的数值实验

一、为什么要用数值实验的办法研究天气学 预报员们常常为天气预报不太准确而苦恼。这并不是因为他们不负责任或是脑子不行,而可能是因为: 1.我们所能得到的天气情报不够; 2.我们对天气发展的规律认识不够; 3.没有足够好的工具定量地报出天气的发展。     

长江中下游地区暴雨值预报试验

本文利用NCAR／PSU联合研制的中尺度天气数值模式MM5，对长江中下游地区在1996年6月下旬至7月中旬发生的暴雨过程，以国家气象中心业务运行的合球谱模式T63的分析场作为初值和侧边界条件，进行了一系列的数值预报试验，结果表明，该模式较好地预报了实况相近的降雨区的位置，但对暴雨的中心落点和强度，其预报结果与实测有一定程度的偏差，如何模式提前12小时开始积分，则可在一定程度上克服模式中凝结降水的施转加强问题，使预报的降水强度等有明显的改善。     

一次华南低空急流和暴雨过程的对比数值试验

在文献「４」成功地模拟华南前汛期一次低空急流和暴雨过程的基础上，分析讨论了４个对比数值试验。结果表明：凝结潜热加热和青藏高原大地形对暴雨的产生，华南低空急流的维持是十分重要的；不同的边界层过程以及华南地形的作用只表现在雨量的大小和分布上。     

9406号台风登陆造成华南及长江中游暴雨过程的数值模拟试验

本文应用有限区域数值预报模式，并根据不同的积云参数化方案对１９９４年第６号台风登陆后低压的移动规律及其对应降水分布进行了数值模拟试验，结果表明积云对流参数化对于台风移动及其降水分布影响极大，是作出台风暴雨预报的关键过程。     

云水酸化数值模式计算

假定形成在硫酸、硫酸盐和硝酸盐核上的云滴,溶解酸、碱性气体在很短时间达到气—液平衡,进行了云水酸度的数值模式计算。计算结果表明,云水酸化不仅与云空气中酸、碱性气体和气溶胶粒子组分的初始浓度有关,而且还与云含水量有关。     

飑线特征与结构的数值模拟

本文用一个五层原始方程模式对飑线在发生发展过程中的结构与特征进行了数值试验。得到的模拟结果与观测事实相一致。并发现网格距的缩小对提高模拟的精度十分重要。      

确定Fourier展开式最佳截断项数的探讨

本文用理论估计及数值实验两种方法研究了有限调和分析中考滤资料误差情况下如何确定Fourier展开式最佳截断项数的问题。理论估计表明最佳截断项数与物理量本身的变化及资料的误差有关。数值实验的结果证实了这一点。     

华南中尺度暴雨数值预报的不确定性与集合预报试验

利用非静力MM5模式,分析了不同积云对流参数化方案对华南暖区暴雨数值预报的不确定性影响,进行了中尺度暴雨模式扰动集合预报试验。不同对流参数化方案的对流凝结加热引起不同的局地温度扰动,通过大气内部的热力动力过程,导致垂直速度的差异,进而影响网格尺度和次网格尺度降水时间、地点和强度。后续降水再通过凝结潜热释放形成新的扰动源。不同积云对流参数化方案还可引起扰动源能量传播方式不同,最终使模拟大气的动力和热力结构有差异。针对物理过程的不确定性,使用两种模式扰动方法构造集合预报扰动模式,第一种方法是随机组合不同积云对流参数化方案和边界层方案,第二种方法是扰动Grell积云对流参数化方案中主要参数振幅。集合预报结果表明,第一种方法的集合预报效果优于第二种方法,仅扰动参数振幅值似乎还不足以反映华南暴雨预报的不确定性。单一的确定性预报在暴雨落区和强度方面的可信度不稳定,集合产品能给华南暴雨过程提供更有用价值的指导预报,具有较高的应用价值。     

黑风暴的沙尘形成与输送参数化及中尺度数值试验

西北地区典型黑风暴和强沙尘暴都是在特定大尺度环流背景和中尺度系统相互作用下发生和发展的，而中、低空强锋区相伴的强冷锋移经沙源充足的大沙漠区是黑风暴和强沙尘暴形成和发展的必要条件。为了研究黑风暴和沙尘暴的沙尘形成、输送及沉降机制，本文提出了一种沙尘源、汇项的参数化方案和一个沙尘输送方程，进而引入已有的ＭＭ４中尺度数值模式模拟系统；应用这个改进和发展的模式模拟系统基本成功地模拟了“９３．５”黑风暴的天气系统演变及其沙尘浓度的近地层和垂直分布以及沙尘的沉降与输送。模拟结果分析表明，用包括沙尘输送方程及其沙尘源、汇项参数化方案的中尺度数值模式来研究黑风暴的沙尘形成、输送和沉降机制是一种具有应用前景的方法。     

一次华南暴雨过程的数值模拟和试验

本文利用有限区域数值预报模式MM4对一次华南暴雨过程进行了数值模拟和试验.用该模式预报的形势场与实况较一致,预报的暴雨强度、位置也与实况相近.此外由控制试验和敏感性试验可知,该暴雨强度对地形、辐射和下垫面过程比较敏感.