台风暴雨与环境水汽场的数值试验

通过对8407号台风的环境水汽场的数值试验得出，台风中心右侧水汽通道区的水汽的多寡对台风降水的影响最大。台风中心左侧水汽的多少对台风降水几乎没有影响。在对两个登陆台风的水汽通量以及水汽通量散度分析中发现，这两个量的大小并不能决定降水的强弱。     

水汽方程弱解的适宜性研究及其在数值求解中的应用

和Ｈｉｂｅｒｔ空间的Ｌｉｏｎｓ定量,对于在第一类边值问题,证明了水汽方程弱解的存在性和唯一性,并且利用弱解,指出了设计有限元方法的思路。     

水汽对梅雨期切变线大暴雨影响的数值试验

利用WRF （Weather Research Forecasting）中尺度数值模式对2010年7月12—13日梅雨期影响江苏的江淮切变线大暴雨过程进行数值试验,重点研究切变线南侧水汽强度、垂直厚度和输送位置变化对降水发生、发展的影响,并揭示湿位涡对江淮切变线降水的指示性。结果表明：对流层高层水汽对降水强度和雨带分布影响较小;中层水汽对整体雨带形态的维持起了重要作用;低层水汽强度的变化主要对大暴雨区域及大暴雨中心降水强度存在影响;而水汽输送位置离切变线越近越有利于暴雨的发生发展。同时,切变线南侧水汽变化对江淮切变线和西南风低空急流发生发展,以及相关高低空散度和上升运动也存在影响,切变线南侧水汽供应越充足、水汽强度越强、水汽柱愈深厚、输送位置离切变线越近,则高低空散度发展耦合愈充分,垂直上升运动愈旺盛,切变形势及切变线上低涡越活跃,相应的降水强度越强、雨带分布越宽阔连续。分析发现湿位涡（Moist Potential Vorticity,MPV）对江淮切变线降水有较好的指示性,且以正压项MPV1的影响和指示为主。MPV1负峰值的出现指示降水峰值出现,当MPV1 <-1.5 PVU时,切变线附近有小时降水量大于20 mm的短时强降雨发生。在MPV1<0条件下,若︱MPV2︱>0.05 PVU且尤其当MPV2>0时,降水强度明显增强,而MPV1为负、MPV2为正维持时间越久、︱MPV1︱和︱MPV2︱峰值越大,则江淮切变线降水持续时间越久、强度越强。     

青藏高原东侧大暴雨数值分析及截断水汽场数值试验

利用天气学原理和η-坐标有限区域中尺度数值模式进行数值试验，分析探讨由西太平洋副热带高压、东北冷涡、西风槽及高原低值系统共同作用造成的青藏高原东侧陕西大暴雨天气过程的成因。结果表明：高原东侧暴雨形成的诸多因素中，水汽场及其输送是很重要的因素，截断暴雨区的主要水汽通道，降水会发生明显的改变，对流场及高层散度场有重要影响。     

模式低空急流结构与水汽输送精度的数值试验

本文所使用的中尺度模式ＭＭ４改进了水汽平流的计算精度，引入了Ｐｒａｔｈｅｒ和Ｂｏｔｔ两种高精度正定闰流差分格式。首先探讨了仅考虑模式平流过程的情况下不同平流差分格式的误差特征对模式结果的可能影响。结果显示：ＭＭ４中原有的水汽平流差分格式在水汽梯度较大处产生水汽负值，而引入搞精度格式能正确模拟水汽为分布的特征，对不同精度的水汽平流分格式作了数值试验，不同格式下模式的低突急流结构有较明显差别，水汽输送     

对流层中上部水汽对高原低涡形成影响的数值试验

对1998年8月4日那曲低涡形成前的卫星监测水汽图像的分析，用η模式对该低涡进行的数值模拟，及对高原以南及洋面上空对流层中上部增加水汽的数值试验，得出：印度洋阿拉伯海是这次高原低涡形成在对流层中上部一个重要的水汽源，印度西部－阿拉伯海上空对流层中上部水汽增加，可使高原上出现有利于低涡形成的高底场，温度场条件，用卫星监测的水汽图像改善在高原以南及洋面上空对流层中上部水汽条件，对数值预报结果有改进。     

对流层中上部水汽对高原低涡形成影响的数值试验

对1998年8月4日那曲低涡形成前的卫星监测水汽图像的分析,用η模式对该低涡进行的数值模拟,及对高原以南及洋面上空对流层中上部增加水汽的数值试验,得出印度洋阿拉伯海是这次高原低涡形成在对流层中上部一个重要的水汽源;印度西部-阿拉伯海上空对流层中上部水汽增加,可使高原上出现有利于低涡形成的高度场、温度场条件;用卫星监测的水汽图像改善在高原以南及洋面上空对流层中上部水汽条件,对数值预报结果有改进.     

940 nm水汽通道反射率计算试验

利用近红外波段大气与辐射的相互作用解决用红外波段不容易遥测低层水汽的问题。选用940 nm水汽弱吸收带进行通道反射率计算试验，分析其对不同环境参数的敏感性。结果表明，940 nm附近通道的辐射信号携带了整层大气水汽信息，有可能用来获取大气水汽总量。     

地形和水汽对“7.13”陕西暴雨影响的数值试验

应用WRF V3.5中尺度模式,对陕西省2013年7月12~13日的一次暴雨过程进行数值模拟,并设计了降低地形和减少水汽含量2个敏感性试验,探讨了地形和水汽对本次暴雨过程的影响。结果表明:(1)模式能较好地模拟出本次暴雨天气过程,反映出了主要雨带的形状,但模拟的降水量存在偏差,其可能原因是初始场不能合理反映大气实况;(2)嵌套区域d02的地形高度降低至原始高度的1/3后,107°E~109°E范围的散度垂直剖面呈辐合—辐散的双重结构,暴雨区上空中低层假相当位温梯度变大,垂直上升运动增强,进而改变了降水的强度和范围;(3)将初始场中暴雨区南面的水汽含量减少20%后,水汽通量散度极值中心值减少1/3,进而导致模拟区域的雨量减少了58%,表明偏南水汽的输送对本次暴雨雨量有显著增幅作用,暴雨过程中水汽聚集程度是判断暴雨过程雨量大小的关键因素之一。     

应用地基GPS技术遥感大气柱水汽量的试验研究

从理论上分析了AN (Aske and Nordius) 大气柱总水汽量 (W) 计算模型的偏差, 探空试验结果证实了理论分析的结论.作者经过推导, 建立了新的W计算模型, 与探空方法获得的W值具有很好的一致性. 1998年进行了一次“GPS暴雨观测试验”.试验结果发现:可降雨量的高值时段与降雨过程高度相关; 大的降雨过程, 在降雨前, 可降雨量一般都有一段递增过程, 在降雨结束过程中, 可降雨量一般都有一个递减过程, 在突发暴雨事件发生前往往发生可降雨量突然大幅度递增现象; 在大暴雨事件发生前, 存在一个长时间的十分明显的孕育阶段.     

不同深对流参数化方案在降水预报中的比较试验

用中尺度模式（ＭＭ５）与国家气象中心全球谱模式相嵌套,对华东地区２７个测站两个月（１９９７年３月和７月）的降水预报,进行了３类深对流参数化方案的比较试验,发现不同深对流参数化方案对降水预报质量的影响存在一定的差异,而且这种差异在７月份要比３月份明显。     

载水数值模式的实时预报试验

该文对载水数值模式进行了持续56天的实时预报试验,并对模式的常规预报和云场预报结果进行检验和分析。试验表明,模式运行稳定可靠;载水数值模式有能力合理而比较正确地预报大气中各种水物质的分布及随时间变化,预报云系、云团的宏、微观结构和云物理特征;与此同时,其形势预报及以降水为代表的要素预报能力,亦不低于一般的常规预报模式。     

龙门山沿线暴雨过程的诊断分析及数值试验

利用常规气象观测资料和西南区域模式WRF_RUC产品,对2012年8月17 18日四川盆地西部龙门山脉沿线出现的一次暴雨过程进行了诊断分析和数值试验。结果表明,对流层中低层明显高能、高湿,大气层结极不稳定,为中尺度对流系统的生成和发展提供了有利的热力不稳定条件;对流发展与低层偏东气流密切相关,暴雨开始前,四川盆地内低层偏东气流增强,使盆地西部沿山地区辐合和地形抬升作用增强,是造成垂直上升运动强烈发展的主要动力机制;降低高原地形高度,暴雨区明显西移;降低盆地内初始场温湿条件,降水强度明显减弱;不考虑地面热通量影响,降水强度也将有一定减弱。     

The Water-Bearing Numerical Model and Its Operational Forecasting Experiments PartII: The Operational Forecasting Experiments

ＴｈｅＷａｔｅｒ－ＢｅａｒｉｎｇＮｕｍｅｒｉｃａｌＭｏｄｅｌａｎｄＩｔｓＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＦｏｒｅｃａｓｔｉｎｇＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓＰａｒｔＩ：ＴｈｅＯｐｅｒａｔｉｏｎａｌＦｏｒｅｃａｓｔｉｎｇＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓＸｕＹｏｕｐｉｎｇ（徐幼平）...     

Preliminary Results from Numerical Experiments of a Heavy Rain Process with PENN STATE / NCAR MM5

PENN STATE/NCAR MM5 is used to simulate precipitation of the heavy rain process during 12-13 July 1994.The effects of different PBL parameterizations,resolvable scale moisture schemes and cumulus parameterization on the process rainfall simulation are investigated.By comparing the results of hydrostatic and nor.hydrostatic experiments,the nonhydrostatic impact upon precipitation is also examined.It is found in this study thai PENN STATE/NCAR MM5 has advantage not only in theory but also in simulating results with real data.In MM5.however,the selection of physical processes,especially water-cycle process,is very important and crucial to precipitation forecast of the case.It is concluded that the model with Grell (1993) scheme for convection and condensation method for resolvable scale precipitation captured the rainstorm during 12-13 July 1994 in Beijing area more successfully     

青藏高原地面拖曳效应对春季大气环流影响的数值研究

用一个在NCAR的气候模式CCM1（R15L12）基础上改进和发展起来的CCM1（R15L7）-LNWP长期数值预报模式,以国家气象中心1992年4月1日客观分析资料和NCAR的固定个例（1975年1月16日）为初始场,进行长期数值预报试验,研究了青藏高原地面拖曳效应对春季大气环流的影响。结果表明,当月平均的青藏高原地面拖曳系数与全球其它陆面月平均拖曳系数之差由0.0008增大至0.004时,预报效果得到了明显改进。青藏高原至巴尔喀什湖之间的（300 hPa和500 hPa）温度差可增大3℃,从孟加拉湾一带至青藏高原的温度差可减小1.5℃,使得在青藏高原及其北侧高空西风增强（增强中心在40°N的250 hPa层）。在青藏高原南侧的25°N的250 hPa出现西风的减弱中心,有利于晚春季节东亚南支西风急流的北移。青藏高原的地面拖曳效应有利于在春季加大其迎风坡和背风坡效应,加强北半球经向三圈环流及全球经向环流。     

非静力AREM模式设计及其数值模拟II:数值模拟试验

在程锐等（2018）中,我们完成了非静力AREM（Advanced Regional Eta-coordinate Model）模式动力框架设计。本文将通过理想和实例试验检验其模拟能力。设计理想试验并通过与国际成熟的中尺度非静力框架比较,直接检验非静力AREM三维动力框架在细致分辨率（约1 km）下的模拟性能。可以看出,非静力AREM与ARPS（Advanced Regional Prediction System）、WRF（Weather Research and Forecasting Model）模拟出类似的积云对流结构及演变特征,从而基本确证了本文发展的非静力框架的正确性。结合原静力平衡模式的初始化和物理参数化过程,形成非静力AREM模式系统。台风实例模拟表明,粗分辨率下静力、非静力AREM模式性能接近;但在高分辨率下,非静力明显优于静力模式。我们还开展了批量降水试验检验,对非静力AREM模式性能进行了进一步的验证。     

区域气候模式中侧边界地形缓冲区作用的数值试验

利用区域环境系统集成模式以1998年夏季为例,通过数值试验研究了侧边界地形缓冲区对区域气候模拟结果的影响。结果表明,设置侧边界地形缓冲区使模拟场和观测的均方根误差都有所减小,区域平均中尺度动能也减小,从而有利于维持区域模式长期积分的稳定性。设置地形缓冲区并不改变模拟降水分布格局,但对主要降水区各降水时段降水强度的模拟有不同程度的改进。     

初始方程数值模式的一个计算格式及其预报的个例实验

本文对σ坐标的初始方程数值预报模式提出了一个比较简洁、稳定而灵活的计算格式,便于引进地形和加热等物理作用。 文中给出了这一格式的特点,并概述了半球模式的侧边条件的影响情况。从预报个例实验结果看,格式基本上是稳定的,而短期预报的效果也较好。     

变分连续同化中优化步长的推导方法及数值试验

一个好的变分同化方法,必须考虑到预报模式具有误差,并对模式误差进行纠正.变分连续同化(VCA)通过在模式方程中引进一个修正项,连续地调整模式变量,从而达到以上目的.在变分连续同化的迭代过程中,优化步长的选取方法对于同化迭代是否收敛、收敛速度快慢与否都至关重要,文中推导了一种有效利用观测资料计算优化步长的新方法,并以大气运动方程中一维非线性平流波和二维惯性波为例,进行了四维变分资料同化数值试验.数值结果表明,VCA方法和计算优化步长的公式都是有效的.