干对流调整对区域气候模拟效果的影响

利用干对流发生时大气层之间质量交换应满足守恒性原理, 改进了p-σ区域气候模式中的干对流调整方案。该方案同时调整温度、比湿和风场。利用1979~1995年NCEP/NCAR再分析资料月平均场作为初始场和侧边界强迫, 模拟1月和7月的气候特征,并用t检验和F检验方法检验敏感试验和控制试验模拟结果差异的显著性。结果表明, 无论是1月还是7月, 敏感试验与控制试验出现干对流调整的区域均一致, 但敏感试验各区域发生干对流调整的次数均比控制试验多。7月各个物理量场的差异均比1月显著。两试验模拟7月比湿场和降水量场的均值差异不明显, 而方差差异比较显著;温度场和风场的均值差异和方差差异均比较显著。敏感试验在20°N~35°N纬度带内对7月500 hPa风场的模拟有了比较明显的改进。在对7月总降水量场的模拟方面, 敏感试验在新疆北部、内蒙古中部呼和浩特一带、吉林东部以及湖北和广东地区有比较好的模拟效果, 基本消除了控制试验中的虚假大值区。     

集合预报中动态调整的增长模繁殖及其对自由繁殖的改进

用增长模繁殖（BGM）法产生集合预报初始扰动的过程中,对增长模适时的进行调整是有必要的。介绍了动态调整的方法,利用T63L9全球谱模式,通过数值试验考察了在繁殖过程中采用动态调整时增长模的增长和饱和情况,并与自由繁殖试验作了相应的比较。结果表明:动态调整情况下,各层扰动的增长率可以达到一个比较大的数值;在形态饱和方面,动态调整能在很大程度上克服自由繁殖时低层扰动饱和时间滞后的缺陷;综合考虑,动态调整下扰动饱和时间可比自由繁殖缩短1天以上,且饱和特征更加明显。     

关于处理初始资料和取某些参数的问题

针对目前处理初始资料中存在的问题,提出了一个满足能量守恒和整层无辐散等约束条件的变分方案,并就风的调整进行了试验。结果表明,在严格满足约束条件的情况下,调整后的风及其分布比调整前改变并不大。调整值可以作为预报方程的初值。 文中还针对某些参数因人、因地而取值不同的问题,提出了一个可以随流场、温度场调整的方案。     

用变分法修正黑河试验数据的初步研究

为了对黑河试验观测资料进行订正,利用一个一维边界层垂直扩散模式和以拟牛顿极小化算法为基础的最优化方法建立了一个变分同化系统,其中,目标函数相对于控制变量的梯度用扰动法求取.并利用模式资料和黑河试验若干时刻的观测资料进行了一些数值试验.试验证明,将初始场变量与模式误差系数同时作为控制变量加以调整,能够有效调整初始场观测资料.并且,用变分同化方法能够较线性插值(时间、空间)方法更有效、合理的修正黑河试验观测资料场的种种缺陷.     

县站配套预报及其改进的试验总结

为适应市场经济体制的要求,深化进行气象系统结构调整,我局按照省、地、县预报建设试验课题要求,在现有仪器设备的基础上,进行了三年的县站配套预报试验。现将试验情况总结如下,供有关单位参考。     

支持向量机在AMSU-A临边调整中的应用

采用支持向量机(SVM,Support Vector Machine)方法,对AMSU-A进行了临边调整试验。利用全球廓线数据集和快速辐射传输模式计算的理想亮温资料,以及AMSU-A全球实际亮温资料的分析表明,临边效应增大了窗区通道边缘视场的亮温,减小了5～14通道边缘视场亮温。临边效应对于各通道影响明显,且随着视角的增大而增大。通过理想试验分析表明,与多元线性回归方法相比,支持向量机方法对于窗区通道调整效果改进较多,对于通道5～14,同样优于多元线性回归方法。除窗区通道1、2、15边缘少数视场外,各视场调整均方根(RMS,Root Mean Square)误差在AMSU-A仪器噪声范围之内。对实际资料的试验表明,支持向量机方法调整效果同样优于多元线性回归方法。     

调整模式大气环境场的一种可行性方案及其应用

在考虑大尺度环境场的调整对热带气旋移动路影响的数值模拟研究中，应用原始方程１０层模式，提出一种实现大尺度环流发生较大调整的试验方案，试验证实该方案是行之有效的。     

加密探空资料在GRAPES同化系统中的试验结果分析

利用GRAPES₃Dvar系统,分别对2011年发生在四川境内的两次强降水个例进行了加密、常规探空资料的同化对比试验。结果表明,试验的各同化变量的平均、最大调整幅度都随高度增加而增加;通过对两个个例各个同化变量的增量场水平分布的分析可见,试验B主要对四川地区造成影响,试验C的影响区域分布在整个积分区域内,而试验D与试验C的各同化变量增量场分布相似,但它对四川地区各同化变量增量的调整幅度更大;另外B、C、D三组试验的降水预报相对控制预报都有所改善,试验D的预报更优,降水强度与降水落区预报与实况更为接近。     

一种基于进化策略的气象学反问题求解算法研究

数值天气预报准确性直接取决于好的预报模式和初始场。在预报业务中,依赖观测数据调整初始场和模式参数属气象上的反问题。通过对模式参数识别和初始场调整问题进行等价转化,提出了一种基于进化策略的气象学反问题求解算法。在一维扩散方程和Lorenz-96简单预报模式进行了两类理想数值试验,试验结果表明经过优化后的预报误差均控制在非常小的范围内且预报稳定,从而验证了方法的有效性。     

多普勒天气雷达资料同化对暴雨模拟的影响

利用我国CINRAD/SA多普勒天气雷达资料与ARPS模式 (Advanced Regional Prediction System) 的资料分析系统ADAS (ARPS Data Analysis System), 对初始场进行调整, 并应用于WRF (Weather Research and Forecasting Model) 模式, 对2003年梅雨期淮河流域两次典型致洪暴雨过程进行模拟试验。对模拟结果的对比分析和检验结果表明:引入雷达资料后, 在雷达观测区的整层风场和水汽场都随之调整, 雷达径向风和反射率因子资料对初始场调整有不同影响, 径向风资料侧重于对风场的调整, 而反射率因子资料侧重于对温、湿量场的调整, 使降雨落区和强度预报都有所提高; 在ADAS系统中, 雷达径向风和反射率因子资料对初始场调整有不同影响, 径向风资料侧重于对风场的调整, 而反射率因子资料侧重于对温、湿量场的调整, 两个个例的试验表明, 加入雷达径向风资料的模拟试验能够得到较好评分, 加入雷达反射率因子资料或同时加入这两种雷达资料也能够在一定程度上提高模拟的准确性。     

CINRAD/CD雷达反射率因子同化对中尺度数值模式云微物理量场调整的分析

以ARPS模式及其资料三维同化系统ARPS3DVAR和复杂云分析模块为研究平台,使用贵阳多普勒雷达的体扫观测资料,分析了雷达反射率因子资料对云微物理量场的同化问题及雷达资料质量控制对同化的影响.结果表明,数值试验中两个不同的云分析方案都能同化出合理的云水场和水凝物场,同时因为水凝物场的调整,位温场和垂直速度场也得到了很好的响应;与没有使用云分析方案的试验比较,使用了云分析方案同化雷达资料的试验,在初始时刻能够调整出一个合理的云微物理量场,减少模式的热启动时间;而没有使用云分析方案的试验在2～3 h后才能调整出一个位置有较大偏差的水凝物场,雷达反射率资料的同化在强对流风暴的模拟中起到了一个非常关键的作用.     

百叶箱架改型成功——介绍可调式新架型

高寒地区冻拔现象十分严重,常造成百叶箱高度、水平的自然性异变,其变幅往往超过准许范围,又不能及时调整而使数据失真. 针对这个缺陷,我们进行了架型改革.经过多次试验,终于把传统固定式箱架改革成可调式箱架.它不受时间、地点、气候的限制,可随时进行高度、水平的双项或单项调整.达到了经济耐用,风吹不动,调整方便的技术要求.可调式架型构造和调整方法如下:     

对流参数化在暴雨预报中的个例试验

暴雨过程中对流起着重要作用。为了做好暴雨预报,本文用个例试验了三种对流潜热的计算方案:Manabe等的对流调整,Kurihara的对流调整及郭晓岚的对流参数化方法。计算结果表明,对流雨区和实况基本吻合,雨量比只考虑大尺度凝结时有所改进。总的来讲,对流雨区的预报以Manabe的对流调整方法最好,而形势预报则以郭晓岚的参数化法最好。     

季节尺度区域气候模拟适应调整时间选取问题的数值试验

文中利用区域气候模式RegCM3,以1998年夏季中国异常气候事件为例,对季节尺度区域气候模拟适应调整时间的选取问题进行了数值研究。共做了11个试验,每个试验的适应调整时间最短为10 d,最长为6个月,以检验适应调整时间长短对夏季中国异常气候事件模拟结果的影响。结果表明:对于大气变量而言,模式通常在经过4—8 d的适应调整时间后,就进入"气候模态"运行,此后模拟误差主要是由于模式对区域内大气过程描述能力不足造成的,对适应调整时间选取不再敏感,这进一步证实了区域气候模拟是一个边值问题的观点。各气候区平均降水量模拟结果受适应调整时间影响也不大,但不同的适应调整时间对降水分布格局模拟将产生一定影响,降水分布模拟结果随适应调整时间的不同存在一定的不确定性,这种不确定性通常出现在强降水发生区域。总之,对于季节尺度降水模拟,适应调整时间大于2个月效果更好。对降水分布格局模拟误差和东亚夏季风系统进退过程之间关系的进一步分析发现,模式对受夏季风系统影响比较大的区域模拟的降水相关系数变化性也比较大,因此,发展合适的积云对流参数化方案以提高受夏季风系统直接影响区域强降水过程的描述能力是改进区域气候模式对中国区域夏季气候模拟效果的有效途径。     

全球正压大气的能量传输特征及遥相关效应

本文利用能量与位势拟能守恒的初始方程全球模式数值试验的结果,采用谐波分析的方法,研究了正压大气中地形与其它强迫源激发的波动及其能量的传输特征,并讨论了冬夏不同季节强迫源与全球环流型调整之间存在的遥相关效应。本文揭示的事实,一方面说明了强迫源的位移变化有可能是青藏高压东西振荡的重要原因之一,另一方面也指出了青藏高压东西振荡与全球环流调整之间遥相关的内在联系,从而为进一步了解全球大气的能量传输提供了一个数值试验的依据。     

天气雷达反射率资料订正前后在ARPS模式中的同化试验对比

以TRMM/PR反射率资料作参照,对常州、南京天气雷达反射率资料进行一致性订正,再利用中尺度模式ARPS及其数据同化系统ADAS对订正前、后的天气雷达反射率因子进行同化,模拟2013年6月25日和2010年8月24日江苏地区两次暴雨过程。两次暴雨过程均包括3组试验:控制试验和雷达资料订正前、后的同化试验。结果表明:(1)雷达反射率因子的同化很好地改进了模式初始湿度场,使降水预报在分布和强度上更接近实况;(2)雷达资料的订正进一步改进了反射率因子同化试验,并且通过调整初始湿度场和上升运动场(调整作用主要体现在前2~3 h内)改善了对降水的模拟预报,其结果证明雷达反射率因子的订正改善了雷达资料的质量。     

多普勒雷达反射率与径向风资料在数值模式中的应用试验

利用CAPS (Center for Analysis and Prediction of Storm)研发的ARPS (The Advanced Regional Prediction System)模式及数据处理系统ADAS (ARRS Data Analysis System)和3DVar (3-D Variation)系统分别同化多普勒雷达反射率与径向风资料,分析二者在改进模式初始场和预报效果中的作用.通过模拟2003年7月安徽省一次强降水过程,得到如下结论:径向风资料调整初始风场,在积分进行后,对水汽场也有所调整;反射率资料调整初始水汽场,积分开始后,对风场也有调整,其中后者较显著.从预报的3小时降水来看,两个同化试验得到的落区位置与实况都有出入,反射率同化试验得到的预报面积比实况偏大,但二者都比非同化试验效果好.     

GPS观测资料应用于中尺度数值预报模式的初步研究

利用建立在长江三角洲地区GPS观测网中 11个站点的可降水量资料 ,对 2 0 0 2年 6月 2 3～ 2 4日影响长江三角洲地区的降水过程进行了MM5模式初始湿度场调整和Nudging同化试验。试验表明 :利用GPS测量的可降水量对模式初始湿度场进行调整能明显增强模式初始场描述水汽分布的能力 ,从而有效地控制模式积分初期对可降水量预报的误差 ,并对模式 6h累积降水量预报有较明显的改善作用。利用Nudging技术同化GPS可降水量资料对MM5预报效果改善较小 ,并且Nudging系数的增加对预报效果的影响不大。总体上 ,利用GPS可降水量资料调整模式初始湿度场对模式 6h累积降水预报效果的改善明显好于连续Nudging同化。试验还表明 :GPS资料对模式初始湿度场调整改善模式对累积降水量的预报主要是通过改善网格降水预报来实现的 ,而Nudging同化主要是通过改善次网格降水而提高模式降水预报能力的。     

3年棉花栽培试验的农业气象概况

３年棉花栽培试验的农业气象概况王玉衡（哲盟气象处）前言随着经济体制改革的不断深入和经济结构的调整，给我盟农业种植结构的调整。提出了十分艰巨的任务。同时也为我盟经济作物特别是棉花生产的发展，创造了新的机遇。为此盟气象处结合内蒙古气象科研所于１９９２年批...     

青藏高原地区不同下垫面陆面过程的数值模拟研究

利用陆面过程模式Common Land Model(CoLM),选取青藏高原上3个不同下垫面观测站(藏东南站、纳木错站和珠峰站)的观测资料,对这3个野外观测站进行了单点数值模拟试验。根据3个测站的试验数据,对模式中土壤孔隙度和饱和导水率进行了优化,针对青藏高原地区土壤层薄的特点,对模式中土壤分层方案进行了调整。结果表明,调整分层方案后的CoLM模式对3个测站土壤湿度的模拟性能较原分层方案有明显提高,平均偏差均减小0.014以上。但是与观测值相比,藏东南站土壤湿度的模拟整体偏低,纳木错站和珠峰站则整体偏高。对土壤温度而言,3个测站模拟与观测的相关系数都达到了0.9以上,珠峰站偏差较大,调整分层方案后模拟的偏差有一定的改进。模式较好地模拟了3个测站的净辐射、感热通量和潜热通量的日变化和季节变化情况,调整分层方案后潜热通量的改进最为明显。