华南海陆风的数值模拟

本文利用Mass和Dempsey的一层σ坐标中尺度模式对华南的海陆风进行数值模拟。模拟结果表明,华南存在着六个中尺度的海陆风系。同时,存在三个与广东省暴雨中心相对应的海风辐合区。最后,利用模式输出的地面气压场计算的日波的振幅和位相,讨论了海陆风转换的时间以及它的动力学机制。     

宁波一次典型夏季海陆风过程观测分析和数值模拟

根据我国宁波台塑项目环境评估期间使用系留气艇对一次典型海陆风过程进行时间加密探测所获得的资料,分析了弱盛行风影响下海陆风环流的时空变化规律,并用分辨率为5 km的WRF模式模拟了此次海陆风过程。观测结果表明,在成熟海风期间的高空存在明显的返回气流,所观测到的海风环流相当完整;陆风过程伴有下沉逆温层出现。数值模拟结果表明,海陆风的开始时间、持续时间与实测基本一致,海风期间的返回气流也清晰可见。     

三维海陆风的数值模拟

本文利用地形坐标,建立了一个模拟用的三维海陆风模式,来模拟城市、斜坡和海岸形状等对海陆风的影响。结果表明,海陆风主要受海陆温差影响,海岸线附近的坡地和城市的存在,对海风发展有利。     

二维海陆风环流的数值研究

本文对Nickerson的中尺度模式作了一些修改,加入了地表热量平衡方程和一个13层的土壤层模式,并对Therry等的行星边界层参数化形式作了调整.使之较好地模拟出太阳辐射和地表温度的日变化.对不同地形、纬度和夏、冬季海陆风的模拟表明,本模式具有较强的海陆风模拟能力.     

海陆风研究进展与我国沿海三地海陆风主要特征

海陆风是发生在海岸附近由于海陆热力差异引起的中尺度环流,对沿海地区天气气候和环境空气质量有重要影响,本文综述海陆风研究进展与我国华南、长三角和环渤海3个不同地区海陆风的主要特征.海陆风研究可分为观测研究、理论研究、数值模拟研究.20世纪60年代以来的观测研究表明,全球高、中、低纬沿海地区都有海陆风.海陆风理论研究已从20世纪20年代力的平衡分析发展到海陆热力平衡非线性动力学解析与数值模拟相结合研究海陆风的参数化,模拟研究已逐步成为主要手段.我国华南、长三角和环渤海3个不同地区海陆风有明显差异,海风盛行和结束时间不尽相同,低纬地区海风出现较晚,甚至可持续至午夜时分.海陆风有可能造成污染物的累积,使空气质量变差,应引起沿海地区有关部门的重视.     

台湾海峡海陆风数值模式与数值模拟试验

研制了一个包括水平及垂直扩散、牛顿冷却的二维46层非弹性运动方程组的台湾海峡海陆风数值模式,并用此模式来模拟及研究台湾海峡两岸海陆风的生成与变化特征.模式中考虑了太阳辐射、长波辐射及其日变化、地表向大气的感热与潜热输送以及向土壤层的热传导等.数值计算中采用了分解算法及隐式时间差分方案.用此模式得出的模拟结果与闽东南及台湾海陆风的观测事实比较吻合,表明了此模式能够较好地描述海峡两岸的海陆风变化规律.     

海南岛地区海陆风的统计分析和数值模拟研究

根据实测资料统计分析海南岛地区的海陆风现象和季节变化,并利用WRF模式对全岛海陆风环流进行数值模拟。结果表明,海南岛四季代表月的月平均海陆风日为12.2 d,月平均频率约为40%,夏季最高(约49%),冬、春季相当(约41%),秋季最少(约29%);中部山区周围海陆风出现频率较高,北部丘陵地区出现频率较低。海南岛夏季的海陆风环流最强,典型海陆风日的海风环流厚度达2.5 km、陆风环流厚度约1.5 km;白天海风向岛内伸展60～100 km,在岛屿长轴附近形成强辐合带;冬季通常在岛屿中部形成偏南北向的海风辐合带;春季兼有夏季和冬季的特点;秋季海陆风的范围最小、强度最弱,主要出现在西南部山地边缘。各季陆风发展相对较弱,陆风辐合线偏向海上或在岸线附近,其范围和强度明显小于海风环流。海岛山体机械绕流作用明显,迎风面陆风时段易形成陆风锋,夏季常出现在凌晨至05—09时,弧形辐合带向海上推进约10～30 km,冬季出现在东南部沿海且强度较弱;背风面海风锋可在北部-西部的平坦地区登陆并向岛内推进,海风发展旺盛时背风面与迎风面的海风在海岛中心汇合,形成覆盖全岛的强辐合带。      

三维非静力中─β尺度动力学预报模式的应用 Ⅱ:海陆风的数值模拟

本文利用已建立的三维非静力中－β尺度动力学预报模式［1］，以1993年9月3日为实例，模拟研究深圳大鹏湾海岸地区地形的动力和热力效应形成的海陆风环流特征。模拟结果与实测资料合理的一致，并且表明：起伏地形对垂直流场及低层风场影响较大；不规则海岸线对地面流场的走向有显著影响；海角的辐散（或辐合）较强；地面温度波的振幅直接影响到海陆风环流的强度；海陆风转换期间，风速较小风向多变。     

城市化对广西夏季海陆风影响的数值试验

利用2003—2006年观测资料分析了广西区夏季海陆风地面特征,并运用WRF模式模拟了2006年8月1—2日海陆风的结构,结果表明：使用修正后的城市下垫面试验模拟的海陆风强度和分布更接近实测,白天沿海城区为海风辐合带,与暴雨中心相对应;夜间北部湾海面为陆风的汇合区,易产生对流云团。城市化试验结果表明热岛效应加强了海风的发展,但削弱了陆风;同时热岛效应减缓了夜间城市上空大气的辐射冷却,使下沉运动相应减弱,从而抑制了逆温稳定发展的主要控制因子,逆温强度大幅度降低,但对逆温层高度影响不大。     

海陆风环流的计算方法

给出海陆风环流的计算方法,得到了计算方程,该方程为一个复偏微分方程,可用松弛迭代法数值求解。利用该方程,对珠江口及香港地区的海陆风环流作了高分辨率的计算,结果表明用该方法计算得到的海陆风环流是可信的,其与实际观测及Mass模式的计算结果十分吻合。     

太湖地区湖陆风对雷暴过程影响的数值模拟

利用耦合了NOAH陆面模式的WRF中尺度数值模式,对2010年8月18日发生在太湖地区的一次强雷暴过程进行数值模拟,并将模拟结果与实况进行对比。结果表明:模式能较合理地模拟出雷暴演变过程及近地面要素变化。此次雷暴天气过程发生在湖风发展强盛时期,雷暴沿东岸湖风与背景风形成的辐合线发展。通过两个敏感性试验,研究了太湖地区湖陆风对雷暴过程的影响。湖风锋对雷暴过程起触发和增强作用,湖风锋的阻挡和抬升作用导致此次雷暴的产生。在湖风锋前缘形成的初始对流进一步发展加强为雷暴,发展成熟的雷暴低层出流又与湖风作用形成新的雷暴,湖风的辐合为对流云的发展提供水汽和能量。在雷暴的形成发展过程中,感热通量输送可改变大气边界层结构,使低层不稳定能量较易释放,潜热释放加强上升和下沉气流,使边界层湿度增大,对流进一步发展增强。     

离岸型背景风和海陆风对珠江三角洲地区灰霾天气的影响

不同类型的背景场和海陆风对珠江三角洲地区大气灰霾有不同的影响。作者主要利用空气质量模式系统Models-3 (MM5/SMOKE/CMAQ)研究离岸型背景风和海陆风对珠江三角洲一次灰霾天气的影响, 结果表明, 中尺度气象模式MM5对珠江三角洲地区这次灰霾天气的气象模拟, 较好地模拟了风速和风向的变化。多尺度空气质量模式CMAQ模拟出了PM10浓度的变化, 与观测值比较一致。在这次灰霾天气过程中, 由于离岸型背景风与陆风风向一致, 在陆风维持的情况下, 内陆源区的PM10被输送到沿海地区, 导致沿海城市和海面上PM10浓度比较高; 而在海风维持的情况下, 海风与离岸型背景风方向相反, 造成海风较小, 致使整个珠江三角洲地区灰霾天气都比较严重。敏感性试验结果表明离岸背景风和海陆风的相互作用对灰霾天气的生成与分布有重大的影响。     

海陆风识别方法研究进展

对近20年国内外海陆风环流研究中主要采用的海陆风日识别方法进行了回顾总结.根据研究中所采用资料类型的不同将识别方法分为:①应用常规资料识别,②应用大气遥感资料识别,③应用数值模拟结果间接识别.在第1种识别类型中,从影响海陆风形成的主要因子入手,将海陆风日识别标准归结为6项,并分别对各项进行了具体分析;在后两类的讨论中主要评述了几种典型的海风日识别方法的优势和不足.     

不同地转速度下的冬季大气环流及气候异常的数值模拟

利用IAP二层全球大气环流模式，进行改变地球自转速度下冬季大气环流及气候异常的数值模拟。其中试验1: 设25 h/d (350 d/a)；试验2:设23 h/d (381 d/a)；控制运行:24 h/d (365 d/a)。联系从古至今地球自转逐渐减慢的情况，主要讨论地转减慢对冬季大气环流和气候的影响。结果表明，地球自转速度减慢以后，能使西风急流加强，南极附近增温。     

对于一次川渝暴雨的ATOVS资料同化数值模拟

利用我国全球中期数值预报业务模式T213L31及其三维变分同化系统SSI,对全球NO—AAl6、17的ATOVS资料进行了同化试验。对2007年7月16-18日发生在川渝地区的一次暴雨过程进行数值模拟研究,对比分析了仅同化常规资料与加入卫星资料后的同化结果及模拟结果。试验表明：T213L31模式加入同化AMSU资料后,可以改善降水预报,尤其是降水强度。通过连续滚动同化卫星资料,模式对于大尺度环境场改进明显,模拟效果更加接近实况。AMSU资料的使用可以改进温度场、湿度场以及风场,对于降水落区的预报有很好的指示意义。同化AMSU资料虽然一定程度上增加了降水区的湿度,但是该区域为一个稳定维持的低湿中心占据,是造成降水落区出现偏差的原因。     

广东省冬季暴雨及其环流形势特征分析

利用1981-2019年冬季广东省86个人工气象观测站的降水资料、NCEP再分析资料,以及2005-2020年的MICAPS探空资料,对广东省冬季暴雨的时空分布、天气形势和探空指数特征进行了研究.结果表明:①广东冬季暴雨空间分布不均匀,总体上东多西少、北多南少,39年间各个站点每年平均出现冬季暴雨0.25站次;冬季暴雨...     

山西春季层状云系数值模拟及与飞机探测对比

采用中国气象科学研究院 (CAMS) 中尺度云参数化模式对2010年4月20日山西省一次春季层状降水云系的宏微观结构,特别是垂直方向上的微物理结构进行了数值模拟和分析。利用携带云粒子探测设备的飞机对该次层状云系进行了两次云物理探测飞行,并将飞机探测所获取的数据和图像资料与数值模拟结果进行了对比研究。模拟结果显示:该次降水过程以层状冷云降水为主,云中过冷水含量丰富,云系存在明显的3层结构,地面降水主要来自于云中高层冰晶、雪、霰等冰相粒子的融化和低层云水的转化。数值模拟与飞机探测对比分析显示,高空温度、湿度和高度的配置两者基本一致,数值模拟不同高度的云粒子相态、垂直方向云水比含水量与飞机探测获取的云粒子图像和云液态水含量的垂直结构基本吻合,但数值模拟的云中各种水成物粒子出现的高度较飞机探测偏高。     

干旱半干旱区土壤湿度数值模拟研究进展

总结和回顾了干旱半干旱地区土壤湿度研究在区域气候变化研究过程中的重要性,详尽描述了干旱半干旱区土壤湿度数值模拟的研究现状。在过去几十年里,大型地面观测试验计划的开展、卫星遥感监测能力的加强促进了干旱半干旱地区陆面模式模拟土壤湿度能力的提高,推动了干旱半干旱地区土壤湿度数值模拟的研究进程。尤其是干旱半干旱地区气候观测站的建立,积累了长期宝贵的连续性观测数据,增强了检验卫星反演方法的能力,促进了陆面模式的参数化改进。近年来随着气象学、生态学以及水文学、土壤学等学科之间交叉合作的加强,气候变化背景下土壤湿度对碳、氮循环的影响研究得到越来越多的重视,尤其在干旱半干旱地区,局地碳通量和水分供应存在密切联系。因此,未来半干旱地区土壤湿度的研究不仅要开展观测计划,积累长期连续的高质量数据,改进卫星反演能力和模式参数化方案,而且要进一步深化和加强学科交叉内容的研究,分析气候变化背景下土壤湿度在生态学、水文学、土壤学等学科的变化形式和特点,多角度、多方向地开展和改进干旱半干旱地区土壤湿度的数值模拟研究。     

Numerical Simulation of the Regional Ocean Circulation in the Coastal Areas of Chinaal

1.IntroductionInrecentyears,manystudiesonthemechanismoftheregionalclimateformationandvariationhavebeendonebyusingnestedhigh--resolutionregionalclimatemodels.TheregionalclimatemodelshavepresentedbetterPerformancesinsimulatingregionalclimatefeaturesthanlarge--scalegeneralcirculationmodels(GCM)becauseoftheaccuraterepresentationsofhigh--resolutiontopography,detailedunderlyingsurfacecharacteristics,landsurfaceprocessesandplanetaryboundarylayerparameterization.However,theoceanpartwithinthemodeldom…