中尺度模式对冬季兰州市低空风场和温度场的数值模拟

利用美国NCAR新一代中尺度模式MM5V3，对山谷城市兰州冬季风场和温度场进行了数值模拟研究。模拟结果与现有理论及观测事实基本一致。表明MM5V3中尺度模式可用于研究山谷城市的大气边界层情况，模式能够较好地模拟山谷城市冬季边界层的风场和温度场特征，模拟结果分析表明，位于河谷盆地内的兰州，冬季近地面风场是山谷风环流和城市热岛环流共同作用的结果，冬季夜间地面流场辐合明显，低空盛行东风，夜间距地300m左右，风向转变为偏西风，白天风向转变高度高于夜间，大约在500m以上；冬季温度场逆温特征明显。     

青藏高原译亚洲季风平均环流影响的数值试验

利用垂直方向具有９层σ面、，水平方向菱形截断波烽为１５的全球在气环充谱 有、无青藏高原大地形两种情况下１０年积分的模拟结果，研究了青藏高原大地形对亚洲季风平均环流的影响。结果表明：有、无青藏高原大地形、亚洲冬、青季季风流均存在很大的差异：去除地形，使夏季高层的南亚高压、低层的在陆热低压、副热带高压及冬季的大陆冷高压在位置或强度上发生了改变；地形的有，无决定着冬季东亚大槽的强度；索在越赤道气流有地形     

重庆市区地面风场的数值研究

建立了一个模拟复杂下垫面风场的中尺度模式，利用该模式对重庆市区地面风场进行实况模拟，计算结果与客观实际相吻合，说明该模式具有较好的模拟能力。该模式模拟的风场可以作为大气扩散研究的初始风场，为节省野外气象观测经费有着重要的意义。     

辽宁地面风场特征的数值分析

利用中尺度模式进行辽宁地面风场数值分析，揭示辽宁几个准定常的中尺度系统，模拟地面风场的日变化特征。     

季风环流与大气臭氧

本文研究了从亚洲大陆流向南方的印度尼西亚-澳大利亚冬季风对大气臭氧的影响。在这种气流中形成热带典型的臭氧层,其浓度的最大值所在高度从22公里被抬升到26.5公里,在季风条件下,臭氧的总含量低于240多布逊单位(D.u.),有时降到197多布逊单位,形成低的热带臭氧距平区。现有资料说明,这种低距平对季风区居民的健康是危险的。     

天津地区城市热岛环流与海风环流相互作用的研究

利用中尺度数值模式（TJ WRF）模拟资料及天津加密自动气象站资料等,选取几个典型天气过程（城区附近局地强雷暴天气过程、受海风影响明显的无天气过程）个例,分析研究天津城市热岛环流与海风环流的空间结构特征及相互作用;重点对城市热岛环流与海风环流相互作用触发局地强雷暴的机制进行分析。结果表明：城市热岛环流的伸展高度基本在800 hPa 附近、空间范围约为20 km、环流内有弱的辐合上升;海风环流的伸展高度在800~750 hPa、空间范围40~60 km,海风环流前沿海风锋的伸展高度为950~900 hPa,垂直上升速度平均为0.2 m·s-1 ,略强于城市热岛环流。海风环流对城市热岛环流有明显消弱作用,城市热岛环流对海风环流有一定的阻挡作用,其阻挡的程度与城市热岛环流强度有关。随海风环流向内陆推进,海风环流与城市热岛环流相遇出现叠加,叠加后的辐合上升运动明显加强,最大上升速度可达0.6 m·s-1,并在不稳定天气形势条件下能触发局地强雷暴天气的出现。     

地形性中尺度环流的数值模拟及验证

建立了一个高分辨三维边界层诊断模式以模拟下垫面热力和动力的 非均匀性对边界层结构的影响。模式模拟了广东大亚湾核电站厂址区域（12 km×12 km） 47个典型天气系统下的地形性中尺度环流,其大坑的模拟风向、风速和温度与观测值 相比,风向差小于17.5#+[o]的概率为87.5%,风速比值在0.7～1.3之间的概率为72.9%, 温度差小于0.4#+[o]C的概率为72.9%。     

VARYING SEASONS'' MESOSCALE WIND FIELD CIRCULATION IN HAINAN ISLAND

Using a one-level numerical diagnostic model, the features of surface wind fields in Hainan Island and Leizhou Peninsula and maritime area around it are studied. In the experiments with prevailing synoptic situation for varying seasons there are obvious deflection flows, terrain slope drafts, convergence lines, sea/land breeze and mountain/valley breeze, and difference in season accounts for the features found in the mesoscale distribution.The complex terrain and seatland distribution in the area is shown to be the important cause for the formation of varying mesoscale circulation, and close relationships between local climatic distribution feature and mesoscale circulation are then revealed.     

2009年10月海南岛一次秋季强降水过程分析

利用NCEP 1°×1°全球再分析资料和常规气象观测、多普勒雷达、中尺度数值模拟等资料,综合分析了2009年10月海南岛一次秋季暴雨过程,并对其物理量场进行诊断。结果表明,此次暴雨的发生、维持和消失主要与南海低压活动及其与冷空气相互作用密切相关。对流单体回波对降水量估测和降水落区有较好的指示意义,由于回波在海南岛东半部地区移动速度缓慢,产生"列车效应",导致海南岛东半部地区雨强增大,雨量增幅明显。暴雨带近地面流场中存在多个次级环流中心,为这次暴雨提供了增幅作用。暴雨过程中水汽通量、上升运动、不稳定能量和涡度等各物理量分布对暴雨落区均具有很好的指示意义。     

2001年8月初上海强暴雨中尺度对流系统的数值模拟研究

利用NCEP的ETA模式对 2 0 0 1年 8月 5～ 6日导致上海地区产生大暴雨的中尺度对流系统的发生发展过程进行了数值模拟。模拟结果基本再现了对流云团加强合并形成中尺度对流系统的过程 ,所模拟的降水分布、最大降水中心位置与实测结果基本一致。模拟结果还显示其中的一个中尺度对流系统是由于位于其西南部的一支低空急流的直接流入才发展起来的     

中尺度暴雨模式MRM1对华南暴雨预报试验

利用中尺度暴雨模式MRM1对2001年6、7月华南的暴雨进行数值预报试验．初始场采用T106谱模式的预报场作初估场，海表温度采用1982～2001年的候平均海温。试验结果表明：模式对两个月的1、10、25、50、100mm降水平均TS值分别达到0．629、0．358、0．238、0.160、0．063．两个月中的主要降水过程预报效果较好．特别是7月几次台风暴雨过程。     

山地中尺度环流中的大气边界层湍流摩擦效应

建立了一个三维原始方程数值模式，模拟在光滑下边界和无滑脱下边界两种情况下，山区中尺度环流的演变过程，指出在弱层结条件下，边界层湍流摩擦效应有利于流场的分离和涡旋偶极子环流的发展；在强层结条件下，表面摩擦效应削弱了分离气流和涡旋性环流的强度，但使其范围扩大。边界层湍流摩擦效应引起的分离流场和尾流区环流与非粘性动力过程引起的流场分离现象，虽然从其表现形式上看完全相同，但是其形成则是由完全不同的物理机制所控制。边界层湍流摩擦效应在上述两种分离流场的演变过程中表现出完全相反的作用。地转科氏力的调整作用在山地背风坡上促进了气旋性辐合环流的发展，而抑制了反气旋性环流的发展。     

台风暴雨中尺度系统与结构的数值研究

首先对８４０７，８４１１和８５０４号台风进行了数值模拟，并详细分析了模式输出的带通流场，发现；在湿台风引起的大范围暴雨区，低怪有强辐合，高怪有的大尺度辐散，而在干台风产生的弱降水区，高层则无中尺度辐散气流。其次，对引起暴雨突然增幅的８４０７号台风进行了对比试验，表明：台风大尺度环境场是产生台风暴雨中尺度系统的源，而凝结潜热释放和地形效应则是形成和影响这些中尺度系统中和中尺度的结构和重要因素。     

CORRECTION OF ASYMMETRIC STRENGTHENING OF QUIKSCAT WIND FIELD AND ASSIMILATION APPLICATION IN TYPHOON SIMULATION

As an approach to the technological problem that the wind data of QuikSCAT scatterometercannot accurately describe the zone of typhoon-level strong wind speed, some objective factors such as thetyphoon moving speed, direction and friction are introduced in this study to construct the asymmetricstrengthening of the QuikSCAT wind field. Then by adopting a technology of four-dimensional dataassimilation, an experiment that includes both the assimilation and forecasting phases is designed tosimulate Typhoon Rananim numerically. The results show that with model constraints and adjustment, thistechnology can incorporate the QuikSCAT wind data to the entire column of the model atmosphere,improve greatly the simulating effects of the whole-column wind, pressure field and the track as well as thesimulated typhoon intensity covered by the forecast phase, and work positively for the forecasting oflandfall locations.     

HRCLDAS-V1.0和ERA5海面风场对比评估分析

基于2020年中国近海31个浮标的逐小时数据,使用统计分析方法对中国气象局高分辨率陆面数据同化系统(HRCLDAS-V1.0)和欧洲中期天气预报中心第5代全球大气再分析数据(ERA5)海面风场进行了系统的检验,检验结果表明：两者在我国近海均具有较高的可信度,风速平均绝对误差(MAE)分别为1.16 m/s和1.09 m/s,风向MAE分别为23°和22°。随着风力增大两者的风速准确度均有所降低,当风力等级≥10级时,前者准确度优于后者;对于风向而言,随着风力增大,两者准确度均升高。此外,选取2020年典型的两次冷空气过程和2008号台风“巴威”过程,检验两者在不同天气过程影响下的准确度,两类融合产品均能较好地再现冷空气过程引起的风向变化,而对不同强度的冷空气过程下的风速反映存在差异;对于台风引起的大风,在风速较低时两者风速均具有不错的表现,但HRCLDAS-V1.0对峰值强度的表现优于ERA5。     

边界层参数化对海南岛海风环流结构模拟的影响

利用WRF V3.7详细分析了应用8种边界层参数化方案（YSU、MYNN2.5、MYNN3、ACM2、BouLac、UW、SH、GBM）所模拟的2014年5月25日海南岛海风环流结构的差异,其中YSU、ACM2和SH为非局地闭合方案,MYNN2.5、MYNN3、BouLac、UW和GBM为局地闭合方案。结果表明:对于海风环流水平结构的模拟,15时,YSU、ACM2、BouLac、UW和SH模拟的北部海风较强,SH和GBM的内陆风速偏大。温度与海风发展强度相对应,MYNN2.5与MYNN3模拟的岛屿温度偏低,海陆温差小,海风相对较弱。对于海风环流垂直结构的模拟,09时海风开始,但强度较小,且存在残余陆风,向内陆传播距离较短,YSU、MYNN2.5和SH方案的海风相对较强。12时,海风已呈现出较为清晰的环流结构,YSU和ACM2的海风厚度及向内陆传播距离相对强于其它方案,MYNN3的环流结构则不太明显,且向内陆推进距离短,海风相对较弱。15时,海风发展强盛,MYNN2.5和MYNN3方案模拟的海风垂直强度较小,ACM2方案的海风垂直环流特征最为明显。18时,海风的强度和扰动均有所减弱,ACM2、BouLac和UW的整体海风相对强于其它方案。21时海风已基本转为陆风,BouLac与UW的陆风环流结构最为清晰。位温、水汽及海风垂直环流强度的发展变化与海风的演变过程基本一致。造成ACM2模拟海风偏强的原因是其边界层垂直混合偏强,形成了足够的湍流混合强度所致。对于边界层高度的模拟,ACM2的边界层顶最高,这与此方案所模拟的海风强度偏大相吻合,其它方案的边界层高度与海风强度并不完全一致。      

中尺度地形对“98.7”鄂东特大暴雨的动力作用

用一个高分辨的 η坐标模式对 1998年 7月 2 1日鄂东沿江特大暴雨过程进行数值模拟 ,得到与实况相吻合的结果。通过敏感性试验和分析 ,研究了局地中尺度地形对这次暴雨过程的影响及其机理。结果表明 ,虽然地形对这次特大暴雨过程的基本面貌并未起到决定性的作用 ,但也有一些重要影响。大别山对边界层南风暖湿气流的阻挡使位于其迎风面上游的暴雨带有所加强。幕阜山对边界层水汽流入的拦截则使位于其背风面下游的暴雨带的初期发展减缓。到了暴雨盛期 ,由于暴雨带南侧有中尺度低空急流出现并正好位于幕阜山区 ,因地形而抬高的摩擦层内的Ekman风矢偏转直指暴雨区 ,加强了暴雨区水汽的辐合。由于强对流暴雨系统盛期近地层气流转为辐散 ,对暴雨维持起关键作用的辐合层升高 ,因此地形抬高的摩擦辐合恰好叠加其上使之增强 ,这可能是此次鄂东沿江特大暴雨过程持续时间长的一个重要原因。