CoLM模式在西北干旱区和青藏高原区的适用性研究

运用CoLM(CLM3.0)模式对典型干旱区(张掖站)和青藏高原区(安多站、MS3478站)进行了off-line验证试验,检验了CoLM模式在典型干旱区和青藏高原区的性能。结果表明:CoLM模式对典型干旱区绿洲灌溉农业的陆面过程模拟较好,土壤各层温度的日变化趋势和季节变化趋势都能较准确地模拟出来,模拟的地表温度与观测值相关系数为0.885,均方差为0.873;模拟的5 cm土壤温度值与实测值的相关系数为0.944,均方差为0.891。在高原地区能量平衡分量的模拟中,净辐射、感热模拟效果较好,潜热分量模拟值偏大,故将CoLM模式用于高原地区还有待进一步改进。     

Wave-CISK与快速增长的对称不稳定

本文应用一准两维的非静力平衡数值模式研究了凝结加热反馈对线性及非线性对称不稳定的影响。数值试验结果表明:当Ri<1时，对于一定的加热廓线，Wave-CISK可以激发出快速增长的线性对称不稳定，其指数增长率比无加热时增加一倍半，并产生向暖区的移动，而加热廓线对对称不稳定的发生发展及结构都有明显的影响。具有凝结加热的非线性对称不稳定在其发展初期与线性情况相同，当扰动增长到一定强度，非线性作用增强，其不稳定增长速度就减慢，原来对称的环流结构被破坏，正环流不断减弱，负环流不断增强。     

A SIMPLE PROGNOSTIC CLOSURE ASSUMPTION TO DEEP CONVECTIVE PARAMETERIZATION:Ⅱ

A series of 3D predictions,dealing with the development of a heavy storm observed during the OSCAR experiment,were carried out by utilizing the PERIDOT model,and introducing alternatively the cumulus parameterization scheme of Bougeault (1985) and the prognostic one (Chen,1989;Chen and Bougeault,1993),with three different grid sizes:160 km,80 km,40 km.The feasibility of the new prognostic scheme and its improvement on the problem of dependency of the predicted rainfall upon the grid size of the numerical model were verified by comparison of the rainfall observed and those predicted.The results demonstrate that,in general,the predicted rainfall increases when the grid size decreases for both diagnostic and prognostic schemes.However,with the new prognostic scheme,the numerical model is capable,on the one hand,for the larger grid sizes,to increase the rainfall,which is under-estimated with the scheme of Bougeault (1985);on the another hand,for the smaller grid sizes,to reduce the rainfall,which is usually over-estimated.In other word,there is an obvious improvement on the problem under study.     

SPECTRUM期间目标台风移动的数值试验

在目标台风Ｙａｎｃｙ的移动过程中，选择４个时段进行预报数值试验。模式初始场系根据ＳＰＥＣＴＲＵＭ和ＴＣＭ－９０加强观测资料确定。结果表明：实际大气中目标台风移动的若干特征在模式大气中能够显示出来，如Ｙａｎｃｙ在１９９０年８月２０日００时移向的转折现象等；台风非对称结构的低频振荡是产生移向转折现象的一个重要原因。     

一次夏季西南低涡形成机理的数值试验

本文用一个适合于高原地区的简化流体动力学模式,对一次夏季西南低涡的形成进行了多种数值试验。控制试验结果表明,西南低涡形成的位置在高原东侧地形高度3000m附近,与实况基本吻合,降水区分布比较合理。对不同物理过程进行试验表明,动力过程对西南涡的形成起了基本作用,但单纯的动力过程不能使西南涡维持下去。潜热加热对西南涡的维持发展有重要影响。感热加热作用较小。 青藏高原地形对西南涡的形成有决定性影响。模式地形高度削减一半,模拟的西南涡形成位置比实况偏西偏南;去掉地形后,700hPa为一热低压,位于青藏高原内部。     

气球携带探空仪上升和降落伞携带探空仪下降的全程探空对比分析

开展气球携带探空仪上升和降落伞携带探空仪下降的探空仪观测试验,建立针对下投式的温度、湿度和气压试验评估方法。试验结果表明上升段的北斗温度、气压测量准确度与RS92基本相当,湿度差于RS92双加热湿度传感器;下降段的北斗温度测量准确度与下降段的RS92基本相当,气压由于快速下降对定位有一定影响从而导致气压误差较大,相对湿度误差基本上在5%以内,符合WMO的测量要求;与风廓线雷达进行时空匹配,上升段北斗风向测量准确度差于RS92,风速测量准确度明显优于RS92。试验同时还验证了气球携带探空仪上升和降落伞携带探空仪下降全程2次探空观测模式具有很好的应用前景,可以实现高空站网的时空加密。     

冬季南海SST月异常时500hPa气温响应场的传播路径

利用中科院大气物理研究所的两层大气环流模式（ＩＡＰ—ＧＣＭⅡ）作了南海海表水温月异常时５００ｈＰａ气温响应场传播路径的数值试验。结果表明：当南海表面水温出现正异常时该气温响应场分为南北两支传播;北支沿逆时针路径向北传播,由南海经我国东南部到达青藏高原,南支则向南传播;而当负异常时,则该响应场有顺时针的传播路径,由南海经泰国湾最后也到达青藏高原。     

能见度自动观测系统性能对比及分析

1998年6月至9月间在北京进行了一次透射表能见度仪与前向散射式能见度仪的对比试验。参加试验的能见度自动观测系统有：透射表两套、前向散射能见度仪一套和双光路前向散射能见度仪两套。五套参试仪器分别被安装在南苑机场南北向主跑道的东侧。试验收集数据的起止时间为1998年7月25日09h至8月25日08h，时间间隔为1min。从总体误差分布分析，VAISALA公司的前向散射FD－12表现最好；其次是跑道中段的PRESENTEY公司的PEP9012双光路前向散射仪；而传统上认为测量结果较好的MITRAS透射表在高能见度时表现均不佳。所有参试仪器在能见度低于2000m时表现都不错，能见度4000m以上时，散射仪的测量值明显偏高。因此可以认为能见度在4000m以下时，参试的五套仪器均能满足航空气象保障要求，4000m以上测量结果的离散性较大，不确定性均大，但对飞行安全影响也较小，可以作为参考使用。     

中尺度模式中辐射作用的敏感性试验

在中尺度区域气候模式RIEMS中通过考虑和不考虑辐射对大气温度变化的影响来研究中尺度气象过程对辐射的敏感性。结果表明,在月尺度上,辐射可以引起平均约2℃的温度差,从而影响气压形势场和中尺度气象过程,进而影响降水。但在日尺度上,辐射的作用可以不计。     

水汽方程积分计算格式的数值试验

该文把Easter(1993)的水汽方程积分方案应用到球坐标的有限区模式（LAFS）中，并作了两组比较性试验。Easter的方案是把水汽的通量方程和连续方程联立求解。在计算中不会出现水汽负值。而且稳定性好。本文所做的两组试验表明。Easter的方案比LAFS的原方案所产生的计算性扩散小。因而降水预报更接近实况。但CPU时间增加了16%。     

插值方案对耦合系统积分稳定性影响的数值研究

利用NCAR的CCSM 2（community climate system model）气候系统模式分析研究插值方案对系统积分稳定性的影响。理想试验结果表明守恒插值的稳定性要好于双线性插值。但在数值试验中,由于海—气之间复杂的相互作用,使得采用两种不同插值方案计算得到的海—气界面通量的差异远小于理想试验。长期数值积分试验表明,采用守恒插值方案仅在模式系统积分的初期阶段有利于保持物理量守恒,对于模式系统的长期积分稳定性的影响,两种方案基本相同。     

中尺度扰动不稳定的数值研究

利用一个二维Boussinesq流体的绝热无粘非静力数值模式,将中尺度不稳定问题作为一个初值问题进行数值研究.线性情况下数值试验的结果基本与采用特征值方法研究得到的结论一致.非线性情况的数值试验表明,其不稳定发生的范围可与线性情况不一致;非线性不稳定的增长率一般较线性不稳定的增长率要小;非线性作用会造成波型的陡凸,从而造成流函数正负环流的不对称和环流流线的密集;非线性情形下的流型有些与强对流系统的流型相像.     

结露自动化观测装置及试验研究

文章介绍了一套结露自动化观测装置,由CCD图像传感器、露采集器和处理器构成。露采集器由三层带有磨砂区域的玻璃片组成,CCD图像传感器获取玻璃片的图像传送给处理器,结露时磨砂区域与未磨砂区域亮度差值发生变化,处理器自动提取亮度差值及变化信息,识别结露是否发生,从而实现对结露的自动化观测。为了定量分析自动化结露观测装置的性能,设计了观测试验,利用温湿度计观测露采集器附近的温湿度,分析研究湿度与亮度差值及结露的关系,试验结果表明,相对湿度大于97．9％时开始结露,玻片亮度归一化差值迅速降低。结露的信息获取率百分之百,结露自动识别率大于85％。     

套网格模式边界处理的数值试验

本文用一个准二维的原始方程组进行了套网格模式的数值试验。文中介绍了单向套网格和双向套网格的试验结果。试验表明在粗细网格边界上采用松弛法有较好的效果。     

THE DESIGN OF A LIMITED AREA MESOSCALE MODEL AND PREDICTION EXPERIMENTS

Based on the dynamic frame of a 6-layer primitive equations model, a mesoscale primitive equations model is designed that includes larger range of physical processes. It is run in (x, y, σ) system with the model atmosphere topping at 10 hPa and availability of multiple conditions of horizontal boundaries, both horizontal and vertical resolution are adjustable; the precipitation scheme includes large scale and deep cumulus convective precipitation; the ground temperature is computed using surface heat budget equations; exchanges between land atmosphere and between ocean and atmosphere are considered, the Liouis format is used in the computation of vertical exchange budget; a scheme that combines the second and fourth order is employed in horizontal diffusion in which the coefficient is the function of the location of grid points and wind fields; the integration scheme is in the form of economic central difference.With the resolution that horizontal grids are spaced at intervals of 80 km and vertical length is unequally spaced into 16 layers, the model is experimented with 26 cases of forecast. The result has shown stable model computation, good prediction of major synoptic patterns and close reproduction of real precipitation. Statistics for a number of assessment indexes are given in this paper and comparisons are made to the original 6-layer model in respect of the forecasting ability and model properties.     

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。     

大气对冬季南海海表水温月异常响应的初步研究

本文利用中科院大气物理研究所的二层大气环流模式（IAP—GCMⅡ）,对冬季南海海表水温月异常对全球气候的影响进行了数值试验,讨论了相对该异常的南北半球响应波列及其与大气指数循环韵律的关系。研究表明,南北球中高纬500hPa响应波列的产生是由于南海海表水温月异常改变了大气原有指数循环韵律的缘故。本文还发现,当南海海表水温月异常时,大气中存在三个明显的温度低频振荡响应,其对气候预测有一定的预报指示作用。     

物理初值化在台风数值天气预报中的应用试验

根据P.R.Julian(1984)的物理初值化方法，利用有限区数值预报模式，针对台风系统的预报做了物理初值化试验。结果表明，物理初值化不但可以改善台风、低压和副高区域的初始流场形势以及初始降水率，而且可以改善台风强度的发展变化过程和路径的预报，是一种有效可行的方法。