中期数值预报的若干问题

近几年来,国外气象业务中心都在不断地更新计算机系统,计算机的功能愈来愈强,速度愈来愈快。计算机技术的迅速发展促进了数值预报业务的开展,一些先进国家已开始使用巨型计算机制作数值预报。预报范围     

第四章 大气探测

大气探测是气象科学技术的基础工作。探测技术的每一重大改进,都将有力地促进气象科学技术的发展。气象探测几十年来的发展是迅速的,由常规的地面气象观测发展到高空气象探测、天气雷达探测,卫星云图接收等,使人民对大气运动规律的认识有了较为明显的提高。     

次千米至次百米高分辨率模拟的热带气旋眼墙低层极端上升运动特征分析

观测发现热带气旋(TC)眼墙附近低层(3 km以下)存在着强烈的上升运动,严重威胁低空观测飞机的安全,由于对实际TC观测的样本非常有限,目前对极端上升运动(大于10 m/s)的了解不多。通过三个水平分辨率自次千米(333 m)至次百米(37 m)大涡数值试验模拟眼墙附近低层上升运动的分布特征。结果表明,TC眼墙附近的最强上升运动主要分布在眼墙处最大风速半径(RMW)内侧,并且主要出现在台风眼墙强对流的一侧。对比不同试验发现,在大涡试验中,随着模式水平分辨率的提高,模式可以模拟出更强的上升运动,且极端上升运动最大频数的分布高度随着水平分辨率的提高而降低。研究表明,与现有观测结果比较,当大涡试验水平分辨率到达111 m时,可以模拟出与实际观测比较相似的极端上升运动空间分布和强度。      

气象通信讲座 第二讲 甚高频通信

随着国民经济的迅速发展和科学技术的日益进步,甚高频无线电通信技术,已广泛应用于电视、雷达、导航、遥控、调频广播以及射电天文等方面。近几年来,甚高频通信在我国气象部门发展很快,目前已初具规模,不少省(区)建成了以其为主体的气象业务专用辅助通信网,在使用中收到了明显的社会经济效益,促进了气象事业的发展。那么什么是甚高频通     

数值天气预报业务模式现状与展望

20 0 4年是数值天气预报理论提出 10 0周年 ,同时也是数值天气预报业务化应用 5 0周年。经过百年的发展历程 ,数值天气预报学科有了飞跃的发展。特别是最近 10多年来 ,大气科学以及地球科学的研究进展 ,高速度、大容量的巨型计算机及网络系统的快速发展 ,更加快了数值天气预报的发展步伐。文中从模式动力框架、物理过程参数化、模式程序软件等方面对数值天气预报业务模式现状进行了简要综述 ,对存在的问题进行了探讨 ,并对数值天气预报业务模式的未来发展作了展望。当前数值天气预报业务模式发展的特点有 :(1) 2 0世纪 90年代中期以来 ,各国的全球和区域模式水平和垂直分辨率都有明显提高 ,且模式物理过程也同步进行改进 ;数值预报业务模式已进入了大规模并行计算的阶段 ;(2 )主要发达国家和中国都正在致力于研发各自的新业务数值预报模式———非静力 (多尺度 )一体化模式或非静力中尺度模式 ,部分国家的新一代天气 气候一体化数值模式已业务运行 ;(3)业务数值预报模式正在朝着不断完善的方向发展。随着模式分辨率的提高 ,云物理过程、陆面过程和湍流过程、考虑坡度 -坡向因子的辐射过程等在模式中的参数化方案 ,以及模式垂直坐标的选择越来越受重视 ,这些物理过程的描述成为业务数值模式改进的重点和     

复杂地形风场的精细数值模拟

风能是一种重要气候资源,随着我国风电规模的迅速增大,发展风能资源评估系统和风功率预测系统已成为一项重要的研究内容。国内外对复杂地形风场结构的数值模拟有大量研究,随着计算机能力增强,以往用于空气动力学精细流场计算的计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)模式越来越多地在气象领域得到应用,人们开始研究用中尺度预报模式和CFD模式结合进行复杂地形风场的数值模拟。本文的耦合模式系统采用中尺度气象模式(WRF),通过嵌套网格到内层尺度(一般是几公里),然后通过耦合CFD模式Fluent软件获得高分辨率(水平30~100 m,垂直150 m高度以下10 m)的风速分布资料,得到精细化的风场信息。通过对鄱阳湖北部区域和云南杨梅山复杂地形的风场模拟,提供了风能评估和预报的一种可行的方法。     

模式水平分辨率对超强台风“天兔”强度和微结构特征的影响

利用不同水平分辨率下的中尺度数值模式WRF模拟1319号超强台风"天兔",以研究模式水平分辨率对台风强度和微结构(包括动力和微物理)的影响。模拟结果表明:不同水平分辨率(1 km、2 km、3 km、4km、5 km)模拟的台风路径差异不大,且均与实况基本相同;不同水平分辨率对台风强度和微结构的模拟效果影响较大,其中以对10 m最大风速、垂直运动和降水强度的影响为最大。将模式水平分辨率提高到1 km有助于改善台风强度和微结构的模拟效果。在较低分辨率下,台风非对称性较明显、眼墙倾斜程度较大和海表水汽通量较小等结构特征共同使得台风强度较小。     

第九讲 数值预报产品在天气预报中的利用

一、引言 天气预报的发展方向 是客观、定量、迅速地提 供准确的预报;根据流体 动力学、热力学方程建立 的数值预报,已成为当代天气预报的主流,这已被三十多年的历史所证实。现在愈来愈多的国家建立了数值预报业务,提高了预报水平。 随着现代科学技术的发展,数值预报已从简单的地转涡度方程模式,发展到复杂的包括各种物理过程的原始方程模式,这种模     

以科学发展观为指导推进气象科技服务新发展

随着科学技术的发展和服务水平的不断提高，气象科技服务渗透到国民经济建设各个领域，促进了经济发展、社会进步和人民生活水平的提高，同时也在气象事业结构调整、气象业务服务领域拓展、改善职工工作生活条件等方面发挥了重要作用。社会的需要繁荣了气象科技服务，气象科技服务的发展又促进了气象科技总体水平的提高，气象科技服务已成为公共气象服务体系的重要组成部分。     

高分辨率业务数值预报模式的进展

随着计算机的飞速发展,当然还有人们对大气运动过程的深入了解,数值天气预报在两个方面将得到迅速发展,这就是预报时效的延长和预报准确度的提高.欧洲中期天气预报中心(ECMWF)的十天业务预报早已闻名于世.它的中期预报产品已广泛应用于世界各主要气象中心并取得十分有效的经济和社会效益.英国气象局已     

青藏高原中部聂荣半干旱草地夏季近地层能量平衡与输送分析

利用青藏高原中部聂荣地区草地下垫面2014年7~8月近地层气象要素梯度观测及湍流观测数据,分析讨论了该地区观测期间的基本气象要素特征、能量平衡特征以及能量输送特征,主要结论如下:(1)向下、向上短波辐射和净辐射日变化规律一致,向下、向上长波辐射日变化平缓。反照率呈"U"型分布,早晚大,中午小,聂荣夏季地表平均反照率为0.20。(2)在夏季白天,聂荣地区净辐射大部分以潜热的形式加热大气。考虑了土壤浅层热储存和垂直运动引起的平流输送后,能量闭合率由0.65提高到0.80,闭合率有显著的提高。(3)在不稳定层结下,动量总体输送系数CD平均值为4.7×10~(-3)和热量总体输送系数CH平均值为3.5×10~(-3);在稳定层结下,CD平均值为3.4×10~(-3),CH平均值为1.8×10~(-3);C_D和C_H在近中性层结下的平均值分别为4.30×10~(-3)和2.39 10~(-3)。     

作物产量形成模拟研究初探

产量预报是世界各国都在开展的一项农业气象服务,它对农业生产和国民经济的发展有着重大的意义．近年来,随着科学技术的发展,各种高精密观测仪器的使用以及计算机的广泛普及,使产量预报由最初的统计模型、大田试验估算等方法发展到现今运用计算机数值模拟的方法进行计算,预报的方法不断优化,精度得到很大提高。1产量预报的发展1．1统计预报模型它是利用历史产量对照气象资料进行相关分析后而建立预报公式。y＝yl＋yw＋△y[1]式中y为实际产量,y为趋势产量,y。为气象产量,△y为随机产量（一般忽略）。该种方法中要对产量的历史资料进…     

城市冠层模式在GRAPES模式中的应用

在GRAPES中尺度模式中耦合了城市冠层模式(Urban Canopy Model,简写为UCM),并选择珠江三角洲(简称"珠三角")地区2011年7月10日夜间强降水过程和2012年8月19日的高温个例,考察了GRAPES中尺度模式与城市冠层模式耦合在珠三角地区的模拟效果,分别设置了两组试验,在GRAPES模式中耦合和未耦合城市冠层模式(UCM和noUCM)。结果发现,UCM对强降水中心和降水落区的模拟都较noUCM有明显的改善,从降水的四个评估指数(命中率、反命中率、威胁指数及偏差)也可以看出,UCM的结果较noUCM有了较明显的提高,尤其是命中率和威胁指数;对2 m高度的温度和地表热通量而言,两组试验的日间温度和热通量差异较大,中心城区UCM模拟的温度较noUCM高2~4℃,最大差值达5~6℃,热通量差异基本在150 W/m~2,而在夜间,两组试验模拟的温度和热通量差异减小,温度差值基本在0.5~1.0℃之内,热通量差异一般在10 W/m~2左右。两组试验对降水模拟差异的主要原因是UCM模拟出了降水前期地面强的辐合区及相应的温度高值区,对流层低层较大范围的垂直上升运动和辐合上升,对流层中层的暖湿中心及地面较大的CAPE值(达2 000~3 000 J/kg),而noUCM的模拟偏弱或是未能模拟出来。从另外高温个例观测与模式模拟的对比结果来看,UCM模拟的近地面气温、风速、感热通量、向下短波辐射通量和向上长波辐射通量与观测的误差减小,但感热通量与向下短波辐射通量与观测存在一定差距。     

WRF模式对一次河西暴雪的数值模拟分析

利用NCEP再分析资料,使用WRF模式模拟了2005年3月14~15日出现在甘肃河西西部(祁连山西段北坡)的一次暴雪天气过程。结果表明:WRF模式能较好地模拟出暴雪的区域,对这种中尺度天气系统具有良好的预报能力。在这次暴雪过程中,地面冷锋、低空风场切变线,以及与高空强锋区相对应的高空急流的合理配置加强了暴雪区的垂直环流的发展,使降雪区对流发展;出现暴雪时最大辐合层在600 hPa附近,500 hPa以上表现为一个深厚的辐散层。随着强降雪的开始,降雪区近地面层由辐合变为辐散,反映出由于能量释放,降雪的影响系统开始逐渐消亡;在降雪过程中始终伴随着中小尺度特征的强烈的垂直上升运动,最大上升速度层在500~400 hPa之间;降雪的水汽来源于西风气流,水汽输送在600 hPa最强。600 hPa的强水汽输送和强辐合保证了产生强降雪必需的水汽条件。     

青藏高原地区一次强对流过程中UTLS大气成分分析

青藏高原是对流层水汽和污染物进入平流层的一个重要通道,这些大气成分会对全球气候产生重要影响。利用MLS探测资料和ERA-Interim资料,对2012年7月5日发生在青藏高原中部的一次强对流活动中对流层上部平流层下部(UTLS)H_2O、O_3、CO和IWC的分布特点进行分析,并通过Wei公式估算穿越对流层顶的臭氧和水汽通量。分析结果表明:(1)O_3混合比在100hPa附近相对多年平均略微增加,从0.3×10~(-6)(V)增加到0.9×10~(-6)(V);CO混合比在150hPa以下最大值增加了0.08×10~(-6)(V);H_2O混合比在215hPa附近增加了80×10~(-6)(V);IWC在对流过程中增加明显,在215hPa处的含量最大达到了0.027g/m~3,比多年平均值增加2倍多。(2)对流活动开始前,向上穿过对流层顶的运动逐渐增强,且总的臭氧和水汽通量输送主要由垂直方向的瞬时运动变化贡献。因此高原上的强对流活动对对流层低层大气的抬升作用会使UTLS的大气成分发生相应变化。     

新一代天气预报业务系统及其技术的发展趋势

基本气象信息加工分析预测系统是气象基本业务系统的核心。 1 980年以来 ,我国气象业务现代化建设步伐不断加快 ,基本气象信息加工分析预测水平有了很大提高 ,现已基本形成了由国家、区域、省、地 (市 )、县五级组成的基本气象信息加工分析预测业务体系。本文结合国内外天气预报业务发展现状 ,提出了新一代天气预报业务技术体系发展规划 ,并对其发展趋势作了展望。1国内外天气预报业务现状1 .1国外现状1 990年以来 ,美国、英国、日本等发达国家借助高速度、大容量的巨型计算机及其网络技术 ,投入了大量人力物力发展天气预报业务 ,尤其是在建…     

计算机病毒及其防治

随着现代化科学技术的飞速发展,计算机作为高科技产品的结晶,已深入到人类社会的各个领域,推动了人类社会发展的进程。然而,计算机病毒的出现和广泛流传,使计算机应用受到很大冲击,并造成了巨大的经济损失。如何正确认识计算机病毒,积极预防和有效地检测、消除计算机病毒。已成为广大计算机用户十分关注的问题。     

美国能源部CHAMMP气候模拟计划简介

CHAMMP气候模拟计划是美国能源部为制定国家能源发展战略之需要而拟定的一个迎接挑战、攻克难题的宏伟计划。 CHAMMP的字面含义是计算机硬件、高级数学和模式物理。可见,CHAMMP计划包含三个重要部分:1.物理模式:是指研究和试验对气候系统物理的、化学的以及生物学过程的最佳表示方法;2.先进的数学和计算方法:将采用和试验最佳的数学和计算技术,以便在新一代高并行度计算机上求解复杂的耦合联立方程组;3.计算机硬件:通过10年的努力,使计算机对模式的计算能力提高10~4倍,即从目前的10亿次/秒提高到10万亿次/秒。     

一次暴雨过程的数值模拟分析

2005年7月9~10日湖北西部—河南南部出现了一次强降水过程。从天气形势的发展变化,推断出天气系统演变过程的两种可能方式,然后用中尺度数值模式AREM对这次强降水过程进行了数值模拟,在模拟结果的基础上分析了暴雨发展的中尺度过程和特征。这次过程是由辐合线加强和气旋发展两个阶段组成的,在辐合线加强过程中,随着辐合线北侧干空气的南侵以及暖湿空气由南至北倾斜向上发展,上升运动发展到对流层高层后向南北两侧辐散,并在对流层中层构成一对经向偶极子环流圈,它们的下沉支补偿融入上升运动区中,加强和维持了低层的辐合;而在气旋发展过程中,切变线南侧的湿空气明显向北发展,并在切变线上跨越湿度锋区新生发展出一个β中尺度气旋,气旋南半部的湿空气具有强辐合性并伴有强上升运动发展,紧邻其南侧是湿补偿下沉气流,而上升运动北侧的干下沉气流一直向下伸展到边界层顶附近,受低层湿空气向北发展穿越湿度锋区的作用没有向南融入上升运动区中。文中最后给出了辐合线加强和气旋发展的三维空间结构示意图。     

正压模式中涡旋运动的一种值数研究

用正压模式的数值试验考察气旋式低涡运动证实:在β平面上轴对称无辐散涡旋向北运动的加速度与涡旋尺度及强度成正比,这是罗斯贝(1948)曾预言的。试验发现,这种加速运动伴随着一向北运动速度接近于常数的运动,此值在β_(L_0)~2/u_0小于0.01的范围内近似由关系式y=0.52β~(0.6)L_0~(1.2)U_0~(0.4)表示,β、L_0和 U_0分别为柯氏参数在Y 方向的梯度、涡旋的特征尺度和强度。试验中还发现涡旋路往上的摆动周期为10～30小时,但周期对涡旋尺度和强度的依赖系关与 Yeh(1950)和 Kuo(1950)作出的理论结果不一致。