对流边界层中过山气流的数值模拟

采用ARPS4.0非静力中尺度气象模式模拟了对流边界层中气流过山引起的地形波,讨论了地形及大气条件改变对其的影响.模拟表明,当大气边界层是对流边界层时,气流过山引起的地形强迫,仍能在上部稳定层结中造成足够的垂直扰动,产生向上传播的重力内波,重力内波引起的波动阻力仍不可忽略.     

三维山体过山气流流场特征的数值模拟

采用高阶矩湍流闭合方案，建立了一个细网格、高分辨率、三维非静力ＰＢＬ数值模式，并由其模拟了三维山体条件下的流场结构和湍流场特征。为反映数值模拟结果的可靠性，对中性条件下三维山体流场进行了风洞试验。与数值模拟结果对比分析表明，数值计算与风洞试验结果有较好的一致性；使用该模式模拟山体条件下的流场结构能取得较好的结果；将模拟结果作为随机游动扩散模式的三维风场及湍流场资料输入，为复杂地形条件下大气污染的研     

过水体气流流速的改变

流场如何适应非均匀地表面是微气象学的一个重要问题。本文通过建立一个包含地面过程参数和水温预报方案的非静力平衡中小尺度数值模拟来研究过水体气流流速改变的空间结构和变化规律。结果表明：由于水体使表面粗糙度有脉冲式跃变，当较强气流流过时，形成两个内边界层，这两个内边界层在空间交汇呈“舌状”分布，在此之内流速增大，并且地面粗糙度愈大，流速增大愈多。大气层结明显地影响过水体气流流速的改变，造成流速改变有明显的日变化和季节性变化。过水体气流流向改变不大。     

细网络非静力二维高阶闭合模式对山体流场特征的模拟分析

本文采用二阶矩湍流闭合方案，分别就非静力和准静力两种条件建立ＰＢＬ数值模糊，并模拟了二维山脊流场的结构，计算二维山体对气流平均场和湍流场的影响，计算结果表明，无论是平均场还是湍流场，采用准静力假设都会造成模拟结果的较大偏差，且对平均场的影响比对湍流场的影响更为显著，两种模式计算结果的差别还随地形坡度和背景风增大而增大。     

层结大气中Froude数对过山气流的影响

本文建立了一个层结大气中二维过山气流模式，对层结大气的Ｆｒｏｕｄｅ数对过山气气流的影响进行了数值研究，通过地形上空流场，位、场以平行于山 风场的分析，探讨了Ｆｒｏｄｕｄｅ数影响地形上空大气运动的一些规律。     

热带东风气流中低压形成的非线性过程

从有水平辐合辐散的赤道β平面浅水方程出发,采用变量替换和小参数展开法,推导出了热带纬向气流作用下的非线性近似方程,给出了非线性方程孤立波解和一阶近似方程u1、v1、1的形式解.由此讨论了热带东风气流中的低压形成.结果表明:(1)在热带东风气流或热带东风弱切变气流中,可以得到低压形势结构;东风气流弱切变不影响低压纬向宽度,而对低压强度和低压中心位置有一定的影响.(2)当热带东风气流减弱时,低压中心位置偏北,低压强度增强,低压纬向宽度变大;在东风气流中,低压中心位于15～20°N之间,低压中心位置跟实际热带东风气流中低压形成位置比较一致.     

切变气流中地形强迫激发的非线性长波

经推导得到了包括地形和耗散的ＦＫｄＶ－Ｂｕｒｇｅｒｓ方程,利用数值解讨论了地表强迫激发的弧波演变以及移动性孤波与地形的相互作用,结果显示,对于α〉０或α〈０,不论是在气旋式切变气流还是反气旋式切变气流中,地形都能在强迫激发出定常孤波,在其下游产生调制椭圆余弦波列的背风波,当α＝０时,在反气旋式切变气流中强迫区产生的是大振幅定常孤波,气旋式切变气流中强迫区产生的是复杂的非定常孤波,地形强迫产生的ｍ＝     

细网格非静力二维高阶闭合模式对山体流场特征的模拟分析

本文采用二阶矩湍流闭合方案，分别就非静力和准静力两种条件建立ＰＢＬ数值模式，并模拟了二维山脊流场的结构，计算了二维山体对气流平均场和湍流场的影响。计算结果表明，无论是平均场还是湍流场，采用准静力假设都会造成模拟结果的较大偏差，且对平均场的影响比对湍流场的影响更为显著。两种模式计算结果的差别还随地形坡度和背景风增大而增大。     

一阶有限元浅水模式的变分资料同化

一阶有限元浅水方程的伴随模式应用于气象资料同化场,并利用最优化方法对具有随机扰动的初始场进行优化处理。通过极小化算法,使所定义的目标函数达到最小,从而得到的最优的气象要素初始场。数值试验结果表明这种处理是很有效的。     

1991年江淮早梅及其与过赤道气流异常的关系

讨论了1991年江淮早梅现象及其形成机制。结果表明:5月第4候西太平洋副热带高压脊线出现第一次北跳,夏季风影响到江南,江淮地区入梅,比常年早二十多天;这与120—130°E间异常地出现较强的过赤道气流有关。     

气流越过山谷的一个数值试验

本文应用一个二维定常模式对气流越过不同水平宽度和深度的山谷地形产生的动力学效应进行了考察,结果表明:山谷上空的扰动涡旋受基本气流(?)、山谷深度(?)及水平宽度(2L)的制约。例如,当(?)=6米·秒~(-1),(?)/L>1时,在山谷上有两个扰动涡旋,而当U=6米·秒~(-1),δ/L<1时,只有一个扰动涡旋。     

非线性多元样条回归预报模型

针对异常复杂的非线性预报系统，提出非线性多元样条回归预报模型。该模型既保留了线性统计预报中多元分析，逐步筛选预报因子及显著性检验的理论和方法，又吸取了样条函数分段拟合，按需要裁剪以适应任意曲线连续变化的优点，具有处理复杂非线性预报系统的功能。试验结果表明，该模型具有良好的模拟和预报能力，值得进一步深入探讨和应用。     

一非线性统计－动力气候模式及其降水预报试验

在带有线性反馈的统计－动力气候模式的基础上，提出了一种非线性统计－动力气候模式。该模式的实质是用逐段线性化的统计－动力气候模式来描述气候系统的总体非线性变化特征。试验结果表明，该模式能更客观地预测气候变化     

模式误差对变分同化过程影响的数值研究

本文利用浅水方程模式，对变分四维同化过程中模式中误差的影响进行了数值模拟实验，实验显示了模式误差被“混淆”入初始场的现象，在一些模式变量无观测时，这种混淆的后果更为严重。     

中国西北干旱区年降水量非线性动力模式预测试验

利用中国西北干旱区16个代表站年降水量序列,引入非线性动力模式对年降水量做了非独立样本和独立样本预测试验。对模式参数及非线性函数的选取做了一些改进和探讨。初步结果表明,模式能较好地拟合降水量变化趋势和具有一定的预测能力。预测效果优于自回归模式。     

DISSIPATION EFFECT ON THE FLOW OVER MOUNTAINS

In the paper,the turbulent dissipation is considered in the model for studying the flow overmountains.The governing equation is a first order ordinary differential equation derived from analgebraic equation without dissipation case.The solution is sensitive to the upstream condition ofdissipation.The dissipation not only reduces the strength of discontinuity but also changes theproperties of the governing equation.In the paper,the qualitative characteristic features of thegoverning equation are discussed.The numerical results with super and sub-critical cases are alsodiscussed in detail.The results show that the turbulent dissipation is an important factor and is notnegligible.     

一次山地浓雾的三维数值研究

利用非静力平衡中尺度数值模式MM5v3对发生在2001年3月7—8日的南岭山地浓雾进行数值研究,结合外场综合观测资料,分析浓雾的发生、发展和消散机制。结果表明,在大范围的主体层状云系到来之前,低层的偏南暖湿气流沿山坡爬升冷却凝结形成爬坡雾,提早了地面浓雾出现的时间;大范围层状云系在山头接地形成了地面的浓雾。随后锋面逆温促进了低云和浓雾的长期维持与发展。模拟雾的强度、出现时间、含水量和温度、湿度随时间的演变与实测基本吻合。表明了中尺度模式预报山地浓雾的潜在能力。     

非线性风场的VAD分析初探

本文对非线性风场的 VAD技术 ,从理论上进行了比较详细的分析 ,并对非线性风场中的非线性判断、非线性模型建立以及提取测站上空风向风速做了讨论。分析表明 ,均方根误差 RMS可作为风场线性与否的判据 ,若用二阶及其以下谐波拟合 ,且拟合 RMS<1.5 m/ s,则认为该风场为线性 ,否则为非线性 ;而且RMS≤ 1.5 m/ s可以用来确定该非线性风场多项式描述的程度 ,这样从雷达距离较远的非线性风场得到的测站上空水平风风向风速与准确值有较好的一致性     

均匀基流中非线性行波解的稳定性及其存在条件

本文利用地转动量近似＾「１」并结合行波解的方法,研究了均匀基本气流中的层结大气非线性波动,首先由绝热无磨擦的闭合方程组导得关于垂直Ｐ速度的单一变量的非线性方程,然后讨论了非线性方程解的稳定性,并求得近似的非线性方程的椭圆余弦波和孤立波解及其存在条件。