风应力的旋转和辐散分量在ENSO循环中作用的数值试验研究

将 1 960～ 1 991年的月平均 FSU风应力资料分解为旋转部分和辐散辐合部分 ,分别用以强迫模式海洋。所用的模式为一个 2层热带太平洋区域海洋模式。结果表明 ,就季节变化而言 ,不论是用旋转分量还是散合分量强迫海洋 ,都不能产生合理的冷舌 ,哪怕将旋转或散合分量放大一倍或缩小二分之一 ,也不能使冷舌的强度和分布得到合理的改善。若采用气候平均的含有季节变化的风应力 (未对旋转和辐散分量进行分离 ) ,则可产生与实际相符的海表温度分布。在此基础上 ,分别叠加旋转和辐散分量的年际异常部分 ,通过对海洋的强迫 ,可产生海表温度异常。在年际异常旋转分量的强迫下 ,可产生较强的 SSTA振荡且具有明显的 ENSO周期 ;而在辐散辐合年际异常风应力的强迫下 ,则产生较弱的 SSTA,且振荡频率较高 ,ENSO周期不很明显。这些结果说明 ,风应力的涡旋和辐散辐合分量在海温季节变化和年际变化的形成中具有不同的作用 ,即合理的冷舌分布需要风应力旋转分量和散合分量同时作用于海洋方可产生 ,而仅有异常风应力的旋转强迫就可产生合理的 EL Nino/ La Nina现象。同时 ,风应力的辐散辐合分量在海洋平均状态的形成过程中是重要的 ,但在 EN-SO过程中就对海洋的作用而言则不如旋转分量重要。     

风应力的旋转和辐散分量有ENSO循环中作用的数值试验研究

将1960－1991年的月平均FSU风应力资料分解为旋转部分和辐散辐合部分,分别用以强迫模式海洋,所用的模式为一个2层热带太平洋区域海洋模式。结果表明,就季节变化而言,不论是用志分量还是散合分量强迫海洋,都不能产生合理的冷舌,哪怕将旋转或散合分量放大一倍或缩小二分之一,也不能使冷舌的强度和分布得到合理的改善,若采用气候平均的含有季节变化的风应力（未对旋转和辐射分量进行分离）,则可产一与帝际相符的海表温度分布。在此基础上,分别叠加旋转和辐散分量的年际异常部分,通过海洋的强迫,可产生海表温度异常。在年限异常旋转分际异常风应力的强迫下,则产生较弱的SSTA,且振荡频率较高,ENSO周期不很明显。这些结果说明,风应力的涡旋和辐散辐合分量在海温季节变化和年际变化的形成海洋方可产生,而仅有异常风应力的旋转强迫就可产生合理的FL Nino/La Nina现象,同时,风应力的辐散辐合分量在海洋平均状态的形成过程中是重要的,但在EN－SO过程中就对海洋的作用而言则不如旋转分量重要。     

两种风场分解方法计算动能收支对比研究

使用两种风场分解方法，计算旋转风和辐散风动能收支方程各项时空平均值，结果表明两者差异不大，具有一定程度的可比性。     

有限区域流函数和速度势的计算及其在台风中应用

在Endlich提出求解旋转风和辐散风基础上,本文给出了直接利用风场迭代计算流函数和速度势的方法,该方法不但能求解流函数和速度势,还可将原始风场直接分解为旋转风和辐散风。此方法在有限区域中,能大大降低边界条件对计算结果的影响,不仅能计算准确的涡度和散度,还能很好的重建原始风场。采用此方法,对"0808"号台风"凤凰"进行了诊断分析,得到了台风不同时期的流函数和速度势、旋转风和辐散风。结果发现在台风的不同时期,流函数与高度场相似,可用其低值中心来分析台风移动路径和强度的变化,速度势存在高值区,其中心与高度场低值中心不吻合;旋转风的涡旋中心也可用来反映台风中心,台风南侧辐散风较大,故可用来反映南方水汽供应对台风发展、成熟、衰退的影响。     

第五讲 OLR反演热带散度风及垂直环流

第五讲ＯＬＲ反演热带散度风及垂直环流蒋尚城（北京大学地球物理系，１００８７１）热带地区常规观测资料稀少，而且由于那里盛行对流活动，非地转运动较强，风的辐散分量不仅可以和旋转分量相比，甚至还可以超过旋转部分。常规风的观测其辐散分量往往比实际的偏小，因而...     

两种风场分解方法计算动能收支对比研究

使用两种风场分解方法，计算了旋转风和辐散风功能收支方程各项时空平均值，结果表明两者差异不大，具有一定程度的可比性。     

“苏拉”台前强螺旋云带辐合特征分析

为了研究爆发式发展的台风苏拉台前强螺旋云带,采用多种实况资料,运用风场分解、Shuman-Shapiro滤波、雷达回波相关性跟踪(TREC)反演风场等方法对其辐合特征进行分析。结果表明:从中尺度滤波场、变风场以及风场分解后的辐散风可见,螺旋云带形成于大范围辐合背景下。在低层,旋转风是水平动能输入的主要贡献者,它加强了低层动量堆积,辐散风则加强了风场水平辐合;在高层,辐散风是动能输出的主要贡献者,辐散风的增强,加强了高空辐散。旋转风和辐散风的不同配置形成了强上升运动,从而促进了强螺旋云带的发展。对地面风场进行中尺度滤波后,在选取的两个关键区内可见明显的中尺度辐合或涡旋,且辐合在更高层仍有一定的反映。中小尺度辐合与螺旋云带中对流云团的发展相互对应、相互反馈。     

华南春季强对流天气过程的动能收支 (二)辐散风和旋转风动能的收支和转换

在第(一)部分的基础上,进一步讨论辐散风动能和旋转风动能的收支以及这两种动能之间的转换过程。结果表明,尽管辐散风动能在总动能中所占比重很小,但它的变化与强对流天气过程的发生发展有着更为密切的关系。计算结果表明,在辐散风动能与旋转风动能的转换函数{K_D,K_R)中,B项(代表垂直运动与旋转风动能的垂直变化的耦合)是最大的转换项;在强对流区,反映涡管伸缩机制的A项也是一个很重要的转换项。就区域时间平均而言,有旋转风动能向辐散风动能(K_R→K_D)转换。      

台风区和外围暴雨区的旋转风,散度风动能收支

用完全的散度风（ＶＤ）和旋转风（ＶＲ）动能收支方程对８１１６台风和８４０７台风以及８１１６台风与其外围暴雨区的关系作了讨论，结果表明：台风区的有效位能通过散度风动能（ＫＤ）转换为旋转风动能（ＫＲ），台风向区域外部输出功能，在暴雨区上空通过涡度，散度场相互作用的转换机制由ＫＲ向ＫＤ转换，散度风加大触发对流发展产生暴雨，这可能是台风与其外围暴雨联系的一种能量过程。     

无旋转风分量在台风"桑美"急剧增强和急剧减弱过程中的分析和应用

利用日本气象厅区域谱模式(RSM)的20 km分辨率再分析资料,对2006年第8号台风"桑美"在近海急剧增强和登陆后急剧减弱时的高低层辐散、辐合特征进行了对比分析.结果表明,利用调和-余弦计算方法得到的无旋转风分量较散度场能更明显地反映台风"桑美"在近海急剧增强和登陆后急剧减弱时的风场变化特征.在台风急剧增强过程中,台...     

一种台风海面非对称风场的构造方法

针对台风数值预报中由于采用对称模型而导致预报误差的现实，通过引入非对称分布的台风最大风速、最大风速半径等因子，在得到台风报告中7级风和10级风的半径的基础上，利用最佳权系数方案来得到非对称的台风外围风速分布因子，从而对Chan and Williams 1987年提出的切向风廓线方案进行改造，进而得到了台风海面非对称风场的计算式。检验表明，该方法能够描述台风海面风场的非对称分布，具有较好的应用前景。     

人造台风模型中三维风场的改进及敏感性模拟研究

对MM5的人造台风风场方案进行了分析,并引入台风移速、移向、摩擦等客观因素构造非对称切向风场,尝试选择合理的径向风方案,并考虑风场垂直结构,改进出三维非对称台风风场模型.通过对"云娜"台风模式初始场的对比发现,径向风及高空反气旋环流的引入突出了台风的基本特征,与观测事实相接近.最后进行敏感性数值模拟,通过比较台风路径及移速、海平面气压、最大风速等模拟要素,结果表明:改进后的台风模型通过订正初始场,对台风路径及强度预报效果的提高也有正效应.     

双Doppler雷达非同时性资料反演三维风场的改进方案

针对Doppler雷达观测资料具有非同时性的特点，对原有的从双Doppler雷达资料反演三维风场的MANDOP方法进行了改进。新方案同时反演两次体积扫描期间开始和结束两个时刻的三维风场并假设在该期间内风随时间线性变化，从而保证了在目标函数中反演量与观测量的时间一致性。用模式模拟资料和一次实测的超级风暴单体资料分别进行了反演试验，结果表明，采用该处理方案可以提高反演精度。     

一种新的台风海面风场的拟合方法

基于台风风场的经验风公式和修正的梯度风方程并考虑了台风气压场的非对称性,提出了一种新型的台风风场合成模式。经过对10多个不同类型热带气旋(台风)的检验,结果表明,新的模式可以模拟出各种强度及不同眼半径台风的海面风场,比以往常用模式能更真实地反映实际台风风场。     

非对称台风风场的动力初始化应用研究

在对比NCAR-AFWA三维Bogus(虚拟)风场及风压场方案的基础上,虚拟台风模型中的水平风场采用考虑台风移速、移向、摩擦等客观因素的非对称方案,垂直风场采用考虑高空反气旋环流的风廓线方案,然后利用Nudging动力初始化技术形成新的模式初始场.最后对"云娜"台风进行数值模拟,结果表明:通过合理引入客观因子及观测事实对台风Bogus模型进行构建,并利用同化方法使各个物理量相互协调,可以使初始场与实况更加接近,从而在一定程度上提高台风路径及强度的预报水平,并对降水分布的预报效果也有所改善.     

有限区域风速场求解流函数和速度势场的有效方案

流函数和速度势是表示风场的一种变量, 在数值天气预报模式和分析、同化方案中经常使用, 通常可以用风速分量场求解Poisson方程得到。对于有限区域系统, 往往采用差分方法, 但由于存在边界问题, 用计算所得到的流函数和速度势场重建风速场, 在边界附近经常出现明显的偏差。基于差分方法、利用有限区域风速场求解流函数和速度势场的基本方法和特点的分析, 在Arakawa A网格分布的有限区域, 设计了一种用差分方法求解流函数和速度势场的有效方案。在该有效方案中, 通过将有限区域向外扩展二圈, 风速场线性外推, 改进计算边界风速值和边界定解条件的效果; 尽可能使用协调、一致的差分格式, 提高求解精度; 最后利用一种增量订正迭代方法, 迭代2~3次就可以获得令人满意的结果。实例试验的对比、检验显示, 用该方案计算求得的流函数和速度势场重建风速场, 具有非常高的精度。     

热带气候风场的傅立叶分析方案及试验

给出了热带气候风场V-的一个傅立叶分析方案。对热带（30°S～30°N）区域1月850hPa气候风场V-的试分析结果表明：V-具有低维、低阶特征,｜m｜=0,4的9个低波数分量共拟合了V-模方的92.4%。0波分量V-0最重要,拟合了V-模方的56.4%,它主要给出了纬向平均信风带结构特征。定常波（V-＊）拟合了V-模方的43.6%,也具有低维、低阶特征,｜m｜=1,4的8个低波数分量拟合了V-＊模方的82.6%,由它们构成的定常波合成风场V-4＊与V-＊的相似系数高达0.909,它给出了V-＊的主要环流系统。因此,傅立叶分析方法是分析热带气候风场的一种有效方法。     

时间平均流场对风场振动的优势选择作用

本文根据谐谱展开的水平动量方程，在一定的假设下导出了集时间平均场的涡、散性质于一体的诊断关系式——大气振动频率的优势选择判据，并据此讨论了基本?场的水平不均匀对大气振动的影响。通过这个关系式，利用１９８２年ＥＣＭ?ＷＦ资料对优势频率进行了计算，给出了对流层高、中、低各层的全球分布。?从而指出在实际大气中存在着基本场对某频率上的振动有选择放大作用。     

基于WRF模式的青岛沿海地区近地面风的敏感性研究

沿海地区受风的影响较大,不仅受大尺度季风的影响还受到中小尺度局地风的影响,利用WRF模式从参数化组合方案、土地利用数据、水平网格精度以及耦合UCM四个方面对青岛沿海地区近地面风进行了模拟和比较。结果表明,微物理方案和边界层方案对研究区近地面风的影响较大,WSM3 + YSU + Revised MM5 Monin-Obukhov + KF的参数化组合方案对研究区的模拟效果较好,相关系数在0.50~0.75之间,均方根误差在1.44~1.61之间。LUCC2015和TM2015土地利用数据能够更好地反映研究区的土地利用类型的分布特征,两者的模拟效果优于MODIS2001和MODIS2013。随着水平分辨率的提高,对地形刻画越精准,模拟效果越好,并且WRF+UCM方案能显著降低城市地区近地面风速,优化模拟结果。沿海地区近地面风的影响因素较为复杂,考虑模式的参数化方案组合、土地利用数据、地形和城市等多种因素,以期为沿海地区近地面风的模拟提供依据。