2009年4月北方一次强沙尘暴过程的特征分析和数值模拟

利用观测资料对2009年春季4月22-24日强沙尘暴过程的近地面气象要素(气温、气压、风速)变化和PM10进行分析.结果表明:蒙古气旋和冷锋是这次强沙尘暴的主要影响系统;沙尘暴过程前后温、压和风速有剧烈变化;PM10的强度能较好地反映沙尘暴强度.在观测资料分析基础上,利用沙尘暴数值预报系统对此次过程进行了模拟,采用模拟结果对地面沙尘浓度和起沙进行了分析.结果表明:模式能较好地模拟出这次沙尘天气的时间和空间演变特征,模拟沙尘浓度大值区与强沙尘暴的范围较为一致,比较白天早间和下午的沙尘浓度分布,发现其具有日变化;这次大范围的沙尘天气的起沙中心分别是南疆塔里木盆地、甘肃、内蒙古的西部及蒙古国南部,垂直沙通量超过50 mg·m2·s-1;沙尘浓度垂直输送的高度在550hPa以下,起沙后的沙尘粒子主要靠对流层低层的大风长距离地输送;对不同地区起沙过程贡献最大的沙尘粒子的粒径不尽相同,但是对起沙量贡献最大的是粒径在2μm相似文献   

一次强沙尘暴过程中干空气侵入的数值模拟和诊断分析

利用非静力MM5模式对2004年3月26-28日主要发生在内蒙古中部偏北地区的强沙尘暴天气进行了数值模拟，并利用模式输出结果对这次过程进行了干空气侵入的诊断和分析。模拟和诊断分析结果表明，此次强沙尘暴过程中有明显的干空气侵入，这种干空气侵入将对流层高层高位涡带入低层，促进了对流层低层气旋及对流运动的发展，继而引起强沙尘暴的发生。     

一次强沙尘暴和雪暴天气过程的诊断及模拟分析

利用基本气象资料和T213数值预报产品资料,对发生在内蒙古大部分地区的一次强风、强沙尘暴、强雪暴和强降温天气过程进行了动力诊断和模拟分析。结果表明,强冷空气活动是造成多种灾害的主要动力,高空急流是强风的动量来源,蒙古气旋强烈发展造成的气压梯度风加剧了地面大风和沙尘暴。强烈的冷、暖平流空间配置使大风、沙尘暴和降温更为剧烈。散度场的空间配置有利于沙尘暴、暴风雪的发展。高空西风急流对低空西南急流具有耦合和触发作用,低空西南急流的建立和长距离的水汽输送与辐合,成为内蒙古东部产生暴雪的重要条件,低层东风切变带中的正涡度平流的输送,叠加到了较好的水汽输送及辐合区域,加大了降雪。后期低层西北急流的形成,是产生暴风雪的重要原因。数值模拟结果表明,模拟高压、低压中心位置和强度与实况较为吻合,气旋的气压梯度强度与实况较为接近;冷暖平流在分布区域、输送方向、强中心位置上也与实况具有较相似的特征,但是温度平流模拟的结果在量值上略大于实况。     

一次强沙尘暴天气过程热力动力场数值模拟分析

本文利用GRAPES模式对2006年4月9日-11日大范围强沙尘暴过程进行了热力动力数值模拟分析,结果表明：整个强沙尘暴天气发生过程中,大气基本上呈稳定层结。西路第一阶段强沙尘暴天气爆发时高值位温下凹区明显下传,西路第二阶段强沙尘暴主要爆发在等位温线密集陡峭的弱稳定层结区域里,其次在高值位温下凹东移区。西北路强沙尘暴爆发时等位温线密集陡峭。暖平流是产生西路第一阶段强沙尘暴的重要热力因子。700hPa冷平流对西北路强沙尘暴的贡献最大,冷平流在河西走廊的骤增对预报西北路强沙尘暴爆发有很好的指示意义。     

西北地区一次沙尘暴过程的诊断分析及地形影响的模拟试验

以实况资料作初始场,利用改进的MM4中尺度模式对西北地区2001年4月8~9日强沙尘暴天气过程的位势涡度、涡度、垂直速度、螺旋度等热、动力物理量的水平和垂直分布特征进行了分析,发现各物理量场在沙尘暴发展的不同时期有着很好的配置,物理量量值及其分布特征的变化与沙尘暴天气的形成、发展、消弱的不同时期有着很好的对应。通过改变秦岭及河西走廊地形进行数值模拟试验,发现秦岭地形对此次沙尘暴天气系统影响很弱,而河西走廊地形对沙尘暴天气系统影响较大,河西走廊狭窄的地形为沙尘暴形成提供了有利的地理环境。     

中尺度自适应模式对一次沙尘暴天气数值模拟及诊断分析

以实况资料作初始场，利用中尺度自适应模式对西北地区2000年4月12日强沙尘暴的天气形势和风场进行了数值模拟，对此分析得出西部地区沙尘暴的形成、发展机制和中小尺度系统对于沙尘暴发生发展的触发和指示作用。由于模式的输出结果是每3小时一次，比常规资料更能表现出沙尘暴的内在机制及时间和空间尺度较短的系统。结果表明：在沙尘暴发生前河西走廊西部就出现偏西大风，高空急流对沙尘暴发生区有很好的指示作用，强沙尘暴发生在200hPa高空急流入口区右倒，上升运动区内；高空急流发生变异时，导致对流层中下部锋区加强和大气层结不稳定，为中尺度系统的发生、发展和沙尘暴的产生提供了适宜的大尺度环流背景；西北地区干暖舌的形成和维持对沙尘暴的发生区有很好的指示作用，当冷锋过境时，干暖区是沙尘暴发生的最有利的环境。     

“4.12”沙尘暴天气的数值模拟及诊断分析

利用MM5中尺度数值模式,以T106实况资料作为初值场和侧边界值,对甘肃省河西走廊2000年4月12日强沙尘暴的强风天气形势和地面风场进行了数值模拟,并利用模式输出结果对这次过程作了诊断分析。模拟和诊断分析结果表明：MM5中尺度模式能模拟出产生这次强沙尘暴的强风天气形势和上升运动;沙尘暴爆发前3h河西走廊出现西北大风,并有大风向这一地区的明显辐合;沙尘暴发生在地面处于于暖状态的地区;位涡的水平分布特征对沙尘暴的出现时间和落区有一定的指示意义。沙尘暴区上空螺旋度垂直分布为高层负值,低层正值。螺旋度正值的演变与沙尘暴的出现有一定的对应关系。     

一次山东半岛强冷流暴雪过程的数值模拟和诊断分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,应用WRF中尺度数值模式对山东半岛2008年12月4—6日的冷流暴雪天气过程进行了数值模拟,利用模式输出的时空分辨率较高的资料,对此次冷流暴雪的特征及其产生的物理机制进行了分析。结果表明,这次暴雪产生在西北气流、较大海气温差的背景条件下,一定的海气温差是冷流暴雪的重要指标;冷流暴雪产生在较强垂直上升运动区的相当位温高值区附近;水汽输送方向为西北—东南向,水汽辐合层比较浅薄且范围狭窄;降雪分布具有明显的南少北多的特征;850 hPa湿Q矢量散度场辐合区的存在、位置及强度与暴雪的产生、落区及强度具有较好的对应关系;湿Q矢量分量的垂直分布揭示了次级环流的方向和强弱,暴雪位于次级环流的上升支附近。     

一次强沙尘暴过程的动量下传诊断分析

动量下传对沙尘暴的发生发展起着十分重要的作用.选取2002年3月18-22日发生在我国华北地区的一次强沙尘暴过程,利用中尺度气象模式MM5V3.7输出的高分辨率动力协调资料,应用位涡理论详细探讨了沙尘暴发生发展的动量下传过程.结果表明:①蒙古气旋是此次强沙尘暴的主要影响系统;大风与干燥低湿是风蚀起沙的前提条件.②沙尘暴过程中,位涡沿等熵面下滑是高、低层动量交换的重要环节,揭示了沙尘暴动量下传的物理机制.     

一次强对流天气过程的诊断分析和数值模拟

利用常规资料和WRF模拟结果分析了2007年4月17日发生在广州白云机场附近的强对流天气过程.结果表明,此次天气过程发生于高低层系统有利配置、南海季风涌活跃和低空急流等低层系统加强使得华南地区具备充足水汽和不稳定条件的环境中.热力作用、地形和锋面的抬升作用促使冰雹和飑线等强对流天气生成和发展.数值模式输出的局地强降水和雷达强度回波等产品对保障航空安全有很好的指示作用.     

2015年热带气旋“彩虹”的高分辨率数值模拟与风场诊断分析

利用WRF模式,对热带气旋“彩虹”（1522）登陆过程开展了高分辨率数值模拟,模拟验证表明:模式较成功地模拟出了“彩虹”的移动路径、强度变化和降水分布。利用高分辨率模拟资料,分析了“彩虹”登陆期间的大风分布以及热、动力结构特征,结合切向风动量方程开展了模拟诊断,结果表明:切向风动量方程各项在近地面层和边界层顶代表高度上的平面结构诊断分析显示,近地面（0.4 km）层上,VVOR（角动量径向平流项）和VPGF（切向气压梯度项）是切向风变化的最大贡献项;边界层顶（1.3 km）附近,VPGF和VVA（切向动量垂直平流项）对切向风起到正加速作用,而VVOR则根据入流（出流）特征,起到正（负）加速作用。切向风动量方程各项的轴对称平均结构诊断分析显示,“彩虹”登陆前,VVA和VVOR是决定切向风变化的主要贡献项。     

贵州一次大暴雨过程的中尺度数值模拟与诊断分析

利用三重嵌套的非静力中尺度数值模式MM5V3.5,对2005年5月31日至6月1日贵州省发生的一次大暴雨天气过程进行数值模拟,并利用模拟结果对该过程进行诊断分析。结果表明:模式较好地模拟这次大暴雨过程,并对与暴雨过程相关的中尺度系统的发生发展做出了较成功的模拟,此次过程中,西南涡是造成大暴雨的主要影响系统。对中尺度系统的模拟表明:强降水与强上升运动区及正涡度区有很好的对应关系,低层辐合、高层辐散、西南低空急流、垂直运动增强等是此次暴雨维持和发展的重要机制之一。强降水与水汽辐合的大值密切相关,降水的强弱与辐合的强弱变化一致。     

北方一次强降雪过程的中尺度数值模拟

利用中尺度数值模式MM5对2003年3月14~16日发生在内蒙古中部偏南地区的一次强降雪过程进行了二重嵌套的48 h数值模拟研究。结果表明:模式较好地模拟了本次过程强降雪中心的强度、位置以及强降雪的时间变化。导致本次过程降雪产生的主要影响系统是地面倒槽和700 hPa中α尺度低涡,其影响时间相对持久。强降雪的出现则是由于高空短波槽产生的高层强辐散强迫与低层增强的辐合相互耦合所致。高低层系统这一适宜配置的维持时间相对短暂,却导致了本次过程降雪强度的两个峰值的出现。同时,中α尺度低涡的形成和加强及其与低空暖湿急流的适宜配置也是强降雪产生的一个有利因素。阴山山脉对本次过程强降雪的强度和位置具有重要影响:山脉使降雪在其南麓增强,北麓减弱。山地强迫抬升是导致这一结果的直接原因。另外,山地在其迎风坡使上升运动增强的同时也使正涡度减小和低层辐散增强。     

豫北一次区域性大暴雨的数值模拟分析

利用NECP 1°×1°6 h再分析资料和WRF中尺度数值模式对2006年7月2-3日豫北区域性大暴雨过程进行数值模拟,并用模拟结果对该过程作中尺度分析.结果表明:暴雨中尺度系统发展和维持期间,基本上是强涡度区对应强辐合区,使得垂直对流运动发生发展,为强降水发生和持续提供了动力条件;θse值大小和实况降水强弱演变对应关系很好,θse值越大,实况降水越强,反之,实况降水越弱;豫北地区出现强降水时,水汽通量中心位于豫南且分布在西南急流轴上,豫中南部始终维持一条明显的水汽输送带,水汽被源源不断地输送到豫北地区;豫北地区处于明显的水汽辐合区,强辐合区有一自西向东的移动过程,与实况强降水过程演变趋势一致;大暴雨区域上空从低层到对流层顶层垂直螺旋度均为正值,且强降水时段与螺旋度最强时段对应关系很好,降水峰值与正螺旋度中心出现时间吻合.     

华北高空槽强降水过程的数值模拟及分析

利用新一代中尺度数值预报模式WRF,对2008年8月20—21日华北地区的一次高空槽过境造成的大范围强降水过程进行数值模拟,并进行诊断分析。结果表明:高分辨的WRF模式可以很好地模拟出本次高空槽强降水过程;槽线降水沿地面低压带中心狭长带状分布;近地层比湿平流的变化对强降水产生和演变起至关重要的作用;700 hPa上升速度、700 hPa水汽通量散度辐合区与降水的强度和落区配合较好;相当位温θe的空间分布呈"V字型漏斗"结构,不稳定能量主要积聚于槽线附近中低层等θe线逆向折叠地区和强降水爆发前低层的θe逆温中。最后讨论了高空槽强降水的一种物理演变机制。     

一次鄂北春季降雪过程分析和数值模拟

采用非静力中尺度模式WRF,对2010年4月中旬鄂北襄樊出现的一次罕见春季降雪过程的天气系统和降雪云微物理量的三维分布特征进行了模拟分析。结果表明,该模式较好地模拟了降雪中心和主要的固体降水形态。进一步分析表明,西北干冷空气南下造成了环境降温和长江中游槽线切变区激发对流的发展,在对流层中层直接形成固态降水物质,低层高湿和充足的水汽输送是这次降雪过程形成的重要因素。     

甘肃一次强对流天气的数值模拟和分析

分析了2005年5月28日甘肃中部强对流天气过程的环流形势,同时利用中尺度数值模式MM5对该强对流天气进行了数值模拟及成因分析。结果表明:这是一次较典型的蒙古低涡型强对流风暴;28日上午在甘肃中南部有不稳定能量区,午后由于局地热对流、地形等抬升作用,不稳定能量发展旺盛,地面冷锋经过甘肃中部时,由于其强烈的抬升作用,低层流场急剧辐合并有强烈的旋转上升运动,触发了不稳定能量的释放,为暴雨、冰雹等强对流天气提供了动力条件。风暴相对螺旋度和能量螺旋度指数高值区对暴雨、冰雹等强对流天气有很好的指示预警作用,强对流天气往往出现在风暴相对螺旋度极大值中心的右侧,出现时间较能量螺旋度最大值出现时间滞后1~2 h。     

2003年华北初雪的数值模拟和诊断分析

采用中国气象科学研究院数值预报中心自主开发的GRAPES全球数值模式 ,对2 0 0 3年 1 1月 6～ 7日华北地区首次大到暴雪过程进行了数值模拟试验 ,并利用模式输出的物理量场对降雪过程作了天气动力学诊断分析发现 :GRAPES全球数值模式能够较好地模拟出高低空环流形势场特征和主要影响天气系统 ,雨雪区的范围、走向及大到暴雪的落区 ,加进云图同化资料后对强降水模拟效果明显优于未加云图资料的模拟 ,但对于 2 5mm及以上降水区预报范围偏大出现空报。该模式能够提供较为准确的高分辨率的诊断分析资料。     

山东半岛一次强暴雨的分析和数值模拟

利用T213资料、常规观测资料和多普勒雷达资料,对2004年8月5日发生在山东半岛东部的一次大暴雨过程进行了数值模拟和分析,在模拟结果比较成功的基础上,利用细网格模拟资料重点分析了高、低空急流和850 hPa低压与暴雨的关系,以及山东半岛地形的动力作用。结果表明:暴雨强回波从南向北传播时强度逐渐增强,反映了中尺度对流系统的结构和发展;对流云团首先在低空急流中心左前方生成,与副热带高压边缘的西南暖湿气流有关,中尺度高空急流是伴随对流由强高空出流而形成,高、低空急流的耦合作用有利于强对流天气的维持和发展;在副热带高压西侧边界层激发出一个中β尺度低压,该低压形成后与暴雨区相伴移动,且移动路径与山东半岛东部地形分布有关,山东半岛地形对西南暖湿气流阻挡和绕流的动力作用是导致威海附近强暴雨的原因之一。