非线性正压临界不稳定

文中提出了一个新的广义能量作为Lyapunov函数,导出了包含两个联立不等式的一种新的非线性正压稳定性判据.并指出其中一个不等式是初始扰动振幅小于某一临界值,另一个则是摩擦系数大于另一临界值,前者对后者有很强的约束.该判据表明,在实际大气中对于有限振幅扰动容易产生正压亚临界不稳定,它大大地改进了以前的结果.     

非线性正压亚临界不稳定

文中提出了一个新的广义能量作为Lyapunov函数,导出了包含两个联立不等式的一种新的非线性正压稳定性判据。并指出其中一个不等式是初始扰动振幅小于某一临界值,另一个则是摩擦系数大于另一临界值,前者对后者有很强的约束。该判据表明,在实际大气中对于有限振幅扰动容易产生正压亚临界不稳定,它大大地改进了以前的结果。     

河南省冰雹天气环境参量特征分析

利用2006—2015年5—9月10a高空、地面观测资料,对河南省冰雹天气过程的500hPa环流形势进行分型,并统计分析冰雹天气环境参量特征。结果表明:河南冰雹天气的500hPa环流形势分为西北气流、华北低涡、低槽和西南气流四种类型,其中西北气流型最多,冰雹过程占总数的55.2%;冰雹天气主要环境参量阈值是对流有效位能≥1137J/kg,850hPa与500hPa温度差≥27℃,850hPa与500hPa假相当位温差≥5.5℃,抬升指数≤-4.5℃,大气整层可降水量≥2.9cm,14时地面露点温度≥16℃。     

从不稳定能量角度对条件不稳定相关问题的讨论

大多数深厚的局地对流是在条件不稳定的层结中发生的,这就有必要考虑较厚气层对由底部上升气块所可能产生的总影响。从能量角度讨论了条件不稳定问题中的不稳定能量和对流有效位能,并利用观测资料、结合实例分析了单站地面湿静力能与条件不稳定中不稳定能量的关系。主要结论如下:（1）从能量观点,对对流有效位能的两种定义进行了讨论,认为对流有效位能定义为正、负不稳定能量之差时,其与动能相联系的表达式中包含了低层抬升速度,可以更全面地用于强对流天气预报,尤其是中国南方暖季的强对流预报。（2）气块从底层上升时,无论经历的是干绝热还是湿绝热过程,湿静力能守恒,所以总能量的变化就是动能的变化,等于外界合力对气块做功的大小,不存在湿静力能向动能的转换。（3）从本质上来说,单站低层湿静力能的时序变化用于对流预报的意义在于预示着正、负不稳定能量的改变,从而影响不稳定能量的值。这可以弥补由于高空探测时间分辨率较粗,不能计算逐时正、负不稳定能量的不足。      

广义非线性亚临界湿对称不稳定

从含摩擦耗散与凝结潜热的f平面Boussinesq近似下的非线性扰动方程组出发,得到了湿空气中的广义能量方程,推导出非线性亚临界湿对称不稳定的必要条件,并将不稳定判据与干空气情况相比较,首先解析地分析得到凝结加热反馈机制对亚临界对称不稳定的影响。其次针对中尺度大气层结不稳定和稳定的情况,分别计算出初始扰动振幅的临界值,结果表明,相对干空气而言,饱和湿空气情况下,当中尺度大气层结不稳定时,亚临界对称不稳定更容易发生,即使中尺度大气层结稳定,亚临界对称不稳定也容易发生。这一结果改进了干空气下的非线性亚临界对称不稳定理论。     

极端雷暴大风的环境参量特征

为了研究极端雷暴大风天气环境要素特点,选取2002—2017年中国各地区极端雷暴大风个例95个和不伴随强对流的普通雷暴个例95个,通过两者间关键环境参数的对比,揭示极端雷暴大风事件的关键环境参数特征。结果表明:极端雷暴大风天气发生在对流层中层相对干的环境下,表现为400~700 hPa极端雷暴大风对应的单层最大温度露点差和平均温度露点差平均值分别为25.7℃和13.6℃,而普通雷暴的相应值分别为16.2℃和6.5℃。统计结果表明:尽管产生极端雷暴大风的对流风暴和普通雷达对应的地面露点差异并不大,但前者相应的大气可降水量（平均值为37 mm）明显低于后者（平均值为51 mm）,差异突出表现在两者湿层厚度的不同上;相对于普通雷暴事件,极端雷暴大风事件对应的对流有效位能值（平均值为1820 J·kg-1）明显高于普通雷暴事件的对应值（平均值为470 J·kg-1）;此外,极端雷暴大风事件对应的对流层中下层垂直温度递减率、下沉有效位能、夹卷层平均风速和0~6 km,0~3 km垂直风切变均明显大于普通雷暴事件对应的相应值。     

能量方程与对称不稳定判据

从对称型扰动能量方程出发,应用广义的normal mode方法,导出了不仅适用于常参数而且适用于变参数的对称不稳定判据。在热成风平衡或准热成风平衡的条件下,这个判据和Emanuel用气块法得到的判据及Hoskins使用normal mode方法得到的判据是完全一致的。还指出,在扰动的初生阶段,扰动的对称不稳定发展是和基本场能量向扰动场能量转换联系在一起的。     

圆形涡旋中的惯性重力内波不稳定和对称不稳定

用Boussinesq近似下的轴对称径向二维柱坐标系中的线性扰动方程组，讨论了圆形大气涡旋系统中扰动的惯性重力不稳定和对称不稳定。在环境为正压情形时，惯性重力内波不稳定的条件为#A(μj/R0)2N2+n2F2<0；当环境为斜压时，具有平行型扰动特征的惯性重力波发展的条件为Ri＊<1-[(3/2)+m]2，此时表现为对称不稳定。可见，惯性重力内波不稳定和对称不稳定都可作为台风、气旋一类圆形涡旋中扰动形成和发展的机制。     

里查森数对α中尺度涡旋波不稳定的影响

作者讨论了里查森数对α中尺度涡旋波不稳定的影响.结果表明:α中尺度涡旋波的失稳与里查森数有很大关系;当里查森数不太大时,才存在α中尺度涡旋波的不稳定;里查森数越小,越容易出现斜交型不稳定,且斜交型不稳定扰动的波长越短.此时在α中尺度波段以斜交型不稳定占优;在弱稳定层结下,更有利于出现α中尺度涡旋波的不稳定,而大的风切变仅有利于该不稳定增长率的增大.     

凝结加热对对称不稳定影响的数值研究

将对流凝结加热引入到一准两维的非静力数值模式中，然后用该模式研究了凝结加热对对称不稳定的影响。试验结果表明：加入对流凝结加热后，可使基本状态是对称稳定的扰动得以发展，并产生向暖区移动的不稳定扰动。而加热振幅及加热廓线的垂直分布对不稳定扰动的发展、演变、移动及结构都有显著的影响。     

台风数值模式中计算参数的确定

利用大气环流九层谱模式,即澳大利亚Ｌ９Ｒ１５ＡＧＣＭ,进行了青藏高原雪盖增大对夏季东亚大气环流及其季节变化影响的数值试验。试验结果表明,青藏高原冬季多雪,则导致西太平洋副高减弱东撤,南亚高压减弱南移,东亚季风减弱及季节变化异常。它还使西太平洋副高季节性北移稍提前,减低了北移所达的纬度,以及缩短了东亚夏季流型的持续时间。这些大多与过去的观测事实基本一致。     

模型参数对疾病发病率人工神经网络模型精度的影响

本文通过统计分析，选取影响银川地区疾病发病率的主要气象因素，将其作为输入变量经多层前馈型神经网络的BP算法进行学习训练，建立了疾病发病率的人工神经网络(ANN)预报模型。分析了结构参数对模型效果的影响情况，发现学习率和动量因子对达到训练目的无大的影响，而训练精度、输入层节点数和隐含层节点数是模型的关键。但只要输入层节点数达到一定数量，改变输入层节点数并不影响模型质量，隐含层节点数和训练精度却对模型更为重要。     

次天气尺度系统中的非地转运动和广义平衡模式

研究了宏观准静力的次天气尺度系统中非地转运动的机理.较以往更具体地揭露了在全运动的时间尺度远大于惯性重力波的前提下,各类强迫因子与非地转运动的旋转分量及辐散分量的关系.并证明上述“慢变化”前提在各种常见情况甚至包括几类熟见的强系统情况下都能满足.除了众所周知,强的准二维系统可允许传统形式的Rossby数R0≡U/f0L≈○(1)以外,这里还证明水平尺度小但铅直方向深厚,并包容着强对流云群团的系统恰恰能容忍特别强的非绝热而保持慢变化.相应地,其中辐散运动可以只比旋转运动小“半个量级”.突破了迄今各类过滤模式对辐散运动的过严限制.在能满足慢演变的条件下,非地转高频波振幅总可被自然、及时地控制在可忽略的水平上,这表明慢演变与准平衡的一致性.按照严谨的尺度分析,在上述讨论的过程中顺势导出一个“广义平衡模式”.方程中含有强迫场的一阶时间导数项.虽然容许强非绝热和放宽对辐散风的限制,却能以最大限度(这个限度是固有的)的精确性描述滤除高频波的慢演变.这个模式必须屏弃“主导气流”与“次级气流”的区分,包含了一个辐散风倾向的诊断方程.此模式可能特别有助于加深夏季副热带潮湿地区次天气尺度强降水系统的机理诊断.     

轨线不稳定与误差增长

从一般的谱展开方程出发，详细推导了误差增长方程。结果表明误差增长率主要由准确解的切线性方程所决定，扰动非线性平流作用不产生方差意义下的误差增长，而只起分配误差的作用。轨线不稳定是产生误差增长的根本原因。文中提出了计算轨线不稳定增长率的方法。这一方法也适合于时间演变状态不稳定问题的讨论，对Ｌｏｒｅｎｚ系统的轨线不稳定计算表明了理论分析的正确及其意义。     

基本流场切变对赤道长Rossby波的影响

文中应用赤道β平面近似 ,建立一个简单的斜压大气半地转模式 ,在热力学方程中引入表征基本位温场 (θ)经向分布特征的无量纲参数 σ,对线性化的扰动方程进行了频率分析 ,研究基本位温场经向非均匀分布以及基本气流垂直切变对赤道纬向超长尺度 Rossby波动的影响 ,并指出仅考虑基本气流垂直切变或者基本位温场变化的作用是不合适的。定性分析结果表明 :基本位温场经向温差必然有基本气流垂直切变与其相匹配 ,而基本气流垂直切变将导致赤道长 Rossby波动不稳定并影响其纬向传播速度     

气温和降水时变影响参数的多步预测模型

本文提出了一种气温和降水时变影响参数的多步预测建模新方案。该方案用时间序列均生函数外延矩阵生成的主分量作基函数对序变量建模，同时考虑变量前期数据对后期数据的影响，在模型中引入一个时变影响参数Ｋ１。并用方差分析法求出Ｋ１的显著周期和未来时刻的Ｋ１＋１值，从而建立气温和降水序列的时变影响参数的多步预测模型。该模型用于四川省２０个地、市的气温和降水预报数值试验，其历史拟合率和试报结果与实况值的比较表明，     

赤道两层海洋模式中基本流的切变不稳定性

设计了一个热带赤道β-平面的两层海洋模式,在准长波近似下,应用最大截断模分析赤道波的基本形态,指出无论是正压模或斜压模Kelvin波、Rossby波及基本流所对应的\     

江西夏季雷电天气热力条件及不稳定指数对比分析

选取2007年夏季两次强度不同的致灾雷电过程进行对比,并将其能量参数与典型历史个例进行比较。结果表明：（1）副高位置、500hPa低槽移速、中尺度辐合系统以及热力结构的差异是导致雷暴强度不同的原因之一;（2）中尺度辐合系统移向鄱阳湖时,对流天气更加剧烈,但对大尺度系统鄱阳湖的阻挡作用不显著;（3）对流层上干下湿的特征越明显,强雷电发生的概率越大;（4）CAPE〉632J/kg,K〉34℃,Si〈0℃,Li〈0℃,TT〉43℃,SSI〉43可以作为江西致灾雷电发生的阈值,超过阈值越多,强对流天气发生的概率越大;（5）能量参数的演变对致灾雷电的潜势预测、强度判别具有较好的指示,夏季对流参数的指示意义较春季更好。     

水平切变线上涡层不稳定理论

文中打破了传统的 Kelvin- Helmholtz研究切变不稳定的观点 ,考虑了强涡度切变存在时切变线已构成了一个涡层 ,这时切变线的不稳定问题就变为涡层的不稳定问题。同时考虑由涡层所产生的诱导速度 ,从理论上得到了水平切变线上涡层不稳定必要条件的判据 ,即必须满足 (1 - Rv Rid) >0 ,且有 U(y,t) >U(A(t) )与之相配合。这表明环境场的配置制约着切变线上扰动的发展 ,这种中尺度扰动同环境场存在着相互作用。文中还用具体个例对如何计算不稳定必要条件做了解释和说明。     

INFLUENCE OF MODEL HORIZONTAL RESOLUTION ON THE INTENSITY AND STRUCTURE OF RAMMASUN

We use the WRF (V3.4) model as the experimental model and select three horizontal resolutions of 15, 9, and 3km to research the influence of the model’s horizontal resolution on the intensity and structure of the super-strong typhoon Rammasun (1409) in 2014. The results indicate that the horizontal resolution has a very large impact on the intensity and structure of Rammasun. The Rammasun intensity increases as the horizontal resolution increases. When the horizontal resolution increases from 9km to 3km, the enhancement of intensity is more obvious, but the strongest intensity simulated by 3km horizontal resolution is still weaker than the observed strongest intensity. Along with the increase of horizontal resolution, the horizontal scale of the Rammasun vortex decreases, and the vortex gradually contracts toward its center. The vortex structure changes from loose to compact and deep. The maximum wind radius, thickness of the eye wall, and outward inclination of the eye wall with height decrease, and the wind in the inner core region, updraft motion along the eye wall, and strength of the warm core become stronger. Additionally, the pressure gradient and temperature gradient of the eye wall region increase, and the vortex intensity becomes stronger. When the horizontal resolution increases from 9km to 3km, the change in the Rammasun structure is much larger than the change when the horizontal resolution increases from 15km to 9km. When the model does not employ the method of convection parameterization, the Rammasun intensity simulated with 3km horizontal resolution is slightly weaker than the intensity simulated with 3km horizontal resolution when the Kain–Fritsch (KF) convection parameterization scheme is adopted, while the intensity simulated with 9km horizontal resolution is much weaker than the intensity simulated with 9km horizontal resolution when the KF scheme is adopted. The influence of the horizontal resolution on the intensity and structure of Rammasun is larger than the influence when the KF scheme is adopted.