西太平洋热带海域秋冬积云对流输送的初步研究

本文建立以考虑云侧边夹卷效应和微物理过程的一维半暖积云模式为基础的积云输送模式,并利用此模式和实测雷达资料,导出了计算西太平洋热带海域积云群体输送公式,对此进行了实际计算,还讨论了积云群体输送对大气状态的影响。     

南亚季风活跃和中断的物理机制

采用由赤道平衡模式导出的低阶谱模式,考虑了积云对流加热和辐射冷却的作用,用多平衡态理论解释南亚季风活跃和中断的物理可能机制。结果表明,当积云对流加强时,南亚季风活跃;当积云对流减弱时南亚季风中断,这与Ｋｒｉｓｈｎａｍｕｒｔｉ等提出的云－辐射假说一致。     

不同积云微物理特征的卫星反演分析

利用NOAA卫星多光谱资料反演了云滴有效半径,采用多信息组合的RGB彩色显示方法,分析了云顶微物理特征;运用Rosenfeld的卫星微物理反演分析方法,根据云中物理过程与T-re分布关系,着重分析了不同积云的云物理过程和微物理特征.结果表明:中高纬内陆地区积云底层一般具有较深厚的凝结增长带和较小的云滴有效半径,晶化增长起始温度较低,具有典型的大陆性云物理特征;低纬度海岛与近海地区积云与大陆性积云相比,底层云滴有效半径普遍较大,碰并作用较强,晶化增长起始温度较高,具有大陆性到海洋性过渡的云物理特征;海洋上空积云底层的云滴有效半径最大,晶化增长起始温度高,降水带较深厚,具有海洋性云物理特征.     

积云中去滴谱形成的数值模拟研究(一)——盐核谱和浓度的作用

本文利用一维非定常积云数值模式,详细地考虑云的微物理过程,模拟了积云发展前期云的宏微观结构,研究了盐核谱和浓度对积云中云滴谱形成的影响。结果表明,本模式模拟的云中上升气流和含水量等宏观特征与观测结果基本上一致,云滴谱分布和大云滴浓度以及它们随高度分布的特征等也与观测相符。在积云顶部附近还模拟出双峰云滴谱。结果还指出,大陆性积云云滴谱和海洋性积云云滴谱之间的差异,主要是由于两地空气中盐核总浓度不同所致,而不是由于巨核多少的缘故。     

三维积云数值模拟的进展

一、三维积云数值模拟的提出 积云数值模拟是用流体动力学方程和热力学方程组以及描写云物理过程的方程组,用电子计算机,通过计算云中各物理参数的空间分布和时间变化来说明云体发展的一种方法。它的发展已有20余年历史。一维积云模式可以详细了解云的垂直结构,在探讨云物理因子的相互关系和各因子的相对重要性时,它具有计算简单的优点,但是它不能反映水平方向的分布特征以及环境对云内物理量的作用,只能以参数化形式考虑云外空气的挟卷机制。Ma~- 1kus等首先用二维数值试验描述热对流发展。在此动力热力学方程组的基础上,     

积云中云滴谱形成的数值模拟研究(一)——盐核谱和浓度的作用

本文利用一维非定常积云数值模式,详细地考虑云的微物理过程,模拟了积云发展前期云的宏微观结构,研究了盐核谱和浓度对积云中云滴谱形成的影响。结果表明,本模式模拟的云中上升气流和含水量等宏观特征与观测结果基本上一致,云滴谱分布和大云滴浓度以及它们随高度分布的特征等也与观测相符。在积云顶部附近还模拟出双峰云滴谱。结果还指出,大陆性积云云滴谱和海洋性积云云滴谱之间的差异,主要是由于两地空气中盐核总浓度不同所致,而不是由于巨核多少的缘故。     

薄云降水观测实例

《地面气象观测规范》为云下的定义,有时与实际观测到的情况有出入。这在云的降水现象方面尤为突出。例如,从很薄的低云、中云、高云中,都曾观测到降水。有的薄云的降水量还相当可观。下面介绍几个我们观测到的薄云降水实例,供参考。 一、薄的对流云的降水 我们曾观测到厚度只有1仟米的中积云(Cumed)和碎积云降水。这里所谓中积云,指的是从淡积云向浓积云发展过程中厚度大于淡积云,且云顶已开始有两个或更多云头的积状云。     

三维积云数值模拟的进展

一、三维积云数值模拟的提出积云数值模拟是用流体动力学方程和热力学方程组以及描写云物理过程的方程组,用电子计算机,通过计算云中各物理参数的空间分布和时间变化来说明云体发展的一种方法,它的发展已有20余年历史。一维云模式可以详细了解云的垂直结构,在探讨云物理因子的相互关系和各因子的相对重要性时,它具有计算简单的优点,但是它不能反映水平方向的分布特征以及环境对云内物理量的作用,只能以参数化形式考虑云外空气夹卷入云的机制。周晓平首先用二维模式计算了积云的发展,十几年来,在了解云中微物理和宏观气流的二维图象方面有了很大进展,对各种动力因子在形成云方面的作用,也作了对比模拟,已经得到了比较完善的结果。但是二维模式只能反映平面图象和轴对称的气流模型,然而六十年代中期以来,雷达气象已经揭示出强对流风暴云体内实际上存在三维气流结     

南方夏旱期积云含水量和降水效率的云模式估算

在胡志晋二维对流云模式的物理框架上增加了对整块积云的含水量、地面降水量、降水效率的估算部分.改进后的模式模拟了福建夏旱期37 个降水个例,并估算出南方夏旱期冷云、混合云和暖云的含水量、地面降水、降水效率,其结果与湖南积云的实测值较接近.分析了含水量在关键时段的主要分布情况,为研究南方夏旱期积云的人工影响方法提供物理依据.     

积云降水之我见

现行地面气象观测规范中,在描述淡积云的特征中,没有讲该云是否产生降水,只是说浓积云“有时可产生阵性降水”。在实际工作中,一般观测员是不敢轻易记录淡积云降雨的,凡记录有阵雨时,必同时记cb云或浓积云,有时微量阵雨也记sccug。之所以如此,是怕招惹麻烦,恐有云状判断错误之嫌疑。     

积云对流和云物理过程调整对气候模拟的影响

本文利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 (LASG/IAP) 的大气环流谱模式SAMIL, 结合观测与政府间气候变化专门委员会第四次评估报告 (IPCC AR4) 大气模式集合平均结果, 以大气辐射通量为例, 诊断分析了物理过程调整前后模式对气候模拟的影响。旧版本SAMIL对大气辐射通量的模拟存在较大偏差, 经过大气辐射过程、 积云对流和诊断云等物理过程的调整后, 新版本SAMIL模拟的全球辐射通量的年平均结果与观测的偏差大幅减小, 其中大气顶能量收支的年变化及其平均值与观测更为接近。在积云对流方案调整基础上, 通过对诊断云物理方案的进一步调整, 新版本SAMIL对云物理量模拟更为合理, 在赤道辐合带等区域, 在很大程度上克服了单一积云对流物理过程调整引起的云宏观和微观属性不匹配问题, 能模拟出夏季气候平均辐射通量的全球分布特征, 尤其在东亚区域有较好的模拟能力。研究还表明, 在热带和副热带对流活跃区域, 当前SAMIL中积云对流过程偏差对辐射通量的模拟偏差有很大影响, 而模式中较为简单的诊断云方案也会将云宏观物理量模拟偏差带入云微观量模拟中, 也是主要偏差源之一。本文结果表明, 要继续提高SAMIL的模拟性能, 急需更新云物理参数化方案以改进云辐射过程的模拟, 同时也需要有针对性的研究积云对流和云物理过程之间相互作用, 并作进一步协同调整。     

南方夏早期积云含水量和降水效率的云模式估算

在胡志晋二维对流云模式的物理框架上增加了对整块积云的含水量、地面降水量、降水效率的估算部分。改进后的模式模拟了福建夏早期37个降水个例，并估算出南方夏早期冷云、混合云和暖云的含水量、地面降水、降水效率，其结果与湖南积云的实测值较接近。分析了含水量在关键时段的主要分布情况，为研究南方夏早期积云的人工影响方法提供物理依据。     

各种非绝热物理过程在中尺度模式中的作用

随着中尺度模式水平分辨率的不断提高,考虑加入尽可能合理的各种非绝热物理过程极为重要。如积云参数化需包括湿下沉气流、中上层的云卷出和非降水性浅对流。显式云物理方案需同时加入含有水相和冰相的预报方程,以计入水负荷、凝结蒸发、冻结融化和凝华升华的影响。本文首先从实测角度介绍上述物理过程在产生中β尺度环流结构的作用,然后通过一些敏感性数值试验来阐述它们如何帮助成功模拟不同的中尺度对流系统。这些物理过程的相对作用取决于网格距大小或可分辨尺度垂直运动的强度。当网格距在20～50 km之间,本文特别强调积云参数化和显式云物理方案的同时使用。最后对各种非绝热物理过程的耦合以及中尺度模式的局限性作了适当讨论。     

不同云微物理参数化方案对冰雹模拟的影响

在利用WRF模式模拟2015年7月29日内蒙古中部地区一次典型冷涡天气系统影响下的冰雹过程基础上,初步探讨积云(KF、BMJ、GD、G3)和微物理(Lin、WSM6、GM、NT、MYDM7)参数化方案对冰雹模拟结果的影响。液态和固态降水粒子质量浓度时间变化受微物理与积云参数化方案共同影响,水汽、能量以及动力条件主要受积云参数化方案影响。综合考虑不同等级降水的TS评分和呼和浩特市两次对流过程的模拟效果,4种积云参数化方案中,KF表现最优,其次是G3和GD方案,BMJ的模拟效果较差。5种微物理方案中Lin和WSM6模拟效果较好,其中WSM6-KF模拟的降水粒子质量浓度的时间变化、水汽和能量条件以及动力条件的效果最优。     

成都地区雨滴谱特征

选取成都信息工程学院气象观测场LNM激光雨滴谱仪获得的2009—2011年175次降水过程的观测资料,依据产生降水云的性质进行统计分类,基于微物理特征参量讨论了成都地区积云、积层混合云以及层状云降水雨滴谱的总体特征,同时结合3个典型个例的微结构参量进行对比分析。结果表明:成都地区积云降水和积层混合云降水的雨滴谱比层状云宽且雨滴数密度比层状云多,特别是在大雨滴和甚小雨滴部分;4种反映雨滴谱特性的特征直径从大到小依次为积云降水、积层混合云降水、层状云降水;成都地区层状云降水的雨强主要来自于小雨滴,而积云降水和积层混合云降水的雨强主要来自于大雨滴;雨强取决于大雨滴的数量,小雨滴贡献率与雨强呈负相关,中数体积直径对雨强变化有一定指示作用。对成都地区雨滴谱特征的研究,有利于进一步了解该地区降水的微物理特性及成雨机制,为降水数值预报工作积累资料和经验。     

从云的日变化看拉萨的夜雨

西藏高原的天气特点之一,是气象要素有明显的日变化,尤其是河谷地区。拿云来说,在拉萨6—9月一般从清晨到10点左右,天空多是由积雨云蜕变来的积云性层积云或积云性高积云;午后云量最少,天空中飘浮着数朵淡积云;到傍晚太阳快要落山时,云量便开始逐渐增多,云层变厚,雷雨便随之而来。     

环境大气对积云发展的影响

为了能更实际客观地模拟天气的发展变化，在胡志晋教授的一维时变积云数值模式的基础上考虑了环境大气与积云群的发生、发展及降水之间的相互作用，保留了原模式所有的微物理过程，建立了一维积云时变套柱模式。此模式不仅能模拟积云，还可以模拟积云在层状云中发展变化，以及模拟环境大气具有辐合辐散场时积云的发展。     

环境大气对积云发展的影响

为了能更实际客观地模拟天气的发展变化，在胡志晋教授的一维时变积云数值模式的基础上考虑了环境大气与积云群的发生、发展及降水之间的相互作用，保留了原模式所有的微物理过程，建立了一维积云时变 套柱模式。此模式不仅能模拟积云，还可以模拟积云在层状云中发展变化，以及模拟环境大气具有辐合辐散场时积云的发展。     

积云数值模拟人工催化作业条件

本文应用一维定常积云载水绝热模式模拟计算了403个算例,得出盛夏积云的基本特征,确定盛夏积云是人工催化作业的主要对象.结合湖北省飞机、高炮人工降雨实际,用一维时变积云微物理过程双参数化模式模拟计算了作业日的自然云和催化云的变化,通过对比分析得出盛夏垂直发展旺盛的暖底(≥20℃)积云既具有暖云催化条件,又具有冷云催化条件.     

云中降水分布不对称性对个体积云移动的影响

在实际观测中,可以看到个体积云降水分布不均匀时,积云往往是向云的非降水方向移动的,亦即降水是在移动方向的后部。本文从理论上对这一问题进行初步探讨。自然,这一问题的研究,对于人工控制积云移动路径问题也将有着一定的意义。 水滴拖带是积云动力机制的一个重要因子。作者对积云降水过程对云结构的影响曾